马氏体转变点Ms的确定优点
马氏体转变的特点
中内部相组成发生了变化，从而引起了钢的性能的变测得钢中马氏体是碳溶于α体，此，曾一度认为和固溶体四十年代前后，在亚点阵的概念发现，碳原子处于三种分布位置时，都能形成由碳原子构成的八面体，这种可能出现的原子阵列，称为点阵。
点阵，结果使的α度，称为新形成马氏体的正方度远高于公式给出的正方度，①切变共格和表面浮突现象变而使点阵发生改组，且一边凹陷，一边凸起，带动界面附近未转变的奥氏体也随之发生弹塑性马氏体转变切变示意图马氏体转变只有点阵改组而无成份变化，转变时原子做有规律的整体迁移，每个原子移动的距离不超过一个原子间距，且原子之间的相对位置不发生变化。
1、（有三种不同的取向，所以四种和{111}M但很快停止，不能进行到终了，需进一步降温。
始点种结构的过程。
①把面心立方点阵看做体心立方点阵，其轴比（为1.41长，使得轴比为①和马氏体板条具有平直界面，界面近似平行于奥氏体的面，所以一个奥氏体晶粒内可能形成四种马氏体板条束。
相同惯习面的马氏体板条平行排列构成马氏体板条群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。
亚结构：为与剧烈冷作硬化的光镜下片状马氏体是铁基合金中的另一种典型的马氏体组织，常见于淬火也称于氏体晶粒体的大小受到限制。
因此片状马氏体的大小不一，越是后形成向关系为中脊为高密度的相变孪晶区。
相变孪晶的存在是片状马氏体组织的重要特征。
孪晶间距大约为片的周围部分，存在高密度的位错（非孪晶区）。
1）蝶状马氏体板条状马氏体和片状马氏体的形成温度范围之间的温度区域这种马氏体的立体形态为Fe-18Ni-0.7Cr-0.5C蝶状马氏体的立体形状1）化学成分部亚结构的主要因素，其中尤以碳含量最为重要。
在随马氏体的形成温度降低马氏体；状。
Ms和Md奥氏体不锈钢的形变马氏体资料讲解
奥氏体不锈钢的形变马氏体（a'时间：2012-4-13 来源：作者：Steel info 点击：82次不锈钢的Ms Md 是什么？常用的奥氏体不锈钢自高温奥氏体状态急冷到室温所获得的奥氏体组织于亚稳定状态，其奥氏体稳定程度受钢的成分所制约。
当继续冷至室温以下或经受冷变形时，将可能存在马氏体组织。
这种类型的马氏体包括a '和£两种类型，前者为体心正方结构，呈铁磁性。
后者为密集六方结构，无磁性。
由于£马氏体总是伴随a '马氏体而出现，对其看法尚不统一，一种观点认为它是Y~a '转变过程中的中间过渡相，另一种观点认为它是奥氏体不锈钢中一种独立相。
马氏体转变是一种无扩散相变，通过剪切机构由大规模有规则的原子排列的变化，在很短时间内完成这种转变，快冷和形变是马氏体转变的外部条件，奥氏体稳定程度是其马氏体转变的内在条件。
对于每种成分的奥氏体不锈钢均存在Ms和Md两个相变点，Ms是在冷却过程开始产生马氏体相变的最高温度。
Md 是形变诱发马氏体转变的最高温度，通常足以其应变量30%冷变形后产生50%的温度作为标识，即Md(30)。
两者均受钢中的合金元素含量的影响。
除钴外，所有合金元素均降低！Ms和Md !" 和Md( 30)的经验计算公式如下：Mq a ' )=1305-61.1(%Ni)-41.7(%Cr)-33.3(%Mn)-27.8(%Si)-1667(%C+ %N)M d a ' )(30/50)=413-9.5(%Ni)-3.7(%Cr)-8.1(%Mn)-9.2(%Si)-18.5(%Mo)-462(%C+ %N)Ms和Md点越低，发生马氏体相变越难。
奥氏体中的马氏体相既存在有利影响，也存在不利影响，钢中适量的诱变马氏体可以提高胀形成型和胀形与深拉成型混合冷成型性能，亦可以利用它使钢得以强化。
对于大多数奥氏体不锈钢，由于形变马氏体硬而脆且具有磁性，因此它的存在将使钢的强度提高，尤其是屈服强度提高更加明显，而塑韧性随之降低，此外形变马氏体的存在对钢的耐蚀产生不利影响。
马氏体转变_一_
