CH6.3 马氏体相变的主要特点PPT(10级)

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马氏体转变
马氏体转变主要表现: ① 马氏体转变无孕育期。 马氏体转变量是通过不断降温来增加的，即马氏体转变量 是温度的函数，与等温时间无关。 把马氏体的降温转变称为马氏体转变的非恒温性。
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马氏体转变 ② 在一定的温度范围内进行，有转变开始温度和转变的终 止温度； 奥氏体以大于某一临界速度 V 的速度冷却到某一温度，不 需孕育，转变立即发生，并且以极大速度进行，但很快停止。 这一温度称为马氏体转变开始温度，用Ms代表。 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。所以马氏体转 变主要为降温转变，过冷奥氏体冷至 Ms 温度才向马氏体转变的开始转变。 而冷至Mf马氏体转变的终止。Mf称为马 氏体转变的终止点。 把马氏体的降温转变称为马氏体转 变的非恒温性。马氏体转变范围在 Ms～Mf之间。
在马氏体相变时，相界面宏观上不 转动，也不变形，所以该相界面为不变 平面。当相界面为不变平面时，界面上 原子既属于新相，又属于母相，这种界 面为共格界面。
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பைடு நூலகம்
马氏体转变
预先磨光表面的试样，在马氏体相变后表面产生突起，这 种现象称之为表面浮凸现象。
马氏体转变时产生表面浮凸示意图
马氏体转变
6.3 马氏体相变的主要特点
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马氏体转变
马氏体转变在极低温度下进行的一种转变 ，具有下列
五个特征(链接)：
• • • • 马氏体转变的非恒温性与不完全性 马氏体转变的无扩散性 马氏体转变的切变共格性和表面浮凸现象 马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面
•
马氏体转变的可逆性
④ 有些Ms在0℃以下的合金，可能爆
发形成马氏体，有些可能等温形成马 氏体，但不能完全转变为马氏体。
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6.3.2 马氏体转变的无扩散性
1. 马氏体转变的无扩散性 一片马氏体在5×10-55×10-7秒内生成。即使在-20196℃以下 也是同样快速，而碳原子在-60℃以上才能进行有效扩散，此温 度远高于相变温度的下限-196℃，故转变时不会有扩散发生。 马氏体转变前后碳浓度不变，即马氏体中的碳浓度与原奥 氏体中的碳浓度完全相同。且碳原子在马氏体和奥氏体中的相 对于铁原子保持不变的间隙位臵，把这一特征称为马氏体转变 的无扩散性。
实验测定出母相与新相成分一致。且马氏体形成速度极快，
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2. 马氏体转变无扩散性证据: a.马氏体转变前后碳浓度不变。
b. 马氏体转变过程中晶核长大为协同型长大；即
晶格改组(由fcc到体心正方晶格)是通过切变方式完成
的。
c.马氏体转变在极低温度下进行，转变速度极快。 d.马氏体降温形成，且有残余奥氏体。
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6.3.5 马氏体转变的可逆性
在某些合金中奥氏体冷却时γ→M，开始点Ms，终了点Mf； 而重新加热时马氏体又能无扩散的逆向转变为奥氏体，开始点 为As，终了点Af，这种特点称为马氏体转变的可逆性。 M→γ的逆转变也是在一定的温度范围内(As—Af)进行。 形状记忆合金的热弹性马氏体就是利用这个特点。
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马氏体转变
马氏体转变特点小结
综上，马氏体转变具有很多不同于珠光体的特点，其中马 氏体相变区别于其他相变最主要的，也是最基本的只有两个：
相变的切变共格性（相变以共格切变的方式进行）和相变的无
扩散性。其他的特点均可由这两个基本特点派生出来。 有时，在其它类型相变中也会看到个别特点与马氏体相变
特点相类似，比如在贝氏体转变中也会观察到表面浮凸现象， 但并不能说明它们也是马氏体相变。
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散的结论，但至少表明尚存有不同的观点。
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6.3.3 马氏体转变的切变共格性和表面浮凸现象
高碳马氏体的表面浮凸（Fe-Ni-Co合金中的片状马氏体光学照片 ）
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(1) 马氏体转变时产生表面浮凸(链接)。 (2) 马氏体形成有惯习面，马氏体转变时马氏体与奥氏体之 间保持共格关系。 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。表明马 氏体相变就像形变中的切变一样。切变使得发生宏观形变。
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马氏体转变
6.3.1 马氏体转变的非恒温性和不完全性
主要是马氏体转变 ①无孕育期；②在一定的温度范围内进行；③ 不完全性，即有残余奥氏体。 奥氏体以大于某一临界速度 V的速度冷却到某一温度，不需孕育， 转变立即发生，并且以极大速度进行，但很快停止。这一温度称为 马氏体转变开始温度，用Ms代表。马氏体转变不能终了。 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。所以马氏体转变主要为降温转变，过冷 奥氏体冷至Ms温度才向马氏体转变的开始转变。而冷至Mf马氏体转 变的终止。 Mf 称为马氏体转变的终止点 ( 温度 ) 。把马氏体的降温转 变称为马氏体转变的非恒温性。 马氏体转变量是在 Ms～Mf温度范围内，通过不断降温来增加的， 即马氏体转变量是温度的函数，与等温时间无关。
● 当WC< 0.6%时，惯习面为{111}γ； ● 当WC=0.6%1.4%时，惯习面为{225}γ；
● 当WC=1.4%2.0%时，惯习面为{259}γ。
随着马氏体形成温度下降，惯习面有向高指数变化的趋势。对 于碳量较高的钢，先形成的马氏体的惯习面为 {225}γ，后形成的M的
惯习面为{259}γ。
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6.3.4 马氏体转变具有一定的位向关系和惯习面
马氏体转变时马氏体与奥氏体存在着严格的晶体学关系：位向关
系和惯习面
奥氏体与马氏体保持的晶体学位向关系有： K—S关系、西山(N) 关系、G—T关系、K—V—N关系。
惯习面随奥氏体中含碳量及马氏体形成温度而变化。
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马氏体转变 ③ 马氏体转变不完全性，即有残余奥氏体。
由于多数钢的Mf在室温以下，因此钢快冷到室温时或即使冷 却到Mf点，仍有部分未转变的奥氏体残留下来，称之为残余奥 氏体，记为Ar、rA、’或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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马氏体转变 近年来，通过实验和计算结果对上述观点提出了疑问： a) Thomas发现在含碳0.27%的碳钢中，条间奥氏体内含碳 量达0.4%1.04%，远远大于钢的平均含碳量，说明碳原子有 可能从马氏体扩散到奥氏体。 与多数实验测定的结果不同。 b) 上海交大徐祖耀计算出马氏体内碳原子扩散需时间为 7.3×10-3 10-7s，而条状马氏体形成时间为10-3-10-6s，比较两 者时间，说明扩散跟得上马氏体转变的速度，即转变时可能有 扩散发生。虽然这二个结果不足以推翻过去的马氏体相变无扩