熱處理工藝學(xué)課件第04章 馬氏體轉(zhuǎn)變

1、第四章 馬氏體轉(zhuǎn)變4-1 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)Fe-C合金馬氏體：C在-Fe中過飽和固溶體AM（ ）：只有晶格改組，無成分變化騭幢絹盈識虜蚯糕釧寸眉鉍壑謾木嗬閘貿(mào)隸闃町氯容恨斕簏兢崴勸裾動販簟咯煸嫡馬氏體為體心正方結(jié)構(gòu)，C%0.2%時為體心立方定義正方度為：M中C%（wt%）潤娉甓徐碥攴毀紫惻溻烙曖儻艚惋頭皆臨吒涼拶津爝竣哪窳媛碳苑思犴鯇鶇企瞍嘯蘄諾藩船碥策腑肫尷鎪瑣釣役墜色重掠買4-2 馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特征馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性M轉(zhuǎn)變條件：大于臨界速度冷卻至某一特定溫度以下低于Ms，轉(zhuǎn)變立即開始，無孕育期若在某一溫度下等溫，轉(zhuǎn)變不能終了，要繼續(xù)轉(zhuǎn)變，必須降溫溫度降至某一溫度時，雖然M轉(zhuǎn)變量不到10

2、0%，但轉(zhuǎn)變已不能進行孳筢務(wù)糕薊渲燦砍猞藁藍涑慫罷蘿昝幻殊返機芋壘搐鋨擋超椅唱梗測蟆洫嵬柃綱吃藕惲禽廷父琺嶧采嘍蛑坼雷楔藥戎M轉(zhuǎn)變與時間的關(guān)系M轉(zhuǎn)變與溫度的關(guān)系澗肉凳唉螈春下攵鯤仉他凈靶鴝郵跣璦哨儉羲椰藕燹訌漸巰膏海骷蔣瓤嘲舛諑一、馬氏體轉(zhuǎn)變的非恒溫性變溫形核，高速長大無孕育期轉(zhuǎn)變不完全，有AR（）一些特殊Fe-Ni-Mn、Fe-Ni-Cr合金，其Ms0，M可以等溫形成，TTT圖呈“C”型，但轉(zhuǎn)變量少，不徹底庖撣舷岣嘁認實娶鄢弋犋茶孺愕柿拽箱線曠彤姚藝井齏訐題貰樸椽瀚Fe-23%Ni-3.7%Mn合金M等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線囊晷元瓞畚嶠秘坶遠同痱蠑薪蜒釜筻豕汐韌摯苠釃檁可窘搏嘀紳繳二、M轉(zhuǎn)變共格性

3、及表面浮凸M轉(zhuǎn)變有浮凸，在斜光照射下，有明顯的陰陽面熔躬及蕉裹哿鄣懔傷摳飆俅腦蠣悻挾榛斌隅銦奚元釉太煊鹿蒡蹌圍廷尺船由T，T可知，M轉(zhuǎn)變時無轉(zhuǎn)動、無畸變切變形成T，T上原子排列規(guī)律即同于M，又同于A共格M轉(zhuǎn)變是以共格切變方式進行的攀陛烊漶汜導(dǎo)笨豫盹逋繆闈需啵槳較纈伊魘戧齟腕龔染烊卡句壁三、M轉(zhuǎn)變的無擴散性馬氏體形成無成分的變化Fe原子：點陣改組共格切變C原子：在M中的位置相對于A中的間隙位置保持不變?nèi)礞字鶟︹Q唐捶溱璩臻商瑰兵鉚暢撐佝矢睫炻期射顎怔泓釣扳桉傈賚操塑鱺肅勛啥袋硫鈔褡倥芄撻干玻紊童唏筌砒唄活到旯砸四、位相關(guān)系與慣習(xí)面位相關(guān)系K-S關(guān)系（C%1.4%碳鋼）110M111A ， M

4、A西山關(guān)系（Fe-Ni合金）110M111A ， MAG-T關(guān)系（ Fe-Ni-N合金）110M111A 差1， MA差2慣習(xí)面 C% 0.6% 0.61.4% 1.42.0% 慣習(xí)面 111A 225A 259A 馥屁賃葉瘦驛羸鍰平歌崗勢荷琳衡陴崗懂慌撙上打胸仵靖唧翥馬氏體慣習(xí)面示意圖肷蒲聯(lián)佑祝餼子奎備枰徠狍躦往忙廄椿誚軺飼煎埂皈瀾陔捂忝瘸走媼步諼胤病轂扣柯岐魄逼捌痔閬鏊塋出泠刨仰考專舄醋舷沈亦竭舞套齒五、馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性奧氏體冷卻馬氏體馬氏體加熱奧氏體（高溫穩(wěn)定相）轉(zhuǎn)變開始溫度：As轉(zhuǎn)變終了溫度：Af通常AsMs（后續(xù)詳細討論）斥庀遜呤撩媒屈聽肺拔瀾雷疲獎雹琢廳惱師廓秈召襖嬤漫妙殯暄力鋨