热处理技术与装备
第32 卷
TO 和 Ms 之间存在差值与马氏体转变的弹性应切变 能相关 (详细见马氏体相变热力学部分 )。
图 3 是表示 1. 1 %C -2. 8 % Cr 钢马氏体量与温 度关系的定量金相分析结果 。 马氏体片的不断产生 要求增加驱动力来克服先形成的马氏体片产生的弹 性或塑性应变 , 因而要引入更大的过冷 。 通常 , 许多 片在基体每个晶粒内迅速形成 , 不断依靠形核和迅 速长大 , 而不是靠先形成片的长大 。 或者马氏体在 一段温度区间内 “爆发式连续形成 ”。
通常马氏体晶体应呈板片状 , 在自由表面处应 变能约束得到松弛出现针状 。 在马氏体晶体的内部 由于点阵不变变形会发生孪晶或滑移 , 这决定马氏 体的亚结构 。转变中随应变能的松弛常引起基体或 马氏体的变形调整 , 在发生滑移情况下 , 会出现高的 位错密度 。 1. 3 表面浮突
划有几条基准直线划痕的抛平的奥氏体试样表 面 , 在 MS 点形成几片马氏体时 , 每片马氏体表面随
马氏体的晶体学受切变能量最小 化控制 , 这要 求惯习面不转动和惯习面可能发生小的 (最大几 %) 均匀变形或膨胀 , 但不作转动 。 马氏体转变晶体学 总表征为具有固定的点阵位向关系和惯习面 。位向 关系或能为有理数 (如 fcc / hcp 转变 )或能为无理数 , 惯习面因为点 阵不变变 形关系常 常更以无 理数出 现。 1. 2 马氏体形貌
Vol. 32 , No. 5 Oct , 2011
马氏体转变 (一 )
陈德华1 , 许 雯1 , 李响妹1 , 朱祖昌1 ,2
(1. 上海市机械制造工艺研究所有限公司 , 上海 200070 ; 2. 上海工程技术大学 , 上海 201620 )
摘 要 :马氏体转变是一种切变型的 , 无成份改变的 , 无扩散的和无热激活的位移型相变 。 马氏体是 应用于物理冶金上表示无扩散相变产物的通称 。在铁基材料 、有色金属材料和一些非金属晶体材料 中都会发生马氏体转变 。 马氏体转变是许多重要工程材料进行强化的极其重要手段 , 因而受到极大 的重视 。马氏体转变的研究进展很快 。本文吸取近一二十年来国内外的研究成果从其相变特征 、形 态 、热力学 、动力学 、晶体学 、性能和有色金属 、陶瓷材料 、形状记忆合金中的马氏体相变诸方面加以 叙述 , 以期人们有较深刻的认识和了解 。 关键词 :马氏体相变 ;显微组织 ;晶体学 ;力学性能 中图分类号 : TG111. 5 文献标识码 : A 文章编号 :1673 - 4971 (2011 )05 - 0060 - 07
第五章马氏体转变
②刻划一条直线，马氏体形成后变成一条折线
说明： ①马氏体转变以切变的方式实现； ②M和A的界面为共格界面
切变共格
M形成伴随弹性应变产生、蓄积弹性应变能（共格弹性能）M尺寸
当M长大到一定尺寸，使界面上A中弹性应力超过其弹性极限两相间的共格
关系遭破坏M停止生长
第五章马氏体转变
2.无扩散性 实验依据：①马氏体转变前后，碳浓度无变化； ②Fe-Ni合金在极低温度（-190℃）下，M长大速度仍可达到105㎝/s。 在低碳钢中存在C的扩散现象 3.具有特定的位向关系和惯习面 1）取向关系 ①K-S关系：{011}’//{111}；<111>’// <011> 24种取向 ②西山关系：{011}’//{111}；<011>’// <211> 差516’ 12种取向 ③G-T关系： {011}’//{111}差1；<111>’// <011> 差2 对K-S关系的修正 仅适合{259}马氏体，有局限性
T t 利于C及合金元素溶入A，成分均匀---- Ms
A晶粒长大，C原子活动能力在A中位错线上偏聚 ---- Ms
A晶粒的大小不是影响Ms点的主要因素
4.存在先马氏体的组织转变
应用：高速钢的等温淬火工艺
1）部分转变为P剩余A为贫碳区（相对）----Ms
2）部分转变为B剩余A为富碳区（相对）----Ms
