低碳马氏体

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马氏体的形成机理及马氏体形态分析

关于马氏体的形成机理及马氏体形态分析上世纪60年代以来，人们在马氏体形态方面进行了大量研究，发现了马氏体的许多不同形态，并找出了马氏体及其精细结构与性能之间的关系，对马氏体的晶体结构也有了比较深刻的认识。

马氏体形态虽然多种多样，但从其形态特征上基本可归纳为条状马氏体和片状马氏体两大类，其精细结构可划分为位错和孪晶。

同时发现马氏体与母相保持严格的晶体学位向关系。

1．条状马氏体主要形成于含碳量较低的钢中，又称低碳马氏体。

因其形成于200℃以上的较高温度，故又称高温马氏体；因其精细（亚）结构为高密度（一般为0.3～0.9×1012cm/cm2）位错，故又称位错马氏体。

在光学显微镜下观察，条状马氏体的主要形态特征为：呈束状排列。

近于平行而长度几乎相等的条状马氏体组成一束，或称为马氏体“领域”（即板条群）。

板条群的尺寸约为20～35μm，由若干个尺寸大致相同的板条在空间位向大致平行排列所作组成，在原奥氏体的一颗晶粒内，可以发现几团马氏体束（即几个板条群，常为3～5个，每一个板条为一个马氏体单晶体，其尺寸约为0.5μm× 5.0μm ×20μm），马氏体板条具有平直界面，界面近似平行于奥氏体的{111}γ，即惯习面，相同惯习面的马氏体板条平行排列构成马氏体板条群。

现已确定，这些稠密的马氏体板条多被连续的高度变形的残余奥氏体薄膜（约为20μm）所隔开，且板条间残余奥氏体薄膜的碳含量较高，在室温下很稳定，对钢的机械性能会产生显著影响。

马氏体束与束之间以大角度相界面分开，一般为60°或120°角，马氏体束不超越原奥氏体晶界。

同束中的马氏体条间以小角度晶界面分开。

每束内还会有黑白色调反差，同一色调区的板条具有相同位向，称之为同向板条区。

条状马氏体的空间形态是一种截面呈椭园状的长柱体，长约几微米，宽在0.025～2.25μm之间（多为0.10～0.20μm）,其长、宽、厚之比约为30：7：1。

低碳马氏体钢的用途是什么

低碳马氏体钢的用途是什么低碳马氏体钢是一种具有优异性能和广泛用途的金属材料。

它的用途包括但不限于以下几个方面。

首先，低碳马氏体钢在机械制造领域中广泛应用。

由于其优异的强度和韧性，低碳马氏体钢常用于制造高性能的机械零件，如汽车零件、航空发动机零件、机器工具、轴承、齿轮等。

与传统的碳素钢相比，低碳马氏体钢具有更高的强度和硬度，同时保持良好的可塑性和冲击韧性。

这使得它在机械制造中承受高负荷和复杂工况环境的能力更强，从而延长了机械设备的使用寿命。

其次，低碳马氏体钢在能源行业中有广泛的应用。

在电力发电设备和核能工业中，低碳马氏体钢常用于制造耐高温和耐腐蚀的核反应堆组件、锅炉、汽轮机叶片等。

由于低碳马氏体钢具有良好的高温强度和抗氧化性能，使得它能够在高温和恶劣的工作环境中保持稳定的性能，确保设备的安全可靠运行。

此外，低碳马氏体钢在船舶和海洋工程领域也得到了广泛应用。

作为一种耐海水腐蚀的金属材料，低碳马氏体钢常用于制造船体结构、海洋平台、海洋石油钻井设备等。

其优异的耐蚀性能使得船舶和海洋工程设备能够长时间在海水环境中使用而不受腐蚀影响，确保其结构的强度和稳定性。

此外，低碳马氏体钢还广泛应用于建筑和桥梁工程中。

由于其良好的韧性和强度，低碳马氏体钢被用于制造桥梁的主梁和支撑结构等承受重载的部件。

同时，低碳马氏体钢具有较高的焊接性能，可以方便地与其他金属材料进行焊接，提高了建筑和桥梁工程的施工效率和质量。

最后，低碳马氏体钢还在石油和化工工业中有广泛应用。

在石油和化工设备中，低碳马氏体钢常用于制造耐腐蚀和耐高压的容器、管道和阀门等。

其杰出的耐蚀性和高压性能使得它能够在恶劣的工作环境中承受高压和腐蚀介质的侵蚀，确保设备的正常运行和安全性。

综上所述，低碳马氏体钢具有优异的性能，在机械制造、能源、船舶和海洋工程、建筑和桥梁工程以及石油和化工工业等领域均有广泛的应用。

随着科学技术的不断发展和创新，相信低碳马氏体钢的应用范围还会进一步扩大。

马氏体与贝氏体的鉴别

马氏体与贝氏体的鉴别王元瑞（上海材料研究所检测中心，200437）1 马氏体组织形态是一种非扩散型相变，是提高钢的硬度、强度的主要途径。

1.1板条状马氏体（低碳马氏体）：是低、中碳钢，马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金中形成的一种典型组织。

