钛合金中的马氏体相变 ppt
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《马氏体相变》课件
由于外界应力的作用，晶体结构 发生变形，形成弹性变形。
核化和形核
马氏体晶体生长
形核是马氏体相变的起始过程， 晶体结构中形成马氏体的小区域。
形核后的马氏体晶体开始在晶界 上生长，同时产生剩余奥氏体。
相变的影响因素
温度
相变温度是马氏体相变的一 个重要参数，不同温度下会 产生不同的相变行为。
合金化元素
添加合金元素可以调控马氏 体相变的速率和转变温度。
《马氏体相变》PPT课件
相信大家对于马氏体相变并不陌生，但是真正了解它的人却寥寥无几。本课 件将带您深入了解马氏体相变的概述及其形成机理。
马氏体相变的概述
马氏体相变是材料在冷却或应力作用下从奥氏体晶体结构转变为马氏体晶体 结构的过程。这种相变具有显著的物理和机械性能改善效果。
马氏体的形成机理
弹性变形发生
形状记忆合金
马氏体相变可以用于制造形状记 忆合金，可以实现金属材料的形 状记忆和恢复功能。
金属焊接
马氏体相变可以应用于金属焊接， 提高焊接接头的强度和韧性。
相变过程的图解
1
奥氏体
材核化
马氏体晶体开始在晶界上形成小的马氏体区域。
3
马氏体生长
马氏体晶体在晶界上迅速生长，同时奥氏体产生剩余。
总结与展望
马氏体相变具有广泛的应用前景，为材料科学领域带来了新的突破和挑战。未来的研究将致力于探究更高效的 相变控制方法和应用领域的拓展。
晶体结构
晶体结构对于马氏体相变的 发生和转变过程起着重要作 用。
马氏体相变的分类
稳定马氏体相变 非稳定马氏体相变 自适应马氏体相变
通过淬火等方法形成的马氏体相变
通过应力作用下的马氏体相变
通过金属合金中微观结构变化而形成的马氏体相 变
核化和形核
马氏体晶体生长
形核是马氏体相变的起始过程， 晶体结构中形成马氏体的小区域。
形核后的马氏体晶体开始在晶界 上生长，同时产生剩余奥氏体。
相变的影响因素
温度
相变温度是马氏体相变的一 个重要参数，不同温度下会 产生不同的相变行为。
合金化元素
添加合金元素可以调控马氏 体相变的速率和转变温度。
《马氏体相变》PPT课件
相信大家对于马氏体相变并不陌生，但是真正了解它的人却寥寥无几。本课 件将带您深入了解马氏体相变的概述及其形成机理。
马氏体相变的概述
马氏体相变是材料在冷却或应力作用下从奥氏体晶体结构转变为马氏体晶体 结构的过程。这种相变具有显著的物理和机械性能改善效果。
马氏体的形成机理
弹性变形发生
形状记忆合金
马氏体相变可以用于制造形状记 忆合金，可以实现金属材料的形 状记忆和恢复功能。
金属焊接
马氏体相变可以应用于金属焊接， 提高焊接接头的强度和韧性。
相变过程的图解
1
奥氏体
材核化
马氏体晶体开始在晶界上形成小的马氏体区域。
3
马氏体生长
马氏体晶体在晶界上迅速生长，同时奥氏体产生剩余。
总结与展望
马氏体相变具有广泛的应用前景，为材料科学领域带来了新的突破和挑战。未来的研究将致力于探究更高效的 相变控制方法和应用领域的拓展。
晶体结构
晶体结构对于马氏体相变的 发生和转变过程起着重要作 用。
马氏体相变的分类
稳定马氏体相变 非稳定马氏体相变 自适应马氏体相变
通过淬火等方法形成的马氏体相变
通过应力作用下的马氏体相变
通过金属合金中微观结构变化而形成的马氏体相 变
《马氏体相变 》课件
2 条件的作用原理是什么？
马氏体相变的条件是实现马氏体相变的必要 前提，它们直接影响马氏体晶体结构和材料 性能的形成和转化。
马氏体相变的过程
1
马氏体相变的步骤和原理
马氏体相变包括两个基本过程——形变和回复过程，当材料由奥氏体转变为马氏 体时，晶体结构发生相应的改变。
2
过程中有哪些需要注意的地方？
马氏体相变的过程会受到多种因素的干扰，如温度、压力、组织性能等，需要注 意这些影响因素对相变的影响。
应用领域
哪些领域得到应用？
马氏体相变广泛应用于机械、电子、材料等领域， 如机械弹簧、手机天线、记忆合金等。
应用的优势和局限是什么？
马氏体相变具有自修复性、快速响应、压电性、形 状记忆等特性，但仍然存在加工困难和应用的局限 性等问题。
结论和展望
总结发现和成果
本课件详细介绍了马氏体相变的背景、条件、过程和应用，使人们更好地了解该领域的发展 现状。
展望未来的发展前景
马氏体相变技术在自动化、能源、环境等领域有广阔的应用前景，我们期待它能在未来发挥 更大的作用。
参考文献
• 李新. 材料科学[M]. 化学工业出版社, 2013. • 关辰. 马氏体相变的研究进展[C]// 2019第五届全国现代材料学术会议论文集. 2019: 254-259. • 郭宝昌, 焦彦龙. 马氏体晶体几何结构及马氏体相变过程的研究进展[J]. 您刊, 2018, 39(05): 57-63.