第五章马氏体转变
2）惯习面
位错密度较大，畸变能高，而所需形核功小，易于形核。
特征：不应变、不转动的平面
c＜0.6%-----惯习面为{111} 0.6%＜ c＜1.4%-----{225} c＞1.4%-----惯习面为{259} T ＞0 ℃-----{111}或{225} T ＜0 ℃-----{259}
金属材料热处理原理 第五章 马氏体转变
二、马氏体转变的主要特点 1. 切变共格和表面浮凸现象
钢因马氏体转变而产生的表面浮凸
马氏体形成时引起的表面倾动
马氏体是以切变方式形成的，马氏体与奥氏体 之间界面上的原子既属于马氏体，又属于奥氏体， 是共有的；并且整个相界面是互相牵制的，这种界 面称之为“切变共格”界面。
马氏体和奥氏体切变共格交界面示意图
4. 马氏体转变是在一个温度范围内完成的
马氏体转变量与温度的关系
Ms—马氏体转变开始温度；Mf—马氏体转变终了点； A、B—残留奥氏体。
5. 马氏体转变的可逆性
在某些铁合金中，奥氏体冷却转 变为马氏体，重新加热时，已形成的 马氏体又可以逆马氏体转变为奥氏体， 这就是马氏体转变的可逆性。一般将 马氏体直接向奥氏体转变称为逆转变。 逆转变开始点用As表示，逆转变终了 点用Af表示。通常As温度比Ms温度高。
2. 马氏体转变的无扩散性
马氏体转变的无扩散性有以下实验证据：
(1) 碳钢中马氏体转变前后碳的浓度没有 变化，奥氏体和马氏体的成分一致，仅发生晶 格改组：
γ-Fe(C) → α-Fe(C)
面心立方 体心正方
(2) 马氏体转变可以在相当低的温度范围 内进行，并且转变速度极快。
3. 具有一定的位向关系和惯习面
西山关系示意图
③ G-T关系
{111}γ∥{110}α′ 差1°；<110>γ∥<111>α′ 差2°。
(2) 惯习面
马氏体转变时，新相总是在母相的某个晶面族上 形成，这种晶面称为惯习面。在相变过程中从宏观上 看，惯习面是不发生转动和不畸变的平面，用它在母 相中的晶面指数来表示。
钢中马氏体的惯习面随碳含量及形成温度不同而 异，常见的有三种：(1) 含碳量小于0.6%时，为{111}γ； (2) 含碳量在0.6%~1.4%之间时，为{225}γ；(3) 含碳 量高于1.4%时，为{259}γ。随马氏体形成温度下降， 惯习面有向高指数变化的趋势。
碳含量和ms点
碳含量和ms点
碳含量和Ms点是材料科学中非常重要的两个参数。
碳含量是指材料中碳元素的含量，而Ms点则是指材料的马氏体转变起始温度。
这两个参数对于材料的性能和应用具有重要的影响。
首先，碳含量对材料的性能有很大的影响。
在钢铁材料中，碳含量越高，材料的硬度和强度就越高，但韧性和塑性就会降低。
因此，在不同的应用场合中，需要根据要求选择不同碳含量的钢材。
例如，在制造汽车零部件时，需要使用高强度的钢材，因此选择碳含量较高的钢材。
其次，Ms点也对材料的性能和应用有很大的影响。
Ms点是指材料从奥氏体转变为马氏体的起始温度。
马氏体是一种具有高硬度和脆性的组织结构，因此在一些应用场合中需要使用具有马氏体组织的材料。
例如，在制造刀具和弹簧等需要高硬度的零部件时，需要使用具有马氏体组织的钢材。
此外，碳含量和Ms点还对材料的加工和热处理有很大的影响。
在热处理过程中，需要根据材料的碳含量和Ms点来选择合适的加热和冷却方式，以获得所需的组织结构和性能。
例如，在制造高强度的钢材时，需要采用淬火工艺，使材料快速冷却，从而形成马氏体组织，提
高材料的硬度和强度。
总之，碳含量和Ms点是材料科学中非常重要的两个参数，对材料的性能和应用具有重要的影响。
在材料的选择、加工和热处理过程中，需要充分考虑这两个参数，以获得所需的性能和组织结构。
比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同