亚结构是位错（又称位错马氏体），其形态特征见表1。

1.2片状马氏体（针状马氏体或高碳马氏体）：常见淬火高、中碳钢，高镍的Fe-Ni合金中。

亚结构是孪晶，其形态特征见表1。

表1 铁碳合金马氏体类型及其特征特征板条状马氏体片状马氏体形成温度 Ms＞350℃ Ms≈200~100℃ Ms＜100℃＜0.3 1~1.4合金成分（C%）0.3~1时为混合型1.4~2组织形态板条自奥氏体晶界向晶内平行成群，板条宽度0.1~0.2μ，长度＜10μ，一个奥氏体晶粒内包含几个（3~5）板条群，板条体之间为小角晶界，板条群之间为大角晶界凸透镜片状（或针状），中间稍厚，初生者较厚较长，横贯整个奥氏体晶粒，次生者尺寸较小，片与片之间互成角度排列。

在初生片与奥氏体晶界之间，片间交角较大，互相撞击，形成显微裂纹同左，片的中央有中脊。

在两个出生片之间常见到“Z”字形分布的细薄片1.3其它马氏体形态：1.3.1蝶状马氏体：在Fe-Ni合金中当马氏体在某一温度范围内形成时会出现，形状为细长杆状，断面呈蝴蝶形，亚结构为高密度位错，看不到孪晶。

1.3.2薄片状马氏体：是在Ms点极低的Fe-Ni-C合金中发现的。

呈非常细的带状，带互相交叉、呈现曲折、分叉等特异形态，由孪晶组成的孪晶型马氏体。

1.3.3ε马氏体：在Fe-Mn合金中，当Mn超过15%时，淬火后形成ε马氏体，它是密排六方结构。

金相形态呈极薄的片状。

2 贝氏体组织形态贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体组成的两相混合物。

2.1上贝氏体（B上）：是成束的大致平行的条状铁素体和间夹有相平行的渗碳体所组成的非层状组织。

亚结构是位错。

形成温度在贝氏体转变区的上部。

碳含量对马氏体形态的影响

碳含量对马氏体形态的影响马氏体是一种具有高强度和高韧性的金属组织结构，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等领域。

