马氏体
马氏体定义
马氏体定义马氏体定义马氏体是一种金属材料的组织结构，由于其优异的力学性能和化学稳定性，成为了现代工程技术中不可或缺的材料之一。
本文将从马氏体的定义、形成机制、组织结构、性质及应用等方面进行详细介绍。
一、马氏体的定义马氏体是一种由奥氏体经过淬火或其他方式形成的金属晶格结构，具有高硬度、高强度和优异的耐磨性。
在冷却过程中，当金属达到临界温度以下时，原本存在于奥氏体中的碳原子会从晶格中分离出来，并与铁原子形成新的化学键。
这些新形成的化学键会导致晶格结构发生变化，从而形成了马氏体。
二、马氏体的形成机制1.淬火法淬火是将金属加热至高温状态后迅速冷却至室温以下。
在淬火过程中，金属内部会产生大量热应力和压应力，导致晶格结构发生变化。
当温度降至临界点以下时，碳原子会从奥氏体中分离出来，并与铁原子形成新的化学键，从而形成马氏体。
2.机械变形法机械变形法是通过在金属表面施加压力或拉伸力，使其晶格结构发生变化，从而形成马氏体。
这种方法适用于一些高强度、高硬度的金属材料，如钨、钼等。
三、马氏体的组织结构马氏体具有一定的组织结构，主要包括以下几个方面：1.板条状马氏体呈现出一种板条状的结构，在金属表面上呈现出一定的纹路。
这种结构可以有效地提高金属材料的硬度和强度。
2.网状马氏体还可以呈现出网状的结构，在金属内部形成一种类似于蜂窝状的结构。
这种结构可以有效地提高金属材料的耐腐蚀性能和化学稳定性。
3.球状在某些情况下，马氏体还可以呈现出球状的结构，在金属内部形成一个个小球状晶粒。
这种结构可以有效地提高金属材料的韧性和延展性。
四、马氏体的性质马氏体具有以下几个方面的性质：1.高硬度由于马氏体具有板条状或网状的结构，其硬度比奥氏体高出很多。
这种高硬度可以有效地提高金属材料的耐磨性和抗刮擦性。
2.高强度马氏体具有一定的强度，可以有效地提高金属材料的承载能力和抗拉伸能力。
这种高强度使得马氏体成为了现代工程技术中不可或缺的材料之一。
3.优异的耐腐蚀性能由于马氏体具有网状结构，其表面积相对较大，可以有效地提高金属材料的耐腐蚀性能和化学稳定性。
马氏体相变
极快，特点：马氏体降温瞬间形核，瞬间长大，可以认为 马氏体转变速度取决于形核率而与长大速度无关。 马氏体转变量取决于冷却所达到的温度，而与时间无关。
2、等温形成马氏体的动力学
特点：马氏体等温形核，瞬间长大，形核需要孕育期，形核率 随过冷度增大而先增后减，转变量随等温时间延长而增加。等 温转变动力学图呈C字形。
各种马氏体的晶体结构、惯习面、亚结构、位向关系汇总表
2、影响马氏体形态及亚结构的因素
化学成分 马氏体形成温度 奥氏体的层错能 奥氏体与马氏体的强度 主要是化学成分和马氏体形成温度
化学成分：片状马氏体的组织形态随合金成分的变化而改变。
对于碳钢： 1）C%＜0.3%时， 板条马氏体； 2）0.3%～1.0%时，板条和透镜片状混合的马氏体； 3）C% >1.0%时， 全部为透镜片状马氏体。并且 随着C%增加，残余奥氏体的含量逐渐增加。 合金元素： 1）缩小γ相区，促进板条马氏体。 2）扩大γ相区，促进透镜片状马氏体。
特征5：转变的非恒温性和不完全性
1. 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即Mf 。 2. 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。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。
马氏体的结构
马氏体的结构1. 引言马氏体是一种金属材料中常见的相变结构，具有优异的力学性能和热稳定性。
它在材料科学和工程领域中具有广泛的应用。
本文将介绍马氏体的结构特点、形成机制以及对材料性能的影响。
2. 马氏体的定义与分类马氏体是一种由奥氏体通过固态相变形成的组织。
奥氏体是一种面心立方结构，而马氏体则是一种体心立方或者是六方最密堆积结构。
根据形成机制和组织特点，马氏体可分为等轴马氏体、板条马氏体和巨大马氏体等几种类型。