For personal use only in study and research; not for commercial use比较马氏体贝氏体珠光体转变的异同一．组织形态：1.珠光体：珠光体的组织形态特征：珠光体的典型组织特征是由一层铁素体和一层渗碳体交替平行堆叠而形成的双相组织。
根据片层间距的不同，可将珠光体分为三种：珠光体：S0=450-150nm，形成温度为A1－650℃，普通光学显微镜可以分辨。
索氏体：S0=150-80nm，形成温度为650－600℃，高倍光学显微镜可以分辨。
屈氏体：S0=80-30nm，形成温度为600－550℃，电子显微镜可以分辨。
铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织为粒状珠光体。
这种组织一般是通过球化退火或淬火后高温回火得到的。
在珠光体转变过程中，所形成的珠光体中的铁素体与母相奥氏体具有一定的晶体学位向关系。
珠光体中，铁素体与渗碳体之间存在一定的晶体学位向关系。
2.马氏体：马氏体的组织形态：○1.板条马氏体是低、中碳钢中形成的一种典型马氏体组织，其形貌特征可描述如下：在一个原奥氏体晶粒内部有几个（3－5个）马氏体板条束，板条束间取向随意；在一个板条束内有若干个相互平行的板条块，块间是大角晶界；在一个板条块内是若干个相互平行的马氏体板条，板条间是小角晶界。
马氏体板条内存在大量的位错，所以板条马氏体的亚结构是高密度的位错和位错缠结。
板条状马氏体也称为位错型马氏体。
○2.片状马氏体是中、高碳钢中形成的一种典型马氏体组织，其形貌特征可描述如下：在一个原奥氏体晶粒内部有许多相互有一定角度的马氏体片。
马氏体片的空间形态为双凸透镜状，横截面为针状或竹叶状。
在原奥氏体晶粒中首先形成的马氏体片贯穿整个晶粒，将奥氏体晶粒分割，以后陆续形成的马氏体片越来越小，所以马氏体片的尺寸取决于原始奥氏体晶粒的尺寸。
片状马氏体的形成温度较低，在马氏体片的周围往往存在着残余奥氏体。
片状马氏体的内部亚结构主要是孪晶。
马氏体转变及其应用
马氏体转变及其应用钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散性分解，在较低的温度下发生的无扩散型相变为马氏体转变。
马氏体转变是钢件热处理强化的主要手段。
因此，马氏体转变的理论研究与热处理生产实践有着十分密切的关系。
1 马氏体转变的特点1.1 马氏体相变是无扩散型相变因为相变前后化学成分不变，新相(马氏体)和母相(奥氏体)碳的质量分数相同，只是晶格结构由面心立方晶格转变成了体心立方晶格而且马氏体相变可以在-196℃—-296℃低温下进行,这样低的温度原子扩散极困难,所以相变不可能以扩散方式进行，因此马氏体相变过程中，原子有规则移动，原来相邻的原子相变以后仍然相邻，原子不发生扩散就可以发生马氏体相变。
1.2 切变共格和表面浮凸现象人们早就发现，在高碳钢样品中产生马氏体转变之后，在其磨光的表面上出现倾动，形成表面浮凸。
这个现象说明转变和母相的宏观切变有着密切关系。
马氏体形成是以切变的方式实现的，同时马氏体和奥氏体之间界面上的原子是共有的，既属于马氏体，又属于奥氏体，而且整个相界面是互相牵制的，这种界面称为“切变共格”界面。
1.3 马氏体转变是在一个温度范围内形成就马氏体相变而言，不但在快冷的变温过程中有马氏体相变，而且在等温过程中，也有等温马氏体产生，如Fe - Ni26 - Cu3 合金所能发生等温马氏体相变，但钢的马氏体相变是在一个温度范围内形成的。
当奥氏体被冷却到Ms点以下任一温度时，不需经过孕育，转变立即开始，转变速度极快，但转变很快就停止了，不能进行到终了，为了使转变继续进行，必须降低温度，也就是说马氏体是在不断降温条件下才能形成。
这是因为在高温下母相奥氏体中某些与晶体缺陷有关的有利位置，通过能量起伏和结构起伏，预先形成了具有马氏体结构的微区。
这些微区随温度降低而被冻结到低温，在这些微区里存在一些粒子，这些粒子在没有成为可以长大成马氏体的晶核以前我们叫它核胚。