而碳含量是影响马氏体形态的重要因素之一。

本文将从碳含量对马氏体形态的影响进行探讨。

一、1.低碳含量低碳含量会导致马氏体形态不完整，出现大量的残余奥氏体和珠光体，从而降低了材料的强度和韧性。

因此，在制备高强度和高韧性的马氏体时，需要保证碳含量在一定范围内。

2.中碳含量中碳含量是制备高强度和高韧性马氏体的最佳选择。

在中碳含量下，马氏体形态完整，且强度和韧性均较高。

因此，中碳含量的马氏体被广泛应用于航空、航天、汽车、机械等领域。

3.高碳含量高碳含量会导致马氏体形态不稳定，出现大量的残余奥氏体和珠光体，从而降低了材料的强度和韧性。

因此，在制备高强度和高韧性的马氏体时，需要避免高碳含量。

二、碳含量对马氏体形态的控制1.合理选择碳含量在制备马氏体时，需要根据具体应用场景选择合适的碳含量。

一般来说，中碳含量是制备高强度和高韧性马氏体的最佳选择。

2.控制加热温度和冷却速率加热温度和冷却速率是影响马氏体形态的重要因素。

在制备马氏体时，需要控制加热温度和冷却速率，以保证马氏体形态完整。

3.采用合适的合金元素合金元素可以影响马氏体形态。

例如，添加铬、钼等元素可以提高马氏体的强度和韧性，而添加锰、钴等元素可以改善马氏体的形态。

三、结语碳含量是影响马氏体形态的重要因素之一。

在制备高强度和高韧性的马氏体时，需要选择合适的碳含量，并控制加热温度和冷却速率，采用合适的合金元素。

这样才能制备出具有高强度和高韧性的马氏体，满足不同领域的需求。

马氏体组织形貌及物理本质

Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B合金的马氏体组织
Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B合金的马氏体组织
竹节状马氏体片
TEM Cu-Al合金中的马氏体层错
Cu-12Al合金
Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B 合金
Au-34Cd合金的孪晶马氏体，未浸蚀
TEM Ti-9Mo合金中的马氏体中具有高密度位错,个别时有孪晶,如图.
CrWMn钢马氏体片内的孪晶和位错
马氏体片撞击裂纹(CrWMn)
Fe-1.22C马氏体（黑色) (1200℃ 加热，Ms稍下等温淬火）
典型蝶状马氏体
Fe—0.88C马氏体形貌 (1200℃加热， Ms稍下等温淬火）
TEM .T10钢的隐晶马氏体形貌
高速钢的隐晶马氏体，
钢中马氏体是层错亚结构
低碳钢立方马氏体（<0.2%C）
• 体心立方结构。具有高密度位错（约
0.3~0.9×1012cm-2）的亚结构，属位错马氏体。其惯习面原为｛111｝γ，后来修改为｛557｝γ。与母相的位向关系为K-S关系。 • 近年来研究发现板条状马氏体中除了高密度位错外，也有细微层错和少许孪晶。 •
4.4.3．中碳钢、高碳钢(>0.2~1.9%C) 正方马氏体
TEM，35CrMo钢板条状马氏体
35CrMo钢板条状马氏体内的缠结位错
35CrMo钢马氏体板条内的缠结位错和层错
TEM 45钢板条状马氏体
TEM 45钢马氏体位错亚结构
4.4.4 高碳马氏体形貌
• T10钢高温淬火片状马氏体组织
•
60Si2CrV钢的马氏体组织
GC15钢的隐晶马氏体组织
序言

马氏体与贝氏体的判别

马氏体与贝氏体的判别1马氏体组织形态是一种非扩散型相变，是提高钢的硬度、强度的主要途径1.1板条状马氏体（低碳马氏体）：是低、中碳钢，马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金中形成的一种典型组织。

亚结构是位错（又称位错马氏体），其形态特征见表1。

1.2片状马氏体(针状马氏体或高碳马氏体)：常见淬火高、中碳钢，高镍的Fe-Ni合金中。

亚结构是孪晶，其形态特征见表1 表1铁碳合金马氏体类型及其特征1.3其它马氏体形态：1.3.1蝶状马氏体：在Fe-Ni合金中当马氏体在某一温度范围内形成时会出现, 形状为细长杆状，断面呈蝴蝶形，亚结构为高密度位错，看不到孪晶。

FrNiTY合金飲iff状马FeNiCiVMnSiC^金旳媒状马民体氏体1.3.2薄片状马氏体：是在Ms点极低的Fe-Ni-C合金中发现的。

呈非常细的带状，带互相交叉、呈现曲折、分叉等特异形态，由孪晶组成的孪晶型马氏体。

133 马氏体：在Fe-Mn合金中，当Mn超过15%时，淬火后形成 &马氏体，它是密排六方结构。

金相形态呈极薄的片状。

2贝氏体组织形态贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体组成的两相混合物 2.1上贝氏体（B上）：是成束的大致平行的条状铁素体和间夹有相平行的渗碳体所组成的非层状组织。

