原理第7章馬氏體相變(參考版)
2025-06-18 04:51本頁(yè)面
【正文】 奧氏體穩(wěn)定化規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用： 1）保留一定殘留奧氏體量，以減少工件變形； 2）盡量減少奧氏體量，以提高工件的硬度和耐磨性； 3）增加奧氏體的穩(wěn)定性，以保證工件尺寸的穩(wěn)定性和鋼的強(qiáng)韌性。 ② 馬氏體相變會(huì)造成母相塑性變形引入缺陷 (或使缺陷增加 )，破壞了母相與 新相 (或其核坯 )之間的共格關(guān)系，因而產(chǎn)生機(jī)械穩(wěn)定化。 第四章 馬氏體相變 影響機(jī)械穩(wěn)定化因素： ① 已轉(zhuǎn)變馬氏體量。 第四章 馬氏體相變 奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定化 1)定義： 在 Ms點(diǎn)以上溫度對(duì)過(guò)冷奧氏體進(jìn)行塑性變形，會(huì)使隨后的馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生困難， Ms點(diǎn)下降，引起過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定化稱為機(jī)械穩(wěn)定化。 ② 強(qiáng)碳化物形成元素 Cr、 Mo、 V促進(jìn)熱穩(wěn)定化作用； Ni、 Si等非碳化物形 成元素對(duì)熱穩(wěn)定化無(wú)影響。 (3)化學(xué)成分： ① C、 N原子影響最重要，無(wú) C 的 FeNi合金無(wú)熱穩(wěn)定化現(xiàn)象， C、 N原子總 量大于 %就產(chǎn)生穩(wěn)定化現(xiàn)象。 第四章 馬氏體相變 4）影響熱穩(wěn)定化的因素 (1)等溫溫度：等溫溫度升高， C、 N原子偏聚速度增大，達(dá)到最大穩(wěn)定化時(shí) 間縮短，穩(wěn)定化速度增大。 3）反穩(wěn)定化： 將穩(wěn)定化的過(guò)冷奧氏體加熱到一定溫度以上，由于原子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，溶質(zhì)原子會(huì)擴(kuò)散離去，使穩(wěn)定化作用下降甚至消失，稱為反穩(wěn)定化。 第四章 馬氏體相變 奧氏體的熱穩(wěn)定化 1）定義： 淬火時(shí)因緩慢冷卻或在冷卻過(guò)程中停留引起過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性提高，使馬氏體轉(zhuǎn)變遲滯現(xiàn)象成為過(guò)冷奧氏體的熱穩(wěn)定化。 第四章 馬氏體相變 七、 奧氏體的穩(wěn)定化 定義：奧氏體由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)在外界條件的影響下發(fā)生了某種變化，使其向馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生遲滯的現(xiàn)象稱為奧氏體穩(wěn)定化。 低碳位錯(cuò)型馬氏體 具有較高的強(qiáng)度和良好韌性，而且還具有脆性轉(zhuǎn)折溫度低、缺口敏感性低等優(yōu)點(diǎn)。 第四章 馬氏體相變 綜上所述： 馬氏體的強(qiáng)度主要決定于碳含量（固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化），馬氏體的韌性主要決定于亞結(jié)構(gòu)。 (1)馬氏體形成時(shí)可緩解或松弛局部應(yīng)力集中，防止裂紋形成，即使形成裂 紋也會(huì)由于馬氏體相變使裂紋尖端應(yīng)力集中得到松弛，從而抑制微裂紋 擴(kuò)展，提高塑性和斷裂韌性。 第四章 馬氏體相變 馬氏體的相變塑性 相變塑性：金屬及合金在相變過(guò)程中塑性增大，往往在低于母相屈服極限時(shí)發(fā)生塑性變形，這種現(xiàn)象稱相變塑性。 (4)塑性變形時(shí)，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) (滑移 )比孿生容易進(jìn)行。 (3)馬氏體內(nèi)部存在顯微裂紋。 1）高碳鋼板條馬氏體的韌性－低 (1)亞結(jié)構(gòu)為孿晶，有效滑移系少。