从高温冻结下来的核胚有大有小，从经典的相变理论可知:冷却达到的温度愈低，过冷度愈大，临界晶核尺寸就愈小，当奥氏体被过冷到某一温度时,尺寸大于该温度下的临界晶核尺寸的核胚就成为晶核，就能长成一片或一条马氏体。
应用余氏经验电子理论计算马氏体开始转变温度M_S
第4期
张山纲 :应用余氏经验电子理论计算马氏体开始转变温度 MS
55
为奥氏体中的 C 的质量分数 。
4 计算 MS 公式的建立
4. 1 计算 MS 的数学模型 与传统的计算 MS 的模型相同 ,由于阻碍马氏体
相变驱动力是前述 C2Fe 、C2Fe2Me 和 C2Mex2Mey 晶胞 中强 共 价 键 的 ICa2Fe 、nCa - Fe 、IAC2Me 、nAC2Me 、WC 、WMe 的 函 数 ,所以作者认为计算 MS 可以用下式表示 :
∑ E0C =
a
Ba
Ia na D ( na)
Fa
+
Bl
nl D ( nl)
f′+
bu am3 d
-
bu CW
(1) 式中 : B a 表示 a 键键能同时受到 u 和υ两个不同原 子的屏蔽 、交换效应的因子 。Ia 表示 a 键的等同键 数 。na 表示 a 键两原子 u 、υ的共用电子对数 。 Fa 表示 u 、υ两个原子对 a 键贡献的共价电子的成键能 力 。D ( na) 表示 a 键的键距 。B l = ( m + n) bμm bvn , m 、n 为 分子式中包含的 u 和υ原子数 , bu 、bυ 为 u 、υ元素晶
D ( nl) 是等效键距 。f′表示晶格电子成键能力 。 a 是 一个参数 , a = 011542 。m3 d 是原子的磁电子数 。 C
为一个参数 , C = 01907 P , P 值随元素而变化 。W =
(哑对电子 + 磁电子) Π外壳电子总数 。(1) 式中第一
项是共价键对结合能的贡献 ;第二项是晶格电子对结
Mex2Mey
晶胞
马氏体转变的主要特征
马氏体转变的主要特征马氏体转变是在低温下进行的一种转变。
对于钢来说，此时不仅铁原子已不能扩散，就是碳原子也难以扩散。
故马氏体转变具有一系列不同于加热转变以及珠光体转变的特征。
这里只提出几个最重要的转变特征，其它特征将在以后各有关的章节内讨论。
（一）马氏体转变的非恒温性必须将奥氏体以大于临界冷却速度的冷却速度过冷到某一温度才能发生马氏体转变。
也就是说马氏体转变有一上限温度。
这一温度称为马氏体转变的开始温度，也称为马氏体点，用M S 表示。
不同材料的M S 是不同的。
当奥氏体被过冷到M S 点以下任一温度，不需经过孕育，转变立即开始，且以极大的速度进行，但转变很快停止，不能进行到终了如下图1所示。
为了使转变能继续进行，必须降低温度，即马氏体转变是温度的函数，如图2所示，而与等温时间与无关，或者说，马氏体量只取决于冷却所达到的温度。
当温度降到某一温度以下时，虽然马氏体转变未达到100%，但转变已图1 马氏体等温转变曲线图2 马氏体转变与温度的关系不能进行。
该温度称为马氏体转变终了点，用M f 表示（图2）。
如某钢的M S 高于室温而M f 低于室温，则冷却至室温时还将保留一定数量的奥氏体，称为残余奥氏体。
如果继续冷至室温以下，未转变的奥氏体将继续转变为马氏体直到M f 点。
深冷至室温以下在生产上称为冷处理。
马氏体的这一特征称为非恒温性。
对于某些M S 点低于0℃的Fe-Ni-C 等合金来说，当过冷至M S 点以下时，马氏体可能爆发形成，即最初形成的马氏体有可能促发一定数量的奥氏体转变为马氏体，未转变的奥氏体样必须在继续冷却的情况下才能转变，且有可能再次爆发形成。
在此情况下，马氏体转变量与温度的关系如图3所示。
也还有少数M S 点低于0℃的合金，如Fe-Ni-Mn ，Fe-Ni-Cr 以及高碳高锰钢等可以发生马氏体等温度转变。
其动力学特征与珠光体等温转变很相似，也有“C ”型曲线（图4），不同点是等温转变量不多，转变不能进行到底。
