马氏体PPT.

形态特征
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马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，片状马氏体在金相观察中（二维）通常表现为针状 （needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状、竹叶状的原因，板条状马氏体在金相观察中为细 长的条状或板状。奥氏体中含碳量≥1%的钢淬火后，马氏体形态为片状马氏体，当奥氏体中含碳量≤0.2%的钢淬火 后，马氏体形状基本为板条马氏体。马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。中高碳钢中加速冷却通常能够获 得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一，同时马氏体的脆性也比较高。 相变特征和机制：马氏体相变具有热效应和体积效应，相变过程是形核和长大的过程。但核心如何形成，又如何长 大，目前尚无完整的模型。马氏体长大速率一般较大，有的甚至高达10cm/s。人们推想母相中的晶体缺陷（如位错） 的组态对马氏体形核具有影响，但目前实验技术还无法观察到相界面上位错的组态，因此对马氏体相变的过程，尚 不能窥其全貌。其特征可概括如下： 马氏体相变是无扩散相变之一，相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃，因而新相（马氏体）承袭了母相 的化学成分、原子序态和晶体缺陷。马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移，这种位移 是切变式的（图1切变式位移示意）。原子位移的结果产生点阵应变(或形变)（图2 原子位移产生点阵应变）。这种 切变位移不但使母相点阵结构改变，而且产生宏观的形状改变。将一个抛光试样的表面先划上一条直线，如图3a马 氏体相变时的形状改变中的PQRS，若试样中一部分(A□B□C□D□-A□B□C□D□)发生马氏体相变(形成马氏体), 则PQRS直线就折成PQ、QR□及R□S□三段相连的直线，两相界面的平面A□B□C□D□及A□B□C□D□保持 无应变、不转动，称惯习（析）面。这种形状改变称为不变平面应变（图3 马氏体相变时的形状改变）。形状改变 使先经抛光的试样表面形成浮突。由图4 高碳钢中马氏体的表面浮突×600可见，高碳钢马氏体的表面浮突，它可由 图5表面浮突示意示意，可见马氏体形成时，与马氏体相交的表面上发生倾动，在干涉显微镜下可见到浮突的高度 以及完整尖锐的边缘（图6Co-30.5Ni合金形成六方马氏体时产生的表面浮突干涉图像）。 马氏体的惯习（析）面 马氏体相变时在一定的母相面上形成新相马氏体，这个面称为惯习（析）面，它往往不是简 单的指数面，如镍钢中马氏体在奥氏体(γ)的{135}上最先形成（图7 Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体及其周围的奥 氏体）。马氏体形成时和母相的界面上存在大的应变。为了部分地减低这种应变能，会发生辅助的变形，使界面改 变如图7Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体及其周围的奥氏体中由{135}变为{224}面。图7Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马 氏体及其周围的奥氏体中马氏体呈透镜状，它具有中脊面，是孪晶密度很高的面，即{135}□面，这些马氏体内部的 孪晶是马氏体内的亚结构。在铁基合金的马氏体中存在孪晶或（和）位错，在非铁合金中一般存在孪晶或层错。由 图7Fe-25Ni-0.3V－0.3C钢中的马氏体及其周围的奥氏体还可见到：在马氏体周围的母相（奥氏体）中形成密度很 高的位错，这是在马氏体相变时，母相发生协作形变而形成的。 由于马氏体相变时原子规则地发生位移，使新相(马氏体)和母相之间始终保持一定的位向关系。在铁基合金中由面 心立方母相γ变为体心立方(正方)
19世纪90年代最先由德国冶金学家阿道夫· 马滕斯（Adolf Martens， 1850-1914）于在一种硬矿物中发现。马氏体最初是在钢（中、高碳钢） 中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火）， 得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。1895年法国人奥斯蒙 （F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens），把这种组织 命名为马氏体(Martensite)。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的 相变称为马氏体相变。20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较 多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变，如： Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、 Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。目前广泛地 把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）。
马氏体组织
起源
• 马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。最 先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90 年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有 片状(plate)或者板条状(lath)，但是在金相观察中（二维） 通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一 些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心 四方结构（BCT）。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这 种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。 • 中文名：马氏体 • 外文名：martensite
组成类型
• 常见马氏体组织有两种类型。中低碳钢淬火获得板条状马氏体，板条 状马氏体是由许多束尺寸大致相同，近似平行排列的细板条组成的组 织，各束板条之间角度比较大；高碳钢淬火获得针状马氏体，针状马 氏体呈竹叶或凸透镜状，针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内，针叶之 间互成60°或120°角。
• 马氏体转变同样是在一定温度范围内（Ms-Mz）连续进行的，当温度 达到Ms点以下，立即有部分奥氏体转变为马氏体。板条状马氏体有 很高的强度和硬度，较好的韧性，能承受一定程度的冷加工；针状马 氏体又硬又脆，无塑性变形能力。马氏体转变速度极快，转变时体积 产生膨胀，在钢丝内部形成很大的内应力，所以淬火后的钢丝需要及 时回火，防止应力开裂。[1]
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组织的形成
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马氏体由奥氏体急速冷却（淬火）形成，这种情况下奥氏体中固溶的碳原子 没有时间扩散出晶胞。当奥氏体到达马氏体转变温度（Ms）时，马氏体转变 开始产生，母相奥氏体组织开始不稳定。在Ms以下某温度保持不变时，少部 分的奥氏体组织迅速转变，但不会继续。只有当温度进一步降低，更多的奥 氏体才转变为马氏体。最后，温度到达马氏体转变结束温度Mf，马氏体转变 结束。马氏体还可以在压力作用下形成，这种方法通常用在硬化陶瓷上（氧 化钇、氧化锆）和特殊的钢种（高强度、高延展性的钢）。因此，马氏体转 变可以通过热量和压力两种方法进行。