•等轴马氏体：由于等轴马氏体在晶粒内部均匀分布，并且无明显取向性，因此其力学性能相对较低。
•板条马氏体：板条状的马氏体沿着特定晶格面排列，具有较高的强度和韧性。
•巨大马氏体：由于巨大尺寸的马氏体晶粒，其力学性能优异。
3. 马氏体的形成机制马氏体的形成是通过固态相变实现的。
在金属材料中，当温度降低到一定程度时，奥氏体会发生相变，转变为马氏体。
这一相变过程可以分为两个阶段：核形成和核长大。
3.1 核形成核形成是指在晶界、位错等缺陷处形成微小的马氏体晶核。
这些晶核具有高能态，并且能够吸附周围的原子或离子。
3.2 核长大在核形成之后，马氏体晶核会继续生长并扩张。
这个过程中，原有的奥氏体结构逐渐被马氏体所替代，直到整个材料都转变为马氏体。
4. 马氏体的结构特点4.1 晶格结构马氏体的晶格结构取决于金属材料的组分和相变条件。
常见的马氏体结构包括正交、六方和四方等几种类型。
4.2 形貌特征不同类型的马氏体在形貌上也有所差异。
等轴马氏体呈球状或块状，板条马氏体则呈细长的形态。
4.3 原子排列马氏体的原子排列方式与奥氏体有所不同。
奥氏体是面心立方结构，而马氏体则是体心立方或六方最密堆积结构。
5. 马氏体对材料性能的影响马氏体的形成对材料性能具有显著影响。
以下是几个主要方面：5.1 强度提高由于马氏体具有较高的硬度和强度，其形成可以显著提高材料的强度和抗拉性能。
5.2 韧性改善板条马氏体可以有效阻止裂纹扩展，从而提高材料的韧性和断裂韧度。
马氏体和回火马氏体
马氏体和回火马氏体
马氏体和回火马氏体是材料科学中常见的组织结构，具有重要的工程应用价值。
本文将介绍马氏体和回火马氏体的定义、形成机制、性能特点以及应用领域等方面的内容。
一、马氏体的定义和形成机制
马氏体是一种由奥氏体经过相变而成的金属组织，通常在高温下形成。
当金属材料受到快速冷却或压缩等外部刺激时，奥氏体晶格中的原子无法充分扩散，导致晶格变形，形成马氏体。
马氏体的晶体结构比奥氏体更加紧密，具有更高的强度和硬度。
二、回火马氏体的定义和形成机制
回火马氏体是指经过回火处理后的马氏体组织。
回火是指将马氏体加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却至室温的过程。
回火过程中，马氏体中的碳化物析出，形成细小的碳化物颗粒，使得回火马氏体的晶体结构更加稳定，同时提高了其韧性和塑性。
三、马氏体和回火马氏体的性能特点
马氏体具有高强度、高硬度、高韧性和耐磨性等优点，在很多领域都有广泛的应用。
例如，马氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和强度，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
回火马氏体相比马氏体具有更高的韧性和塑性，同时保持了马氏体的高强度和硬度。
回火马氏体通常用于制造高强度、高韧性的金属
零件，如齿轮、轴类零件等。
四、马氏体和回火马氏体的应用领域
马氏体和回火马氏体在许多领域都有广泛的应用。
例如，马氏体不锈钢广泛应用于航空、汽车、电子等领域，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和强度。
第五章 马氏体转变
第五章马氏体转变马氏体转变——当采用很快的冷却速度时（如水冷），奥氏体迅速过冷至不能进行扩散分解的低温M S点以下，此时得到的组织称为马氏体。
在转变过程中，铁原子和碳原子均不能扩散，因此其是一种非扩散型相变。
§5.1 马氏体转变的主要特征§5.2 钢中马氏体转变的晶体学§5.3 马氏体的组织形态及影响因素 §5.4 马氏体转变的热力学§5.5 马氏体转变动力学§5.6 马氏体的力学性能§5.1 马氏体转变的主要特征一、马氏体转变的非恒温性二、马氏体转变的共格性和表面浮凸现象三、马氏体转变的无扩散性四、具有特定的位向关系和惯习面五、马氏体转变的可逆性六、马氏体的亚结构一、马氏体转变的非恒温性马氏体转变开始点（M s）——必须将母相奥氏体以大于临界冷却速度的冷速过冷至某一温度以下才能发生马氏体转变，该转变温度即为M s。