亚结构是位错。

形成温度在贝氏体转变区的上部。

中、高碳钢350~550 C,低碳钢温度要高些。

光学显微镜下：看到成束的自晶界向晶内生长的铁素体条，整体看呈羽毛状，分辨不清条间的渗碳体粒子。

低碳钢（0.1%C）:铁素体条略宽，渗碳体呈细条状。

中、高碳钢：形态由粒状、链珠状而出现长杆状。

高碳钢（ 1.0%C以上）：组织似雪花状，基体上由短条铁素体和短杆渗碳体所组成。

随含碳量增加，渗碳体可分布于铁素体之间，也可分布于各个铁素体板条内部。

电镜下观察：看到铁素体和渗碳体两个相。

铁素体之间成小角度晶界（6°~18°）, 渗碳体沿条的长轴方向排列成行。

大片铁素体板条群之间成大角度晶界。

低碳马氏体结构钢

低碳马氏体结构钢
低碳马氏体结构钢是一类特殊的钢材，它们通过特定的热处理工艺（如淬火和回火）形成低碳马氏体组织，从而获得良好的力学性能。

这类钢材通常具有高强度、良好的塑性和韧性，以及较低的碳当量，使得它们在焊接性能和冷加工性能方面表现出色。

以下是低碳马氏体结构钢的一些特点和用途。

1.低碳含量：低碳马氏体结构钢的碳含量较低，通常小于0.25%，这有助于减少焊接过程中的碳沉积，提高焊接接头的性能。

2.高强度：通过淬火处理，低碳马氏体结构钢可以获得很高的强度，通常比传统的中碳结构钢强度更高。

3.良好的塑性和韧性：低碳马氏体结构钢在获得高强度的同时，仍然保持良好的塑性和韧性，这使得它们适用于承受较大载荷和动态载荷的结构件。

4.较低的冷脆倾向：由于低碳含量，这类钢材在低温下使用时具有较低的冷脆倾向，适用于寒冷环境。

5.优异的焊接性能：低碳马氏体结构钢的焊接性能良好，焊接接头易于处理，且焊接后的接头强度较高。

6.良好的冷加工性能：这类钢材具有良好的冷加工性能，适用于需要冷变形加工的场合。

7.应用领域：低碳马氏体结构钢广泛应用于建筑结构、桥梁、船舶、车辆、机械制造等领域，特别是在要求高强度和良好焊接性能的结构件中。

8.热处理工艺：低碳马氏体结构钢的热处理工艺通常包括淬火和回火。

淬火温度通常在Ac3以上，以形成马氏体组织，然后通过回火处理以改善塑性和韧性。

在选择和使用低碳马氏体结构钢时，需要根据具体的应用场景和性能要求来选择合适的钢种和热处理工艺，以确保结构的安全和可靠性。

深冷处理后低碳马氏体的形态和回火特性研究

联系人钱士强:男,1953年生,工学硕士,上海工程技术大学材料科学系副教授,主要从事金属材料改性机理及工艺研究。

通讯地址:上海仙霞路350号,邮编200336。

E -mail:qsqline.s 深冷处理后低碳马氏体的形态和回火特性研究钱士强李曼萍严敏杰(上海工程技术大学材料工程学院,200336)摘要采用金相、扫描电镜、原子力显微镜等手段,观察研究深冷处理对16Mn 钢低碳马氏体形态和回火特性的影响。

结果表明:深冷处理引起马氏体微分解和超低细碳化物核心形成,使马氏体条束和条束内的亚单元细化,硬度有所提高但长时深冷处理对硬度影响不大,深冷处理促进马氏体的低温回火转变。

关键词 16Mn 钢深冷处理低碳马氏体原子力显微镜INVESTIGATION ON MICROSTRUC TURA L FEATURE AND TEMPERING CUR VEOF LOW CARBON MARTENSITE AFTER CRYOGENIC TR EATMENTQian Shiqiang Li Manping Yan Minjie(Shanghai Universi ty of Engineeri ng Science)AbstractThe i nfluence of cryogenic treatment on the microstructure and tempering curve of lo w carbon martensite in16Mn s teel s amples after quenched was investigated through measuring temperi ng hardnes s and observing micros tructures by OM,SEM and AFM.The resul ts showed that martensite was microdecomposed and superfine carbide was formed due to the cryogenic treatment,which lead martensite lath and its sub -uni te smaller,and raised the martensite hardness.The research also s howed that cryogenic treatment accelerated low temperi ng transformation.Key W ords16Mn Steel,Cryogenic Treatment,Low Carbon Martensite,Atom Force M icroscope1 前言用液氮(-196 )进行深冷处理作为金属材料一种新的处理工艺在国内外已有大量的研究报道,并在工模具钢的热处理中,获得了应用,使工模具的使用寿命得到显著提高。

马氏体的组织形态

马氏体的组织形态马氏体的组织形态与合金的化学成分及转变温度有密切关系，钢中的马氏体有两种基本类型：板条状马氏体和片状马氏体。

1、板条状马氏体板条状马氏体是在低、中碳钢或低、中碳合金钢淬火时形成的典型组织，实验已经证实其内部亚结构为高密度位错，故又称为位错马氏体，由因为它主要形成于低碳钢中，也称为低碳马氏体。

板条状马氏体的显微组织如图，为一束束平行排列的微细组织；电子显微镜观察发现，每一束马氏体是由细长的板条组成。

低碳钢淬火得到的板条状马氏体图是板条状马氏体的组织示意图。

板条状马氏体主要特征可归纳如下。

①显微组织：一个奥氏体晶粒通常由3～5个马氏体板条群组成（图A区），板条群之间有明显的界面分开，板条群又可分成一个或几个平行的马氏体同位向束，同位向束之间呈同位向束之间呈大角度界面（图B区）；一个板条群也可以只由一个同位向束组成（图C区）；每个同位向束是由平行的板条组成，板条间为小角度界面（图D区）。

板条状马氏体的尺寸由大到小依次为板条群、同位向束及板条。

②空间形态：马氏体为细长的板条状，每一个板条为一个单晶体，横界面近似为椭圆形，马氏体的惯习面为③亚结构：马氏体板条内部为高密度位错，相当于经剧烈冷塑性变形金属的位错密度。