細(xì)化晶粒對(duì)提高馬氏體強(qiáng)度作用不明顯。 (5)孿晶對(duì)馬氏體強(qiáng)度貢獻(xiàn)：孿晶存在時(shí)，馬氏體的有效滑移系僅為體心立方 金屬的四分之一，因此孿晶存在有阻礙滑移，提高變形抗力作用 。 (3)時(shí)效強(qiáng)化： C 原子偏聚到位錯(cuò)線附近 ， “ 釘扎 ” 位錯(cuò)引起馬氏體強(qiáng)化 。 第四章 馬氏體相變 2） 強(qiáng)度 (1)相變強(qiáng)化：馬氏體切變形成大量的位錯(cuò)、孿晶及層錯(cuò)等 使馬氏體強(qiáng)化稱相變強(qiáng)化。 第四章 馬氏體相變 六、 馬氏體的機(jī)械性能 強(qiáng)度和硬度 1） 硬度 鋼中馬氏體的硬度隨含碳量的增高而增大，但當(dāng) C%≥% ，淬火鋼的硬度接近最大值， C%進(jìn)一步增加，殘余奧氏體含量增加，硬度值增加緩慢甚至下降。 解釋： 因?yàn)樵嚇颖砻娌皇軌簯?yīng)力作用，內(nèi)部受三向壓應(yīng)力作用 (冷縮熱脹的熱應(yīng)力 )，使Ms點(diǎn)降低 (測(cè)定的 Ms點(diǎn)為試樣內(nèi)部的 Ms點(diǎn)而不是表面 Ms點(diǎn) )。 第四章 馬氏體相變 表面轉(zhuǎn)變 定義： 在稍高于合金 Ms溫度時(shí)，試樣表面會(huì)自發(fā)形成馬氏體，其組織形態(tài)、形成速率、晶體學(xué)特征都 與在 Ms溫度下試樣內(nèi)部形成的馬氏體不同，這種馬氏體稱表面馬氏體。 第四章 馬氏體相變 等溫轉(zhuǎn)變 (等溫形核、瞬間長(zhǎng)大 ) 馬氏體等溫轉(zhuǎn)變最初在 %%Mn2%Cu合金中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在高碳鋼或高碳高合金鋼 (軸承鋼、高速鋼 )也發(fā)現(xiàn)馬氏體等溫轉(zhuǎn)變。 馬氏體降溫形成 (降溫形核、瞬間長(zhǎng)大 ) 馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大，可以認(rèn)為轉(zhuǎn)變速度取決于形核率 I 而與長(zhǎng)大速度無(wú)關(guān)。 (3)磁場(chǎng)對(duì) Ms點(diǎn)影響與形變誘發(fā)馬氏體影響相似，增加磁能補(bǔ)充了相變所需的驅(qū)動(dòng)力，使馬氏體相變能夠產(chǎn)生。 第四章 馬氏體相變 5） 磁場(chǎng) (1)增加磁場(chǎng)只是提高 Ms點(diǎn)，對(duì) Ms點(diǎn)以下的馬氏體轉(zhuǎn)變和總的轉(zhuǎn)變量無(wú)影響。 4） 淬火速度 —— 目前觀點(diǎn)不統(tǒng)一 一般認(rèn)為：淬火速度較低時(shí)，即淬火溫度較高， “C 原子氣團(tuán) ” 可以形成足夠大的尺寸并在缺陷處偏聚 ，強(qiáng)化奧氏體，使 Ms點(diǎn)降低，淬火速度較高時(shí)，即淬火溫度較低，抑制了 “C 原子氣團(tuán) ” 形成，對(duì)奧氏體強(qiáng)化作用降低，使 Ms點(diǎn)升高。 ③ 合金元素對(duì) Ms點(diǎn)的影響表現(xiàn)在影響平衡溫度 T0和對(duì)奧氏體的強(qiáng)化作用?？傮w上 ： ① 除了 Co、 Al 提高 Ms外，合金元素均有降低 Ms作用。 第四章 馬氏體相變 C還是穩(wěn)定 ?相的元素，故強(qiáng)烈地降低 Ms點(diǎn)。 C%升高， Ms 和 Mf均下降，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間移向低溫，殘余奧氏體量增加。在 T1 溫度(T1＞ Ms)，馬氏體相變的驅(qū)動(dòng)力為 Δ G2，達(dá)不到 Δ G，經(jīng)形變補(bǔ)充的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力 Δ G1 與化學(xué)驅(qū)動(dòng)力 Δ G2 疊加，滿足 Δ G=Δ G1+Δ G2，因此在 T1溫度下形變，馬氏體相變能夠進(jìn)行，即在 T1溫度下可獲得形變誘發(fā)馬氏體。 按上述定義， T0為 Md上限溫度 (理論溫度 )；也是 Ad下限溫度 (理論溫度 )。 3） Md點(diǎn)定義
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