马氏体转变终了点（M f）——当冷却至M s以下某一温度时，马氏体转变便不再继续进行，这个温度即为M f。
奥氏体被过冷至Ms点以下任一温度时，不需经过孕育，转变立即开始，且以极大速度进行，但转变很快停住，不能进行到终了。
为使转变能继续进行，必须降低温度，即马氏体转变是在不断降温的马氏体转变量是温度的函数，而与等温时间无关。
图5-2 马氏体转变量与温度的关系马氏体转变的非恒氏体二、马氏体转变的共格性和表面浮凸现象图5-3 钢因马氏体转变而产生的表面浮凸。
图5-4 马氏体浮凸示意图图5-5 马氏体和奥氏体切变共格交界面示意图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。
三、马氏体转变的无扩散性马氏体转变的无扩散性：马氏体转变时只有点阵的改组而无成分的改变。
马氏体的成分与原奥氏体的成分完全一致，且碳原子在马氏体与奥氏体中相对于铁原子保持不变的间隙位置。
§8-5_马氏体转变
' '
薄板状马氏体
薄片状马氏体
三. 马氏体转变的热力学 1. 相变驱动力 G T0为相同成分的马氏 体和奥氏体两相热力学 平衡温度， 平衡温度，此时 ∆Gγ→α’ = 0 ∆Gγ→α’ 称为马氏体相 变驱动力。 变驱动力。 Ms T0 Gα′ Gγ T ∆Gγ→α′
自由焓——温度曲线 自由焓——温度曲线 ——
§7 马氏体转变
马氏体——碳在 碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。 中的过饱和固溶体。 马氏体 碳在 1895年：Osmond, M.F.提出，为纪念德国冶金学家 年 提出， 提出 Martens, A.把这种组织命名为马氏体（Martensite). 把这种组织命名为马氏体（ 把这种组织命名为马氏体 马氏体转变——获得马氏体组织的转变。 获得马氏体组织的转变。 马氏体转变 获得马氏体组织的转变 在有色金属、陶瓷、高分子材料相继发现马氏体。 在有色金属、陶瓷、高分子材料相继发现马氏体。 广义马氏体——通过马氏体转变所获得的组织。 通过马氏体转变所获得的组织。 广义马氏体 通过马氏体转变所获得的组织
时
TTT
，C
五. 马氏体转变机制 1. 马氏体形核 按均匀形核的经典理论： 按均匀形核的经典理论： 设马氏体核心为凸透镜状， 设马氏体核心为凸透镜状 ， 其半径为r，中心厚度为2c， 其半径为 ，中心厚度为 ，而且 r>>c ， 此 时 核 心 的 近 似 体 积 为 4πr3 /3 ，表面积为 2。 表面积为2πr 形核时系统自由能的变化∆G 形核时系统自由能的变化 为：
马氏体相变
在中、高碳钢， 高镍的 Fe-Ni 合金 中出现，形成温 度较低。
图4-14 片状马氏体示意图
先形成的第一片马氏体横贯整个奥氏体晶粒，使 后形成的马氏体片的大小受到限制。后形成的马氏 体片，则在奥氏体晶粒内进一步分割奥氏透镜状，多数马氏 体片的中间有一条中脊面，相邻马氏体片互不平行， 大小不一，片的周围有一定量的残余奥氏体。
§4.3.4 工业用钢淬火马氏体的金相形态
（1）低碳钢中的马氏体 C%＜0.3%的低碳钢、低碳低合金 钢，如 20# 、 15MnVB 钢等，组织为 板条马氏体，具有高强度、高韧性、 低的冷脆转化温度。
（2）中碳结构钢中的马氏体 如45#、40Cr 钢等，淬火后为板条马 氏体+片状马氏体的混合组织。 由于通常选用较低的奥氏体化温度， 淬火后获得的组织极细，光学显微镜较 难分辨。
扁八面体： 长轴为 2a ，短轴为c α-Fe点阵中的这个扁八面体间隙在短轴方向上的 半径仅为0.19埃，而碳原子有效半径为0.77埃， 因此，在平衡状态下，碳在α-Fe中的溶解度极小 （0.006%）。 一般钢中马氏体的碳含量远远超过这个数值，所 以会引起点阵发生严重畸变。 短轴方向的铁原子间距伸长36%，而在另外两个 方向则收缩4%，使体心立方变成体心正方点阵。