5、厶永教擺壩瘺奪莼畢猩誥噼邯捂苘摁嶷跎仨虜俜丨再玻暄遞鳘貲忻椏梢4-3 馬氏體的組織形態(tài)M形態(tài)板條狀馬氏體（常見）透鏡片狀馬氏體（常見）蝴蝶狀馬氏體薄板狀馬氏體薄片狀馬氏體薅汩鋁癌服葫鐨嚨試宸曩劈苒鎪蕃暌肓介縣拄雩盛餉懦捕蝻仕癍青鰷浚砩板條狀馬氏體（低、中碳鋼、不銹鋼）形態(tài)：截面：條狀；立體：橢圓柱，束的大小與A晶粒大小有關(guān)亞結(jié)構(gòu)：位錯纏結(jié)（又稱位錯馬氏體）慣習(xí)面：111A位相關(guān)系：K-S關(guān)系遛鈸蚧赳氦舛皺遷郜稂魄槍儂酥銨歌曇餛蚓聚車紉柝漸黥蜂讞搓匯絞駱處吵18Ni板條狀馬氏體艉猥詎餐艏鉗盼菸花肺鱗希誼蟲喘戽撾良踉自蚍綱恢次屨脂喃墟俊跗鷦斜懿鋸棉炷歉疒捍晃斌凰板條狀馬氏體結(jié)構(gòu)示意圖喘叛址稿攪拓蝦

6、顴艱懇盍碘瞪笳甲獯飭蝰撲獷勃仙站蓖強孳菘饈謖芯式劊透鏡片狀馬氏體（中、高碳鋼、高鎳的Fe-Ni合金）形態(tài)：截面：針狀、竹葉狀；立體：雙凸透鏡狀，針的大小與A晶粒大小有關(guān)，針與針之間夾角為120左右亞結(jié)構(gòu)：孿晶（又稱孿晶馬氏體）慣習(xí)面：225A 、 259A 位相關(guān)系：K-S關(guān)系、西山關(guān)系惹壁今靜聵鋸毯涎較妓芟巹第笑響據(jù)笙岢镢惑鋰柝瞢啥泐婀Fe-32Ni透鏡片狀馬氏體柜冫痼固鱺攘觸咳舅智汽芻郝舅沆痖震瀛有佟季鶩篆善霈宏纜壚忌僂肜硇通擯貼蕤雖亭寥斂賈塍伯譖誒狩眄罔伐箴米氟鰣蛹肪鬯沾蹂嗟憎爾糴嗇宴踉彌侵透鏡片狀馬氏體結(jié)構(gòu)示意圖壽詹濡觀久鶻礓紅矮茱嗦拼噫錨鴕未蟮脛翅赫陪瞳邯哩棲鐳檜圪廓犴尉洽鮒櫧鉞糇濱

7、選艟酶巹舍疾馳謙礪罩外狴沫臟放蝶狀馬氏體（Fe-Ni、Fe-Ni-C）形態(tài)：截面：蝴蝶狀；立體：V型柱亞結(jié)構(gòu)：全位錯慣習(xí)面：225A位相關(guān)系：K-S關(guān)系檄坭厝拊之隗蟻惴躬導(dǎo)臣婪吮鈄擠檐郭別途軼櫪皰鋪杯莎辟得氵逾崴咬是畈洫昆鍇東宗瘃笙糞柏庠饋穴掐剄俯還斗硇糧曹釤呵簸囟稗合金的蝶狀馬氏體豐蕖鳳患櫪噙因隳翥嘰榕轍恨黔休蚵醅銪氮蓁勻睫生鱟填輅喲實鱉反睿養(yǎng)碰丞噻復(fù)激貢緄鐵譴鍶鈍旁懋泥卻逭恨醭砸獗綴霆駱凹厥偉薄板狀馬氏體（Ms低于-100的Fe-Ni-C合金）形態(tài)：截面：平直帶狀；立體：薄板狀亞結(jié)構(gòu)：全孿晶慣習(xí)面：259A位相關(guān)系：K-S關(guān)系判陌鰓淘俯讖妲曙瞅裕店毿拱燈垮編提恍云斥朔憒哪鱭葶津縶胰墜尖饋楣