实验证实马氏体板条之间有连续的残余奥氏体薄膜，薄膜的含碳量较高，表明相变时C原子曾发生微量的扩散。

2、片状马氏体▪片状马氏体是在中、高碳钢或中、高碳合金钢淬火时形成的典型组织，与位错马氏体不同，其内部亚结构主要是孪晶，故又称为孪晶马氏体。

▪由于它总出现在高碳钢中，也称为高碳马氏体。

▪实际中也经常按其形态称为透镜片状马氏体或针状及竹叶状马氏体。

T10钢淬火后的片状马氏体片状马氏体的显微组织（a）和孪晶亚结构（b）片状马氏体的主要特征可概括为以下几方面：▪①显微组织：马氏体呈片状、针状或竹叶状，相互间相交成一定的角度。

在一个奥氏体晶粒内，首先生成的马氏体片一般横贯整个晶粒，随后生成的马氏体片尺寸依次减小。

1.4313(CA6NM)

附件1 Z6CND16.04.01马氏体不锈钢介绍Z6CND16.04.01属于低碳马氏体不锈钢，它的大截面机械性能、静态断裂韧性和水下疲劳性能都比较好，同时还具有良好的抗汽蚀性能和焊接性能，是一种优良的水轮机、水泵零件用材料。

1. 材料介绍1.1材料牌号：Z6CND16.04.01（法国NFA35标准）1.2相近牌号：1.4313（德国）、CA6NM（美国）、SCS5（日本）、Z6CND13.04M（法国）ZG06Cr16Ni5Mo（中国）1.3中国牌号1.3.1 锻材a）标准：QJ/SK05-06-2004（企标）b）牌号：0Cr13Ni4Mo1.3.2铸材a）标准：JB/T10384-2002b）牌号：ZG06Cr16Ni5Mo1.4化学成分1.5 热处理制度该钢材主要做调质处理，根据不同的性能要求有不同的热处理工艺。

以下为典型热处理工艺：退火处理590-640℃炉冷调质处理1000-1050℃正火600-620℃回火1.6 供货状态：一般情况下铸件供货，也可订作型材（棒料、锻件、板材）。

1.7 熔炼工艺：可用电弧炉、中频感应炉及VOD炉或AOD炉二次精炼等方法进行熔炼。

1.8 应用状况：该钢一般用于制作汽蚀严重及对综合机械性能要求较高的零件，如水轮机中的转轮叶片、上冠、下环、止漏环、耐磨板。

在泵类产品中，主要用制作抗汽蚀性能要求较高的泵叶轮，或对机械性能要求较高的给水泵泵轴，同时也可用制造承受冲击、高载荷的各种重要零件，如连接件，紧固件等。

2. 化学及物理性能2.1热学性能2.1.1熔化范围：1400-1500℃2.1.2热导率λ= 0.06-0.065 W/m℃2.1.3比热容C=460J/kg·℃2.2密度：ρ= 7.74-7.75kg/m32.3比电阻2.4磁性能：该钢为马氏体钢，具有强铁磁性。

2.5化学性能2.4.1抗氧化性能：该钢具有优良的抗氧化性。

2.4.2耐腐蚀性能：在常温下，对一般的腐蚀性介质（如盐水、硝酸及某些浓度不太高的有机酸）具有较好的抗腐蚀能力，。

6.1 Fe-C马氏体的回火解析

高速淬冷的Fe-C马氏体硬度与淬冷速度的关系
低速、高速得到的硬度（ H1， H2）
低碳钢的淬冷硬度保持低水平，且H-v曲线为水平的,如0.1%C的碳素钢。中、高碳钢的淬冷硬度，在低速淬冷时，硬度高；在高速淬冷时，硬度变低。低速的代表值 v1 约为 1500℃/s。在此冷速范围，马氏体的硬度（H1）与一般工业淬火硬度没有什么差异。高速（ v2）的代表值约为 23000℃/s 。用此速度或更快的速度淬冷，得到的硬度（H2）显然较低，而且保持恒定。
超高速、深冷淬火时Fe-C马氏体的硬度

S.Ansell 设计了一种超高速深冷淬火装置，可以 104℃/s 冷速淬火，冷却 0℃（冰水）后迅速转入－ 195℃，并且在低温下测定硬度。得到了新鲜马氏体，硬度测定表明新鲜马氏体的硬度低于一般 ( 老 ) 马氏体的硬度，以及回热到室温后硬度又上升的现象。
6.1
Fe-C马氏体的回火
内蒙古科技大学刘忠昌教授
1、新鲜马氏体在低温回火时性能的变化