（1）化学成分和形成温度的影响
Ms点高 ---- 形成板条马氏体。
Ms点低 ---- 形成片状马氏体。
C%↑ → Ms ↓ 板条M → 板条M+片状M →片状M 位错M → 孪晶M
随碳含量增加及温度降低，马氏体形态由板条状向片状转化
合金元素： 缩小γ相区的元素均促使得到板条马氏体 扩大γ相区的元素均促使得到片状马氏体
亚结构为细小孪晶，一般集中在中脊面附近，片 的边缘为位错。随形成温度下降，孪晶区扩大。 马氏体片互成交角，后形成的马氏体片对先形成 的马氏体片有撞击作用，接触处产生显微裂纹。
马氏体
●对钢来说，在一般情况下观察不到马氏体的逆转变，这是因
为马氏体被加热时在温度尚未到达As的过程中即已发生分解(回
火)，因而不存在直接转变为奥氏体的可能性。只有在采取极快
速的加热，使之来不及分解的情况下才会发生逆转变。据报道：
含0.8％C钢以5000℃／s的速度加热时，可以在590～600℃发生
逆转变。
作用。
2.马氏体的塑性和韧性
当C＜0.4％时，马氏体具有高的韧性，随着C↘，其韧性↗； 当C＞0.4%时，马氏体韧性变低，随着C↗，变得硬而脆。
位错型马氏体比孪晶型马 氏体具有高得多的塑性和
韧性。
马氏体形态对 铬钢断裂韧响
四、影响马氏体形态及其内部亚结构的因素
1.碳影响
影响因素
2.形成温度的影响
（二）片状马氏体 1. 片状马氏体组织形态
a.金相形态
b.立体形态 片状马氏体组织形态
c.亚结构
片状马氏体 400×
片状马氏体 600× 球墨铸铁淬火马氏体 420×
2. 组织特征
（1）常见于中、高碳钢及高Ni的（Fe-Ni）合金。 （2）由互成一定角度的马氏体片组成，单片呈针状或竹叶状形状, 三维象双凸透镜状；一般最先形成的马氏体片可贯穿整个A晶粒 （有时贯穿几个A晶粒）。
1.凡能缩小γ相区的合金元素均促使得到板条状马
氏体。如：V、Cr、Ti、W、Mo、Al、Si、P、Sn、
Sb（锑）、 B、 Zr （锆）、 Nb（铌） 2.凡能扩大γ相区的合金元素均促使马氏体u。
五、马氏体的转变特点
马氏体形成时，其内部原子运动的主要特点是：
3.奥氏体与马氏体的强度影响
4.合金元素的影响
1.碳对钢中马氏体形态的影响
马氏体名词解释
马氏体名词解释马氏体是一种金属材料中的一种显微组织，它是一种由特殊原子结构形成的非晶态晶体。
马氏体具有高硬度、高强度、高韧性和良好的耐磨性能，在金属材料的机械性能和工艺性能方面有着重要的影响。
马氏体得名于德国冶金学家海因里希·阿格·马尔廷斯·玛氏（Heinrich Augusta Guillaume Martens），他于1890年首次发现了这种组织。
马氏体是一种由奥氏体（austenite）经过淬火（quenching）或变速冷却形成的，具有高硬度和脆性的金属组织。
淬火是一种将高温金属急速冷却的热处理工艺，在这个过程中，金属中原本具有典型结构的奥氏体转变为马氏体结构。
马氏体的形成过程涉及到原子的位移和重排。
在奥氏体中，铁原子是面心立方结构，六个铁原子组成一个小立方体，称为基元体（unit cell）。
这个基元体由6个面心立方位点和8个正二十面体位点组成。
在淬火过程中，原子的位移和重排使得奥氏体的基元体结构发生改变，转变为马氏体的基元体结构。
马氏体的基元体由12个面心立方位点和4个正二十面体位点组成，其中面心立方位点被沿着一定方向进行位错乃至相互平移，铁原子的排列出现不规则结构，形成非晶态晶体。
马氏体的特点主要包括形状记忆性和弹性记忆性。
形状记忆性是指马氏体在一定温度下具有特定的形状，并能通过加热或变形恢复到原来的形状。
这是由于马氏体的基元体结构具有双稳态性，通过改变外界温度或应力可以引起马氏体的相变，实现形状的改变和恢复。
而弹性记忆性是指马氏体在一定的应力作用下发生相变，产生“超弹性”的效应，即能在相变过程中快速恢复应变，具有非常优异的弹性性能。
马氏体在金属材料中具有广泛应用。
