第四章 马氏体相变

马氏体？
最早认为马氏体是碳溶于-Fe中的过饱和间隙式
固溶体。
后来不仅铁碳合金中而且在有色合金中也存在马
氏体，马氏体有时不含碳，晶体结构也不只是体
心立方，还有密排六方、有序正交、有序面心立
方、有序正方等点阵结构。
上述定义不适用。
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马氏体相变：
替换原子经无扩散切变位移（均匀和不均匀形变）由 此产生形状改变和表面浮凸、呈不变平面应变特征的 一级、形核-长大型相变。
替换原子无扩散切变（原子沿相界面作协作运动）、 使其形状改变的相变。
马氏体：马氏体相变的产物 点阵畸变、无扩散、切变为主、形状变化、位移型
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马氏体相变的主要特征：
表面浮凸现象和切变共格性 马氏体转变的无扩散性 惯习面和一定的位向关系 亚结构 转变的非恒温性和不完全性 马氏体转变的可逆性
2、一般钢中马氏体的晶体结构
马氏体转变时只有点阵的改组而无成分的 变化，转变所得的马氏体与其母相奥氏体 的成分一致。
碳原子位于面心立方奥氏体的八面体间隙， 马氏体相变后，碳原子依然位于体心立方 的马氏体八面体间隙，但体心立方马氏体 的八面体是扁八面体，两个轴中有一个轴 是短轴。
终了。
为使转变继续进行，必须继续降低温度，所以马氏体
转变是在不断降温的条件下才能进行。
当温度降到某一温度之下时，马氏体转变已不能进行，
该温度称为马氏体转变终了点，Mf 。
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马氏体转变量是温度的函数，与等温时间无关。
马氏体的降温转变称为马氏体转变的非恒温性。
第五章 马氏体相变
第一节 马氏体相变的主要特征 第二节 马氏体的晶体结构 第三节 马氏体的组织形态和亚结构 第四节 马氏体相变热力学 第五节 马氏体相变动力学 第六节 马氏体相变机制 第七节 马氏体的性能 第八节 热弹性马氏体与形状记忆效应
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第一节 马氏体相变的主要特征
逆转变开始的温度称为As，结束的温度称为Af 。
M→A的逆转变也是在一定温度范围内（As-Af）进行。 形状记忆合金的热弹性马氏体就是利用了这个特点。
马氏体转变最主要的和最基本的只有两个：切变共格 性和无扩散性。其他的特点可由这两个特点派生出来。
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第二节 马氏体的晶体结构
Hale Waihona Puke Baidu11
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2）西山（N）关系： {110}M//{111}；<110>M//<112>
3）G-T关系： {110}M //{111}，差1º
<111>M//<110>，差2º
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特征4：亚结构
马氏体转变会在马氏体中形成大量的晶体缺陷： 位错、孪晶、层错等。
1、马氏体可能的晶体结构
不仅铁碳合金中而且在有色合金中也存在马氏 体，晶体结构主要有体心立方、体心正方、密 排六方、有序正交、有序面心立方、有序正方 等晶体结构。
马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体， 记为M或α'。其中的碳择优分布在c轴方向上的 八面体间隙位置。
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马氏体−奥氏体界面并不都是平面，有时呈弯曲 状，存在界面台阶。
宏观惯习面，微观惯习面。
马氏体转变时新相和母相 始终保持切变共格性，因 此二者存在确定的位向关 系。
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钢中两者的晶体学取向关系：
1）K-S关系： {110}M //{111}；<111>M//<110>
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特征2：马氏体转变的无扩散性
马氏体转变时，晶体点阵的改组只依赖原子微 量的协作迁移，而不依赖于原子的扩散。这一 特征称为马氏体转变的无扩散性。
1）只有晶体结构的变化，没有成分的变化。 2）无扩散并不是说转变时原子不发生移动。
注意间隙原子碳的扩散，区别于置换原子的扩 散。
相变时，相界面宏观上不转动，也不变形，保持平面。 界面上原子既属于新相，又属于母相，这种界面称为 共格界面（第二类共格，切变共格） 不畸变也不转动的晶面称为不变平面（中脊面）。
三种不变平面应变 膨胀（或压缩），切变，切变+膨胀
不变平面可以是相界面，也可以不是相界面。
共格界面的界面能 弹性应变能（共格弹性能）
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特征3：惯习面和一定的位向关系
马氏体总是在母相的特定晶面上析出：惯习面。
惯习面即马氏体转变的不变平面，总是平行或接 近奥氏体的某一晶面，并随奥氏体中含碳量及马 氏体形成温度而变化。
1）当C含量小于0.2%时，惯习面为{557}，近 {111}； 2）当C含量处于0.5%1.4%时，惯习面为{225}； 3）当C含量高于1.5%时，惯习面为{259}。 4）随马氏体形成温度的下降，惯习面向高指数方向变 化。
如中低碳马氏体亚结构为位错； 高碳马氏体亚结构为孪晶； 马氏体的亚结构为层错。
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特征5：转变的非恒温性和不完全性
一般认为马氏体相变不能等温完成，必须不断 降温中进行。
奥氏体以大于某一临界冷却速度的速度冷却到某一温
度（马氏体转变开始温度Ms），不需孕育，转变立即 发生，并且以极大速度进行，但很快停止，不能进行
由于多数钢的 Mf 在室温以下，因此钢快冷到室 温时仍有部分未转变奥氏体存在，称为残余奥 氏体，记为Ar。
有残余奥氏体存在的现象，称为马氏体转变不 完全性。要使残余奥氏体继续转变为马氏体， 可采用冷处理。
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特征6：马氏体转变的可逆性
在某些合金中，冷却时→M，而重新加热时马 氏体又能M→，这种特点称为马氏体转变的可 逆性。
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特征1：表面浮凸现象和切变共格性
马氏体转变时在预先磨光的表面上产生有规则 的表面浮凸。
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预先在磨光表面上划一直线划痕，相变后直线 变为折线，直线在新相、母相的界面不折断， 在新相晶内不弯曲。
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