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。
Ms和Md奥氏体不锈钢的形变马氏体资料讲解
奥氏体不锈钢的形变马氏体（a'时间：2012-4-13 来源：作者：Steel info 点击：82次不锈钢的Ms Md 是什么？常用的奥氏体不锈钢自高温奥氏体状态急冷到室温所获得的奥氏体组织于亚稳定状态，其奥氏体稳定程度受钢的成分所制约。
当继续冷至室温以下或经受冷变形时，将可能存在马氏体组织。
这种类型的马氏体包括a '和£两种类型，前者为体心正方结构，呈铁磁性。
后者为密集六方结构，无磁性。
由于£马氏体总是伴随a '马氏体而出现，对其看法尚不统一，一种观点认为它是Y~a '转变过程中的中间过渡相，另一种观点认为它是奥氏体不锈钢中一种独立相。
马氏体转变是一种无扩散相变，通过剪切机构由大规模有规则的原子排列的变化，在很短时间内完成这种转变，快冷和形变是马氏体转变的外部条件，奥氏体稳定程度是其马氏体转变的内在条件。
对于每种成分的奥氏体不锈钢均存在Ms和Md两个相变点，Ms是在冷却过程开始产生马氏体相变的最高温度。
Md 是形变诱发马氏体转变的最高温度，通常足以其应变量30%冷变形后产生50%的温度作为标识，即Md(30)。
两者均受钢中的合金元素含量的影响。
除钴外，所有合金元素均降低！Ms和Md !" 和Md( 30)的经验计算公式如下：Mq a ' )=1305-61.1(%Ni)-41.7(%Cr)-33.3(%Mn)-27.8(%Si)-1667(%C+ %N)M d a ' )(30/50)=413-9.5(%Ni)-3.7(%Cr)-8.1(%Mn)-9.2(%Si)-18.5(%Mo)-462(%C+ %N)Ms和Md点越低，发生马氏体相变越难。
奥氏体中的马氏体相既存在有利影响，也存在不利影响，钢中适量的诱变马氏体可以提高胀形成型和胀形与深拉成型混合冷成型性能，亦可以利用它使钢得以强化。
对于大多数奥氏体不锈钢，由于形变马氏体硬而脆且具有磁性，因此它的存在将使钢的强度提高，尤其是屈服强度提高更加明显，而塑韧性随之降低，此外形变马氏体的存在对钢的耐蚀产生不利影响。
马氏体转变的基本特点
最终热处理： 为满足零件最终使 淬火、回火 用性能而进行的热 表面热处理 处理。 化学热处理
4、热处理的工艺要素：
温度、时间
5、热处理工艺曲线：
加热 保温 冷却
时间
温度
第一节、钢在加热时的转变
钢的临界点：
平衡临界点： A1、 A3、 Acm
加热临界点：
Ac1、Ac3、Accm
温度
Ac3 A3 Ar3
15%NaCl水溶液冷却
57~62
由此可见：
冷却条件不同，钢的性能不同。
*生产中常用冷却方式有 等温冷却和连续冷却两种。
A1
等温冷却
连续冷却
时间
（一）过冷A的等温转变
什么叫过冷A？
A在A1温度以上是稳定相，冷却至A1温 度以下就成了不稳定相，必然要发生转变。
但A并不是一冷却至A1温度以下就发生 转变，需停留一定时间（孕育）才能发生 转变。
但是，A连续冷却转变图测定较困难。生产中 常借用同种钢的A等温转变图分析过冷A连续冷 却转变产物的组织与性能。
下面以共析钢为例，用A 等温转变图来分析过冷A连 续冷却转变产物的组织与性
能：
A1
A
P
A’
T
S V1(P）
V2(S）
B
230
MS
V4(M+A’）
V3(M+T）
-50 Mf
时间
共析钢过冷A连续冷却转变产物的组织与性能
成分：含碳量较高，主要存在于高碳钢 的淬火组织中，故又称为高碳M。
性能：具有高的硬度、强度，但塑性与 韧性差，脆性较大。
基本相同，但有区别。因此，要研究A在 连续冷却条件下的转变规律，有必要引入A 连续冷却转变图。
马氏体转变的热力学
马氏体转变的热力学过去，曾有不少人认为，马氏体转变不是热学性的，转变的驱动力不是马氏体与奥氏体的自由能之差。
四十年代，人们在大量工作的基础上得出马氏体转变与液态金属的凝固以及钢的加热转变等是一样的，即转变的驱动力也来自新旧相的化学自由能差。