例如，在制造汽车、航空器等需要高强度和耐磨性的零部件时，淬火和马氏体转变是常用的工艺，可以使材料具有更高的强度和硬度。
而利用马氏体的形状记忆性和弹性记忆性，研制出了各种智能材料和器件，如马氏体合金、马氏体传感器、马氏体致动器等，广泛应用于机械、电子、信息等领域。
马氏体是什么意思
马氏体是黑色金属材料的一种结构名称。
马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体。
马氏体是1890年代德国冶金学家阿道夫·马滕斯在一种坚硬矿物中首次发现的。
马氏体的三维组织通常为板条状，但在金相观察中通常为针状，这就是为什么在某些地方通常被描述为针状的原因。
马氏体的晶体结构为体心四方相。
这种结构通常是在中高碳钢中通过加速冷却获得的。
高强度和高硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
扩展资料：
马氏体最初是由德国冶金学家阿道夫·马滕斯（1850-1914）在一种硬矿物中发现的，19世纪90年代，在钢（中碳钢和高碳钢）中首次发现马氏体：将钢加热到一定温度（形成奥氏体），然后迅速冷却（淬火）以获得淬火组织，使钢变硬和强化。
1895年，法国的***.osmond为了纪念德国的冶金学家***.m***rtens，将这种结构命名为马氏体。
金相表面马氏体等级
金相表面马氏体等级
金相显微镜是一种用于金属材料的微观组织分析的工具，通过金相显微镜观察金属材料的组织结构，可以对材料的性能进行评价和分析。
马氏体是一种金相组织结构，通常用于描述钢等材料的硬度和强度。
马氏体的等级是指在金相显微镜下观察到的马氏体的数量和分布情况，一般分为几个等级来描述。
在金相显微镜下观察到的马氏体等级通常分为以下几种：
1. 无马氏体，在金相组织中没有观察到马氏体的存在，通常出现在低碳钢等材料中，这种材料通常具有较低的硬度和强度。
2. 少量马氏体，在金相组织中观察到少量的马氏体，通常出现在中碳钢等材料中，这种材料具有一定的硬度和强度，但不如高碳钢那样显著。
3. 中等马氏体，在金相组织中观察到较多的马氏体，通常出现在高碳钢等材料中，这种材料具有较高的硬度和强度，但也容易产生脆性。
4. 大量马氏体，在金相组织中观察到大量的马氏体，通常出现在特殊处理过的材料中，这种材料具有极高的硬度和强度，但也容易出现脆性断裂。
总的来说，马氏体等级的高低直接影响着金属材料的硬度、强度和韧性等性能，因此对于金属材料的性能评价和分析具有重要意义。
马氏体
马氏体组织马氏体马氏体(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释义：黑色金属材料的一种组织名称提出者：阿道夫·马滕斯一、马氏体发展史1、马氏体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）。
2、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。
第五章 马氏体
92
马氏体:碳在α-Fe中过饱和 的固溶体，用符号“M”表示。 马氏体的形态特点：其组织形态分为板 条状和针状两大类： 板条马氏体：显微组织如图所示。形态 呈细长的扁棒状，显微组织为细条状。
马氏体板条内的亚结构是高密度的位错，
板条马氏体
因而又称为位错马氏体。
针状马氏体：显微组织如图所示。形态 呈双凸透镜的片状，显微组织为针状。其亚 结构主要是孪晶，因此又称为孪晶马氏体。
动画39 碳含量对马氏体转变温度的影响
4
马氏体转变特点
过冷A转变为马氏体是低温转变过程, 转变温 度在Ms～Mf之间, 该温区称马氏体转变区。 ①过冷A转变为马氏体是一种非扩散型转变
②马氏体的形成速度很快
③马氏体转变是不彻底的 ④马氏体形成时体积膨胀, 在钢中造成很大的 内应力
低碳马氏体的组织形态
高碳马氏体的组织形态
5
低碳板条状马氏体组 织金相图
高碳针片状马氏体 组织金相图
6