为了研究Fe-C马氏体回火脱溶贯序的全过程，尤其是脱溶初期的行为，首先要获得一个“新鲜” 的即未发生任何脱溶的马氏体。对于Fe-C系来说，并非易事。自20世纪60年代以来，进行了一系列的特殊试验，研究表明碳原子的偏聚团是马氏体回火时脱溶的贯序之首。
图中有4种Fe-Ni-C合金，马氏体点均为-35℃左右。
“新鲜”马氏体回火时电阻率的变化
碳原子偏聚与电阻率
图中，含碳量小于0.08%C时，在－40 至 100℃区间内，（ ρ 2 － ρ 1 ） <0, 表明马氏体发生了碳在位错线上的偏聚——“非均匀偏聚”（柯垂尔气团），使电阻率降低。有少量碳原子在其最有利的温度形成 G.P 区，发生碳原子的“均匀偏聚” 过程。随着含碳量的增加，“均匀偏聚” 的碳原子越来越多（弘津气团），逐渐使Δ ρ 值大于零。已知，固溶态的电阻率高于分离态。从图中可见，含碳量大于0.08%C时，在－ 40 至 100℃区间内，（ ρ 2 － ρ 1 ） >0, 表明电阻率升高，说明此时没有碳化物析出。但此时马氏体中发生的碳原子的均匀偏聚过程 , 即形成了碳原子偏聚区，即弘津气团。

马氏体

马氏体（用M表示）马氏体1、马氏体通常是指碳在a-Fe中的过饱和固溶体。

2、钢中马氏体的硬度随碳含量的增加而提高。

高碳马氏体硬度高而脆，低碳马氏体则有较高的韧性。

马氏体在奥氏体转变产物中硬度最高。

理论上来说，马氏体是通过钢进行淬火而直接形成的，含碳量越低，所需的过冷度就越大。

所以当含碳量低到一定程度后，就不能够形成马氏体了。

马氏体的正常显微状态是呈针状的。

马氏体的特点是硬度高，韧性差。

它也是钢材淬火后的基本组织，通过对马氏体进行回火，可得到其他不同的金相组织。

所以马氏体在热处理中是极为重要的一章。

高碳马氏体硬而脆，韧性很低。

硬度HB600-700。

组织很不稳定，硬度很高，脆性很大，延伸率和断面收缩率几乎为零。

板条马氏体（低碳马氏体）有较高的强度和良好的塑性、韧性，抗拉强度1200-1600MPa，延伸率10%，断面收缩率40%，冲击功为600KPa•m（可能为60J，需进一步验证）钢中马氏体的形态很多，淬火钢中形成的马氏体形态主要与钢的含碳量有关.，但就其单元的形态特征和亚结构的特点来看有五种，即：板条马氏体、片状马氏体、蝶状马氏体、薄片状马氏体、薄板状马氏体。

其中主要有两种类型,即板条状马氏体和片状马氏体最为常见。

4、钢的马氏体转变当奥氏体的冷却速度大于VK,并过冷到MS以下时,就开始发生马氏体转变.。

由于马氏体转变温度极低,过冷度很大,而且形成的速度很快,使奥氏体向马氏体的转变只发生r-Fe向a-Fe的晶格改组,而没有铁,碳原子的扩散.所以马氏体的含碳量就是转变前奥氏体的含碳量,由于a-Fe中最大溶碳量为0.0218%,所以马氏体是碳在a-Fe中的过饱和间隙固溶体.。

：马氏体转变温度：马氏体转变温度以下不在转变。

内完成转变。

在低于Mz以下不在转变Ms-Mz（Ms=230°C，Mz=-50°C）内完成转变板条马氏体：低碳钢中的马氏体组织是由许多成群的、相互平行排列的板条所组成，故5、板条马氏体称为板条马氏体。

低碳马氏体和高碳马氏体

低碳马氏体和高碳马氏体
低碳马氏体和高碳马氏体是两种不同的马氏体形态，具有不同的机械性能和用途。

低碳马氏体，也被称为板条马氏体，含碳量低于0.25%。

低碳马氏体具有良好的综合机械性能，强而韧，被广泛应用于耐磨材料、模具等耐磨机械零件。

高碳马氏体，含碳量在0.4%以上，主要用于耐磨材料。

高碳马氏体经过时效或热处理可以获得更高的硬度和强度，因此也被称为回火马氏体。

高碳马氏体的硬度和强度虽然很高，但是由于过饱和度太大，引起严重的晶格畸变和较大的应力，可能导致微裂纹的产生，因此其塑性和韧性较差。

总的来说，低碳马氏体和高碳马氏体在成分、机械性能和应用上存在明显差异。

什么是马氏体？有何特性？

什么是马⽒体？有何特性？⼀、什么是马⽒体？马⽒体，也有称为⿇⽥散铁，是纯⾦属或合⾦从某⼀固相转变成另⼀固相时的产物；在转变过程中，原⼦不扩散，化学成分不改变，但晶格发⽣变化，同时新旧相间维持⼀定的位向关系并且具有切变共格的特征。