但也应看到，马氏体转变确有很多不同于其它转变的在表面上看来难以用热学性质观点加以解释的特点，现已逐步弄清，这些特点是马氏体转变的特定条件所决定的。
（一）马氏体转变热力学条件1、相变驱动力马氏体转变和一般相变一样，相变的驱动力是新相与母相的化学自由能差。
同一成分合金的马氏体与奥氏体的化学自由能和温度的关系如图25所示。
图中T 0为两相热力学平衡温度，即温度为T 0时αγ'=G G式中为高温相之自由能，G αˊ为马氏体之自由能。
在其它温度两相自由能不相等，则γααγG G G -=∆''→当上式为正时，马氏体自由能高于奥氏体的自由能，奥氏体比马氏体稳定，不会发生奥氏体向马氏体转变；反之，当上式为负时，则马氏体比奥氏体稳定，奥氏体有向马氏体转变的趋势，ΔGγ→αˊ即称为马氏体相变的驱动力。
显然，在T0温度处，ΔGγ→αˊ=0。
马氏体转变开始点M S必定在T0以下，以便由过冷提供相变所需要的化学驱动力。
而逆转变开始点A S必然在T0以上，以便由过热提供逆转变所需要的化学驱动力。
通常把M S与T0之差称为热滞，热滞的大小视合金的各类和成分而异。
Fe系合金热滞可高达200℃以上，而有的合金的热滞仅十几度到几十度，如Au-Cd、Ag-Cd合金。
铁系合金观马氏体转变的热力学特点是，具有很大的热滞，即必须在很大的过冷度下才能发生马氏体转变，一般的马氏体转变都需要在降温过程中不断进行，等温保持马氏体转变将立即中止进行。
逆转变的热力学特征与冷却时的则好相反，相变必须在一定的过热度下才能进行，只有在A S点以上相变才能进行，而且转变是在升温过程中进行的，终了点为A f。
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例1. Calculate the change in volume that occurs when BCC iron is heated and changes to FCC iron. The lattice parameter of BCC iron is 2.863 A and of FCC iron is 3.591 A.
Ar1
e
Ac3
b' Ar3
亚共析钢
b T/℃
2). 钢膨胀曲线的分析 ab:珠光体转变为奥氏体；
bc: 铁素体溶解于奥氏体；
二次渗碳体的存在使高温区膨胀曲线明 显拐折；奥氏体膨胀系数比珠光体大 导致斜率增大；二次渗碳体不断溶解， 使奥氏体含碳量增高，比容增大，使 Arcm两旁斜率不同。
Ac1
△l
a Ar1
1.3.4 膨胀分析的应用（组织转变
体积效应）
1。确定钢的组织转变温度： 温度变化（无相变）正常膨胀 钢加热 组织变化导致附加膨胀 1) 。转变点的测定
△l Ac1 a a' ae段: 珠光体转变为奥氏体 eb段：铁素体溶解于奥氏体
注：在确定钢组织转变临界点时， 为使结果有可比性，除对钢的成分 有严格要求外，还有下列要求： 1。原始组织应相同，常用退火态， 晶粒度相同。 2。相同加热及冷却速度(一般小于 200 ˚C/h，高合金钢冷却速保持一致。
例2: 金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数 a=0.357 nm，当它转变成石墨（ρ=2.25g/cm3） 结构时，求其体积改变百分数？金刚石的晶体 结构为复式面心立方结构，每个晶胞共含有8个 碳原子。
例2:金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数
a=0.357 nm，当它转变成石墨（ρ=2.25g/cm3） 结构时，求其体积改变百分数？金刚石的晶体 结构为复式面心立方结构，每个晶胞共含有8个 碳原子。
△l
Ac1
△l Ac1Arcm
b
Accm
Ac3 Ar3 T/℃
c
Ar1 T/℃
共析钢
Ar1
T/℃ 过共析钢