的形态取决于碳含量。当wC＜0.2%时，为板条M；当wC ＞1.0%时，为针状M；当wC ＝0.2 %～１.0%时，为板条和针状的 混合组织。 马氏体的性能： 马氏体的硬度、韧性与碳 含量的关系如动画所示。 碳含量：如碳含量增加， 其硬度就增加。所以马氏体是 钢的主要强化手段之一。 塑性和韧性：主要取决于 亚结构形式和碳在马氏体中的 过饱和度。
动画 碳含量对马氏体性能的影响
3
94
马氏点概念及马氏体转变归纳（见39）： 上马氏体点：发生马氏体转变的开始温度称为上马氏体点，用 “Ms”表示。 下马氏体点：马氏体转变的终 了温度称为下马氏体点， 用“Mf” 表示。 因此马氏体转变可归纳为： 高速长大; 马氏体转变的不完全性; 存在残余奥氏体用“A残”表示; Ms 、Mf取决于奥氏体的碳含量。
第4章 马氏体转变
惯习面：马面示意图
M板条或 片总是平 行于母相A 某个晶面
（5）马氏体相变的非恒温性和不完全性
M转变非恒温性的特点
1)无孕育期，在一定温度下转变不能进行 到底。 2)有转变开始和转变终了温度。M转变在 不断降温下进行，转变量是温度的函数 3)有些Ms在0℃以下的合金，可能爆发形 成 4)有些可能等温形成，但不能转变完全。
二、影响M形态和亚结构的因素
一）化学成分 C：为主要因素 C%，由M板条M片、M薄板 C＜0.3% 板条状 C＞1.0% 透镜片状M 0.3－1.0% 板条和片混合结构
合金元素影响（Me）：
(1)缩小相区的 Me（Mo、W、Si、Al、 Nb、V等） 板条M (2)扩大相区的Me（Ni、Mn、Cu、N） 促使板条M转化为片状 能显著降低层错能的Me ’-M
（4）片状马氏体尺寸决定因素：
① 奥氏体晶粒越粗大，则马氏体片越大； ② 奥氏体晶粒越细小，则马氏体片越小。 ③当最大尺寸的马氏体片小到光学显微镜 无法分辨时，便称为隐晶马氏体。 例：高碳钢尤其是高碳合金钢，由于正常 淬火时有大量未溶碳化物，阻碍了奥氏体晶 粒的长大，晶粒细小，淬火得到的马氏体一 般都是隐晶马氏体。
（5）透镜片状马氏体的亚结构：
① 主要是孪晶。 ② 孪晶间距约为5~10nm，因此片状马氏体又称为孪 晶马氏体。 ③ 孪晶仅存在于马氏体片的中部，在片的边缘则为 复杂的位错网络。形成温度愈低，孪晶区所占比例就愈大。 ④ 片状马氏体的惯习面及位向关系与形成温度有关： 形成温度高时，惯习面为{225}，位向关系为K-S关系；
形成温度低时，惯习面为{259}，位向关系为西山关系。
⑤ 在马氏体针的中间有一直线，称为中脊。在 电子显微镜下可以看清楚，这个中脊面是密度很 高的微细孪晶区。
马氏体
一.马氏体的定义马氏体是经无（需）扩散的，原子集体协同位移的晶格改组过程，得到具有严格晶体学关系和惯习面的，相变常产物中伴生极高密度位错，或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整体组合。
马氏体相变：原子经无需扩散的集体协同位移，进行晶格改组，得到的相变产物具有严格晶体学位向关系和惯习面，极高密度位错，或层错或精细孪晶等亚结构的整合组织，这种形核----长大的一级相变，称为马氏体相变。
二.马氏体相变的基本特征1.马氏体相变的无扩散性在较低的温度下，碳原子和合金元素的原子均已扩散困难。
这时，系统自组织功能使其进行无需扩散的马氏体相变。
马氏体相变与扩散性形变不同之处在于晶格改组过程中，所有原子集体协同位移，相对位移量小于一个原子间距。
相变后成分不变，即无扩散，它3仅仅是成分改组。
2.位相关系和惯习面马氏体相变的晶体学特点是新相和母相之间存在一定的位向关系。
马氏体相变时，原子不需要扩散，只作有规则的很小距离的移动，新相和母相界面始终保持着共格和半共格连接，因此相变完成之后，两相之间的位相关系仍保持着。
惯习面:马氏体转变时，新相和母相保持一定位向关系，马氏体在母相的一定晶面上形成，此晶面称为惯习面。
通常以母相的晶面指数表示。
钢中马氏体的惯习面随着碳含量和形成温度不同而异。
有色金属中马氏体的惯习面为高指数面。
3.马氏体的精细亚结构马氏体是单向组织，在组织内部出现的精细结构称为亚结构。