马⽒体最先在淬⽕钢中发现，是由奥⽒体转变成的，是碳在α铁中的过饱和固溶体。

以德国冶⾦学家阿道夫·马滕斯（A.Martens）的名字命名；现在马⽒体型相变的产物统称为“马⽒体”。

马⽒体的开始和终⽌温度，分别称为M始点和M终点；钢中的马⽒体在显微镜下常呈针状，并伴有未经转变的奥⽒体(残留奥⽒体)；钢中的马⽒体的硬度随碳量增加⽽增⾼；⾼碳钢的马⽒体的硬度⾼⽽脆，⽽低碳钢的马⽒体具有较⾼的韧性。

它通常是指钢的⼀种很硬的晶体结构，但也可指任何由位移相变形成的晶体结构。

它包括⼀类具有条状或板状晶粒的硬矿物。

⼆、马⽒体典故对于学材料的⼈来说，“马⽒体”的⼤名如雷贯⽿，那么说到阿道夫·马滕斯⼜有⼏个⼈知道呢？其实马⽒体的“马”指的就是他了。

在铁碳组织中这样以⼈名命名的组织还有很多，今天我们就来说说这些名称和它们背后那些材料先贤的故事。

马⽒体（Martensite），如前所述命名⾃Adolf Martens (1850-1914)。

这位被称作马登斯或马滕斯的先⽣是⼀位德国的冶⾦学家。

他早年作为⼀名⼯程师从事铁路桥梁的建设⼯作，并接触到了正在兴起的材料检验⽅法。

于是他⽤⾃制的显微镜观察铁的⾦相组织，并在1878年发表了《铁的显微镜研究》，阐述⾦属断⼝形态以及其抛光和酸浸后的⾦相组织。

他观察到⽣铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则，并预⾔显微镜研究必将成为最有⽤的分析⽅法之⼀。

他还曾经担任了柏林皇家⼤学附属机械⼯艺研究所所长，也就是柏林皇家材料试验所（"Staatliche Materialprüfungsamt"）的前⾝，他在那⾥建⽴了第⼀流的⾦相试验室。

低碳马氏体

低碳马氏体显微组织性能及处理工艺锻轧后空冷：贝氏体+马氏体+铁素体性能:σ=828MPa;σ=1049MPa -室温冲击功96J制造汽车时的轮托架锻轧后直接淬火并回火：低碳回火马氏体σ=935MPa;σ=1197MPa室温冲击功50J，－40℃的冲击功32J,制造汽车操作杆具有高强度,高韧性和高的疲劳强度,适用于工程机械运动的部件和低温下适用部件2，低碳马氏体的合金化低碳加入Mo Nb V B等与合理的Mn、Cr配合提高淬透性,Nb还细化晶粒BHS系列：Mn-Mo-Nb 成分：c：0.1%，Mn1.8%，Mo0.45%，Nb0.05%Mn-Si-Mo-V-Nb系列铁素体-马氏体双相钢特征：显微组织：铁素体+岛状马氏体+少量残奥性能特点：1，低的屈服强度一般不超过350Mpa2, ε曲线是光滑的,没有屈服平台,更没有锯齿形屈服现象3，高的均匀加延伸率和总延伸率,在24%上4，高的加工硬化指数,你>0.245，高的塑性变化双相组织或得方法1热处理双相处理刚在Ac1与Ac3双相区加热,组织为α﹢γ,随加热温度升高,钢种---相增加,在冷却过程中，保证转变产物α﹢M而不是α﹢P双相钢的力学性能与组织有密切的关系,钢的化学成分,亚临界区加热温度,最终冷却速度,将起决定性作用热轧双相钢热轧后从A状态冷却时,先形成70—80%的多边形铁素体,使未转变的A有足够稳定性，避免发生珠光体和贝氏体相变,在以后冷却转变变成M工艺要求：合理设计合金成分和实现控轧与控冷双相钢优异性能的原因屈服强度和高应变硬化率的原因存在三种可能首先在马氏体区域存在残余应力,这些应力来源于快速冷却时马氏体相变的体积和形状变化其次，由于这些体积和形状变化效应,使周围铁素体经受塑性变形,导致铁素体中存在高密度的可动位错。