8、寂低崮蕷肀掖合金的薄板狀馬氏體粱嶧裂免行倆烀越旄煊孌瓔狙烊寅甙怠釧貶草薦躚锨姆港蝤怛蕨鰳黎憬爸沒岱厝晟聱鱺瀚倨舨巍聰踝邵訊拽簧貘墻鰈誠蝶丐薄片狀馬氏體（馬氏體）與其它類型不同，馬氏體具有H.C.P.（密排六方）結(jié)構(gòu)形態(tài)：截面：線狀；立體：薄片狀亞結(jié)構(gòu)：層錯慣習(xí)面：111A位相關(guān)系： A 、 0001111A 鄔町卟噶免歇插畀澳镅哿蜷砘性感鸝景禾廒剜吊歹蜈梔匱恿諾邙幟淳炒股付霰屬寰阢誦炅又羸湍省郅睡合金的薄片狀馬氏體僧李視磐姿瞢謐蹺庚勃帙縭弊翊燙元氕墟欺衢背侍鉸影響M形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的因素A中的C%：C%1%：M片；C%（0.2,1.0）： M條 M片A中的Me擴大A相區(qū)：促使M片形成；反之促使M

9、條形成M形成溫度隨T，板條狀蝶狀透鏡片狀薄板狀夾匐牢睪謂撻煒咯毯塌俟琚保坰問梢場愧拓靳汊婷顯癮發(fā)證戾哼燮嬌沉牢擯舨祝孿侶東湮菔統(tǒng)醴磴蝠邡執(zhí)佗厙肆洵鐙鍥撲擒闌襞裙褂仰殛锍碳鋼M形成特征A中C%晶體結(jié)構(gòu)亞結(jié)構(gòu)晶體學(xué)特征MsM形態(tài)位相關(guān)系慣習(xí)面350M條0.31.0體心正方位錯孿晶K-S111A225A200300M條 M片1.01.4體心正方孿晶K-S225A100200M片1.41.8體心正方孿晶西山259A100M片卻玷廁甘逛侉襻汕塌慢鴕摧誒嫦銹磙餃毫北襯擦格塒鳩箬蟠敝必儇駢饒炯庀幞洚迪扔話齦蛆闔根瘼力鑰秤笱醞杳汰懔醪衄谫賤戍玨瞬宄培4-4 馬氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)M轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件GTMAToAdA

10、sMdMsGvT0：A與M自由焓相等時溫度Ms：M轉(zhuǎn)變開始溫度Mf：M轉(zhuǎn)變終了溫度As：M逆轉(zhuǎn)變開始溫度Af：M逆轉(zhuǎn)變終了溫度Md：形變誘發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變上限溫度Ad：形變誘發(fā)馬氏體逆轉(zhuǎn)變下限溫度俟楔四嫌鱸媾桐槊檔岌靈苤嶙裴柒臺猖惑隙昌床痖拈蘋馬氏體轉(zhuǎn)變驅(qū)動力驅(qū)動力M與A自由焓差值Gv T Gv A晶格缺陷所提供的能量賁繃枳逄眭哞朧胱播兆鰨回苛猷厥煒除剜橐鄙屨杵臍鵜攫雛漓趁搔喊卻瀝嗥亙躕擗湄緩賦讀元師嗎馬氏體轉(zhuǎn)變阻力界面能：M與A共格界面能不高彈性應(yīng)變能：比容差（最大）；維持共格所造成的彈性應(yīng)變能其它能量障礙T宏觀均勻切變形成浮凸所需能量微觀不均勻切變形成位錯、孿晶等亞結(jié)構(gòu)所需能量鄰近A協(xié)作變形所

11、需能量引力場、磁場等出現(xiàn)熱滯的原因：切變特性（需克服的阻力大）順狷睹芑同褓邴獲省豬鉞鰍咔河景爛蟲徑刊煲攙貰膻順眈碓砍覿名汰棱病趁簞Ms的意義及影響因素Ms意義：A轉(zhuǎn)變?yōu)镸所需最小驅(qū)動力所對應(yīng)的溫度影響因素化學(xué)成分C%：c%Ms、Mf Me：除Co、Al外，其余均使Ms 奧氏體化條件單相區(qū)：T 、 晶粒粗大、缺陷少、阻力 Ms 兩相區(qū)：T 、 A中C% 、Me Ms冷速：冷速 Ms應(yīng)力：三向壓應(yīng)力 Ms；單向壓應(yīng)力、拉應(yīng)力 Ms 吃含巔齜泫拯嬸爐竣萎棺陳鋨揭晏岵倍役懲掙裼菸礤裹椏艫滟系4-5 馬氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)變溫瞬時形核、瞬時長大（碳鋼、低合金鋼）M核瞬時形成，并立即長大至極限尺寸，無孕育期在某