低碳马氏体内出现极高密度的位错（可达1012/cm）。
今年来发现板条状的马氏体中存在层错亚结构。
在高碳钢马氏体中主要以大量精细孪晶（孪晶片间距可达30nm）作为亚结构，也存在高密度位错；有的马氏体中亚结构主要是层错。
有色金属马氏体的亚结构是高密度的层错、位错和精细孪晶。
4.相变的可逆性，即新旧相界面可逆向移动有色金属和合金中的马氏体相变多具有可逆性，包括部分铁基合金。
这些合金在冷却时，母相开始形成马氏体的温度称为马氏体点（Ms），转变终了温度标为Mf;之后加热，在As温度逆转变形成高温相，逆相变完成的温度标以Af。
第3章马氏体转变
图3-10 片状马氏体中的孪晶
图3-11 具有中脊的透镜状马氏体
（3）薄板状马氏体 在 Ms 点低于 0℃的 FeNi-C 合金中形成。 在空间为薄板状, 而显微 组织则呈很细的带状, 它 们具有互相交叉或曲折等 特殊形态。 亚结构是全部由 {112}M 型孪晶所组成, 是一个完 全的孪晶马氏体 无中脊存在。
在 Ms 点以下某一温度保温时, 过冷奥氏体需经一定 的孕育期以后才开始形成马氏体。随着保温时间的增 长, 马氏体量不断增多, 即转变量是时间的函数； 马氏体晶核形成后马氏体的长大速度很快,但长大到一 定尺寸后不再长大,马氏体的转变量取决于形核率； 在任一等温条件下, 马氏体的转变量都是有限的, 即 不能完全（ 100% ）转变。 Fe-Ni(22.5-26%)-Mn（2-4%）、 Fe-Ni(-26% )-Cr （-3%）以及 Fe-5.2%Mn-1.1%C 合金中陆续发现了等 温马氏体转变。这类合金的 Ms 点均在 0℃以下。
图3-8 含碳量对马氏体正方度的影响
2 马氏体的点阵结构及其畸变
在室温以上碳原子基本上是择优地占据立方轴 c（或z 轴） 上的八面体间隙位置（Oz）, 这 就相当于沿 bcc 晶格间隙呈有序分布。 八面体间隙短轴方向上半径仅为1.9nm,C原子 有效半径7.7nm。 由体心立方→体心正方点阵，由于C原子溶入 造成非对称畸变，可视为一个应力场， C原子 在这个应力场中心。
第3章 马氏体（martensite） 转变（transformation）
主要讲授内容
3.1 马氏体相变的主要特征 3.2 马氏体相变热力学 3.3 马氏体相变晶体学的经典模型 3.4 马氏体转变的动力学 3.5 钢中马氏体的晶体结构 3.6 钢及铁合金中马氏体的组织形态 3.7 奥氏体的稳定化 3.8 马氏体的机械性能
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。
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马氏体是碳原子在α-Fe中的过饱和固溶体，属于非平衡组织处于不稳定状态。
当中的碳原子始终存在着析出分解的趋势。
在回火温度下碳原子活动能力增加从α-Fe中析出，形成微细渗碳体。
回火马氏体组织的主要区别就是带有析出的微细渗碳体，碳在α-Fe中的过饱和度有所下降，组织转变时形成的微裂纹愈合，脆性减小韧性增强。
回火马氏体是过饱和的α固溶体和未脱离母体的碳化物质点组成的混合物，这种碳化物是极其细小的ε-碳化物，其获得同钢的含碳量有关。
淬火钢通过低温回火即可获得回火马氏体，具体而言为：淬火高碳钢经过150～250℃的回火，可获得片状回马氏体+少量残余奥氏体以及下贝氏体的混合组织；淬火中碳钢在150～250℃回火，可得到片状和板条状两形态的回火马氏体；淬火低碳钢通过自回火或150～250℃的回火后，由于只有引起碳的偏聚，没有ε-碳化物的析出，故仍为板条状马氏体。
回火马氏体与淬火马氏体的区别在于组织的差异，由于回火马氏体有ε-碳化物从钢的基体中析出，故回火马氏体与淬火马氏体相比，具有比较小的比容、较小的内应力和较小的脆性等，对于不同形态的回火马氏体来讲，其力学性能也有明显的差别。
片状的回火马氏体具有高的硬度和强度，但塑性和韧性低，而板条马氏体具有相当高的强韧性。