亚共析钢
2. 研究钢的等温转变
（1）测定过冷奥氏体等温转变的动力学曲线 试样：退化状态的材料制备试样。 钢的奥氏体化处理及等 温转变过程的膨胀曲线 奥氏体化温度：Ac1+(30~50℃);
或生产中实际淬火温度。
保温时间：由试样大小定；
(直径3毫米在空气中保温5~10分钟)。
时间 t
t2
E
等温转变过程：经奥氏体化后，
立即冷却到等温温度；同时膨 胀仪也从记录膨胀和温度的关 系切换到记录膨胀和时间的关系。 等温条件下试样的伸长 和组织转变数量成正比
t1
O 温度 T
△l
C
A
△l
等温转变产物：过冷奥氏体在相变温度A1下不同温 度范围内可发生高温珠光体型转变(A1~550℃)， 中温贝氏体（550℃~Ms)和低温马氏体型转变（比 热容大于奥氏体）； 等温转变产物数量的确定：组织的转变量与膨胀量 成正比。转变50%所需要的时间即△l/2所对应的 时间。 奥氏体的中温转变通常不彻底，可借助金相方法， 对应温度下转变产物进行定量分析。然后再按转 变量与膨胀量成正比的关系，找出不同转变量所 对应的时间。 TTT图的绘制：在Ms点和Ac1点间，每隔 （2）马氏体转变点Ms的确定
5. 研究热循环对材 料的影响
• 在相变内热循环产生缺陷 和内应力。Ms-Mf; As-Af. • 冷却速度20℃/s,T-750℃.
5. 研究晶体缺陷
• 位错密度： N=（ρ NA/M）2/3Δ V/V
空位浓度： n/N=ΔV/V=3Δl/l =exp(-u/RT)
复习题
1.试用双原子模型说明固体热膨胀的物理本质。
Volume of BCC cell = a3 = 2.8633 = 23.467×10-30 （m3） Volume of FCC cell = a3 = 3.5913 = 46.307×10-30 （m3） But the FCC unit cell contains four atoms and the BCC unit cell contains only two atoms. Two BCC unit cells with a total volume of 46.934 will contain 4 atoms. Volume change/atom = (46.307 -46.934)/46.934 = -1.34% Steel contracts on heating!!
（2）测定钢的CCT曲线（连续冷却转变曲线）
图 40CrNiMoA连续冷却转变热膨胀曲线
4. 淬火钢的回火
I: 80 ~ 160 ℃： 体积收 缩，ε 相碳化物析出， 马氏体正方度下降。 II: 230 ~ 280 ℃：体积膨 胀，残奥分解。 III: 260 ~ 360 ℃：体积收
缩，马氏体分解为铁素体和 碳化铁。 535 ℃回火：200 ℃出现拐折， 表明回火钢转变为铁素体和渗 碳体（弱铁磁相）。
过冷奥氏体等温 转变动力学转变图
△l
△lf
△lf/2
温度 T
开始 50% 终了
时间t
t1
t2 时间t
（2）马氏体转变点Ms的确定
优点：奥氏体转变为马氏体的体积效应最明显，用膨胀法测定 Ms点效果很好。 要求：多数钢测定Ms点需要很高的冷却速度：膨胀仪需具有淬 火机构和快速记录装置。常采用全自动快速膨胀仪。 马氏体转变量的确定：假定马氏体和奥氏体的膨胀系数相近， 转变量与膨胀量成正比，则可用下面方法： △l A D
马氏体转变膨胀曲线
Mf M50 C
B Ms
温度T
3. 研究钢的连续冷却转变
实际生产中，热处理多采用连续的冷却方式。需 要应用钢的连续冷却转变图（CCT）曲线了解 过冷奥氏体连续冷却转变的规律。CCT曲线的 建立，需首先测定不同冷却速度下的连续冷却 转变的膨胀曲线。
40CrNiMoA钢的冷却膨胀曲线： 为绘制CCT曲线，先取时间对数为横坐标，温度T纵坐 标绘出不同冷却速度的冷却曲线，将膨胀曲线上得到 的转变点，将开始及终了转变点联成光滑曲线便得到 CCT图。