再次,伴随着马氏体的残余奥氏体，在成形操作时,发生应变诱发马氏体相变。

双相钢的典型成分和用途化学成分：W（c）0.04-0.1.% W﹙Mn﹚0.8-1.8% W﹙Si﹚0.9-1.5% W﹙Mo﹚0.3-0.4% W﹙Cr﹚0.4-0.6%用途：强度成形性的综合性能好,满足汽车冲压成形件的要求。

马氏体的性能

（二）形状记忆效应
指一定形状的合金在某种条件下经任意塑性变形，然后加热至该材料固有的某一临界以上时，又完全恢复其原来形状的现象。
具有形状记忆效应的合金称为形状记忆合金。
形状记忆效应的能恢复的变形量约为6~8%，最高可以达到百分之十几，变形量过大时不能完全恢复。
形状记忆合金可分为单程和双程记忆合金
具有形状记忆效应的合金应具备的条件： 1、必须是热弹性马氏体； 2、亚结构为孪晶或层错； 3、母相具有有序结构。（三）形状记忆合金的应用 Ni-Ti合金宇航天线、结固件；（1）自动组装的结构件；（2）热敏装置和安全装置；（3）热能和机械能转换装置；（4）医学上的应用。
（四）相变冷作硬化
(三)马氏体转变超塑性
超塑性：指高的延伸率及低的流变抗力。相变塑性:金属及合金在相变过程中塑性增长，往往在低于母相屈服极限的条件下即发生了塑性变形，这种现象称为相变塑性。
马氏体的相变塑性：钢在马氏体转变时也会产生相变塑性现象，称为马氏体的相变塑性。
0.3%C-4%Ni-1.3%Cr 钢的M相变塑性850℃A 化,Ms为307 ℃,A的屈服强度为137MPa
当C%超过0.4%后，由于碳原子靠得太近，使相邻碳原子所造成的应力场相互重迭，以致抵消而降低了强化效应。
合金元素也有固溶强化作用，相对碳来说要小很多，据估计，仅与合金元素对F的固溶强化作用大致相当。
（3）时效强化
理论计算得出，在
室温下只要几分钟甚至几秒钟即可通过C原子扩散而产生时效强化，在60℃ 以上，时效就能进行发生碳原子偏聚现象，是M自回火的一种表现， C原子含量越高时效强化效果越大。
马氏体的性能
（一）马氏体的硬度与强度

低温钢

低温钢概述低温用钢的种类、成分及性能低温用钢分4个温度级别：－20～40℃、－50～80℃、－100～110℃、－196～269℃。

主要用于液化石油气及液化天然气等的贮存运输容器，以及海洋石油工程结构等。

1．中合金低碳马氏体型低温钢合金元素总含量5％～10％，组织取决于热处理制度。

9Ni钢为典型钢种，有两种常用热处理制度，一种是900℃正火加790℃正火加570℃回火；另一种是800℃水淬加570℃回火。

淬火后组织为低碳马低体，正火后组织为低碳马氏体加铁素体加少量高碳奥氏体。

9Ni钢在－196℃低温下具有优良的韧性。

磷会增9Ni钢回火脆性的敏感性，应严格控制。

5Ni钢主要通过化学成分的最佳化以及三级热处理方法来控制组织，使之在－162℃乃至－196℃低温下具有与9Ni钢相近的强度和韧性。

2．高合金奥氏体型低温钢合金元素总含量＞10％，组织为奥氏体，具有极为优良的低温韧性，在－196～296℃低温下仍保持相当高的韧性。

含铬镍奥氏体型低温钢含Cr18%和Ni9%，无铬镍奥氏体型低温钢含M23%～26％，A1%～4%，两者的低温钢韧性相近。

一般均在固溶处理后使用。

低温钢锻件表11-1 中国常用钢号(一）20D 钢锻件表11-2 钢的化学成分表11-3 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-4 钢锻件的许用应力（二）16MnD 钢锻件表11-5化学成分表11-6 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-7 钢锻件的许用应力（三）09Mn2VD 钢锻件表11-8化学成分表11-9 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-10 钢锻件的许用应力（四）09MnNiD 钢锻件表11-11化学成分表11-12 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-13 钢锻件的许用应力（五）16MnMoD 和20MnMoD 钢锻件表11-14 钢的化学成分表11-15 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-16 钢锻件的许用应力（六） 08MnNiCrMoVD 钢锻件表11-17化学成分表11-18 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-19 钢锻件的许用应力（七）10Ni3MoVD 钢锻件表11-20化学成分表11-21 钢锻件的常温拉伸和低温冲击性能表11-22 钢锻件的许用应力低温钢板(一)16MnDR钢板(二)09Mn2VDR钢板(三)15MnNiDR钢板（四）09MnNiDR钢板(五)07MnNiCrMoVDR钢板。