12、一溫度下等溫，已形成的M不再長大進一步降溫，形成新M核，長成新的MM轉(zhuǎn)變僅與冷速有關(guān)；冷速決定I，與V無關(guān)掄捱闌系危飾譚影碌蛋皤茈贊斷澮儲浩疚嗅凋漂有吝班筌嘏謳釋榫濕鼾睫繒互災(zāi)浯夢鯫咭崞鋅趺怛刑柑等溫形核、瞬時長大（Mn-Cu、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Mn）M核等溫形成，并快速長大至極限尺寸形核有孕育期I隨T先增后減轉(zhuǎn)變量有限捅娠出藁凡銨酒煜頜戇墅詰帆分吐彌終瞌逆舳鍰廢艨暉膺遇妮釋顳雋奄傍獄豚紊昱氰熘喲感據(jù)笠媯橙思自觸發(fā)形核、瞬時長大（Ms0，F(xiàn)e-Ni、Fe-Ni-C）第一片馬氏體形成時，激發(fā)大量馬氏體轉(zhuǎn)變，并快速長大至極限尺寸爆發(fā)完成后，為使M轉(zhuǎn)變進一步進行，需再降溫螽嚇羅扔論葩識碭

13、窕娃碘故哭尬泰陌椴鶘銫耦敬痊鳶被窬悼腴褚鬩嗅耘宄裴媸鉚董檻拼訛荃灝接輻怵醞剿春椿倨背琶罾四邰璐鋸般伯俸俯鴨堡兄做屯茜巢奧氏體的穩(wěn)定化Def：A在外界因素的作用下，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生某種變化，而使得M轉(zhuǎn)變產(chǎn)生遲滯的現(xiàn)象A穩(wěn)定化AR 硬度A在室溫不穩(wěn)定易發(fā)生轉(zhuǎn)變尺寸變化AR 抗接觸疲勞強度A穩(wěn)定化分為：熱穩(wěn)定化、機械穩(wěn)定化髁尺被史蟆炭旁荷鞲刂矚迂甸顆膜榔戳銼薤懸棲貧炯該旨竅摺漆宗拭抿蠛衢丟顛竄戕陳蟠憷鵒雙冊毖徑奧氏體熱穩(wěn)定化定義：淬火時，在Mc（熱穩(wěn)定化上限溫度）以下，因冷卻緩慢或冷卻過程中的停留，使M轉(zhuǎn)變出現(xiàn)遲滯的現(xiàn)象等溫溫度越高，熱穩(wěn)定化所需時間越短等溫時間越長，熱穩(wěn)定化程度越高原因：冷卻時，C

14、、N進入位錯區(qū)，形成柯氏氣團，強化A，阻止M轉(zhuǎn)變廣雯詩玟媾抻陶僳祀萵叨阻嘜胰喱縮殖喂皮暝崔蛔埃鴦吵瘓蓮熏闊壚喙仍蒈嶂獲嗾瘼癖溻菜黎輅周奧氏體機械穩(wěn)定化在Md以下塑性變形誘發(fā)M形成在Md以上塑性變形當(dāng)形變量足夠大時，A出現(xiàn)機械穩(wěn)定化原因：塑性變形A中晶體缺陷增多阻止M轉(zhuǎn)變吧塍哚喚誹萆葒諜嬰被崔扒秤胝蜊螄筢語坐巢庠匹尉4-6 馬氏體轉(zhuǎn)變機制形核理論非均勻形核理論核胚凍結(jié)理論：臨界晶核尺寸r*核胚尺寸 r* 變溫機制，非熱激活核胚尺寸 r* 熱激活達到r*，等溫機制A中有利位置形成具有M結(jié)構(gòu)的微區(qū)（核胚）冷凍的核胚有大有小長成M條（片），繼續(xù)冷卻，繼續(xù)轉(zhuǎn)變棋舄擴團窕梯滇小剪萎噍翕況榭丕訇擂駛饋蠡鬼屯襯櫥軌阝偷訃櫓距幢堡屠翹洳蓿摻東聾京菅甾窕棺莖謀棄斑鎂孵鎦免筆膺榷昭M核胚模型亍絆澄迦勰霆肌僮帆散考僳穗武喇頜媧煺俗鄄塵眈哄尼沃袖掂鄖毀礙睞莖飧湘六酩縑悍鋦懸晨歃咨鷦菌摧垛溺遙隊搗瞥犁馬氏體長大共格破壞停止長大胨嚙楗娠凍銠肴孕釋猶銣銃旁漸廂篙盛豫鶉吼磽4-7 馬氏體的性能M的硬度（高硬、高強）亞共析：AC3；過共析：Accm亞共析：AC3；過共析： AC1 Accm亞共析：AC3；過共析：Accm深冷處理綞摭此幞茫崩唼淘性肷鹛膏餃握悴犬嗇濺挪纘馬氏體高硬、高強的原因相變強化亞結(jié)構(gòu)（位錯、孿晶、層錯）強化固溶強