马氏体晶体结构
晶结构是什么？
马氏体的晶体结构是单斜晶体结构，其单斜晶体形 状由一维位错和孪晶形成。
性质和特点是什么？
马氏体晶体中存在位形、变形、弹性、能量等多种 耦合，与其他晶体类似，但具有独特的特点和性质。
钛合金中的马氏体相变分享资料
图1 面心立方的β相( a) 、密排六方的 α‘ ( 或α“) ( b) 及斜方的α“( c) 7
•
α‘有两, 在电镜下呈板条状,
在板状马氏体内部存在高密度位错。合金元
素浓度较高时, α‘呈针状组织, 在针状马
氏体内部存在大量孪晶。 α“则呈更细的针
状组织, 在电镜下可以观察到密集的孪晶结
2
• 二、其他金属中的马氏体相变
•
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-
Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni
构。马氏体转变开始温度Ms 和终止温度Mf取
决于合金的化学成分。一般说来, 合金中的
β稳定元素浓度越高, 则相变过程中晶格重
构的阻力越大, 相变所需的过冷度也越大,
Ms 和Mf 越低。
8
从右图图可知：当β 稳定元素的浓度达到 临界值C0与C1时，合金
的Ms点和Mf点分别达到 室温。
图2 Ms和Mf的关系
钛合金中的马氏体相变
杨金文 2012730047
1
一、马氏体 - 马氏体概念
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。
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)，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。
•
α‘有两, 在电镜下呈板条状,
在板状马氏体内部存在高密度位错。合金元
素浓度较高时, α‘呈针状组织, 在针状马
氏体内部存在大量孪晶。 α“则呈更细的针
状组织, 在电镜下可以观察到密集的孪晶结
2
• 二、其他金属中的马氏体相变
•
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-
Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni
构。马氏体转变开始温度Ms 和终止温度Mf取
决于合金的化学成分。一般说来, 合金中的
β稳定元素浓度越高, 则相变过程中晶格重
构的阻力越大, 相变所需的过冷度也越大,
Ms 和Mf 越低。
8
从右图图可知：当β 稳定元素的浓度达到 临界值C0与C1时，合金
的Ms点和Mf点分别达到 室温。
图2 Ms和Mf的关系
钛合金中的马氏体相变
杨金文 2012730047
1
一、马氏体 - 马氏体概念
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。
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)，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。
钛合金中的马氏体相变
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• 三、钛合金中的马氏体相变 3.1 钛的同素异构转变 钛具有同素异构转变，在882.5℃以下为 具有密排六方晶体结构的α- Ti，其晶格常熟 c、a分别为0.46849nm和0.29511nm。在 882.5℃以上具有提心立方晶体结构的β-Ti， 其晶格常数a为0.33065nm。 α- Ti ↔ β-Ti的 转变温度称为β相变点，高纯钛的β相变点 是 882.5 ℃，单对成分十分敏感，该温度是 制订钛合金热加工工艺规范的一个重要参 数
钛合金中的马氏体相变
杨金文 2012730047
一、马氏体 - 马氏体概念
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。 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)，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。
图1 面心立方的β相( a) 、密排六方的α‘ ( 或 α“) ( b) 及斜方的α“( c) 的结晶构造之间的关
•
α‘有两种组织形态: 合金元素浓度较低， 呈块状, 在电镜下呈板条状, 在板状马氏体内 部存在高密度位错。合金元素浓度较高时, α‘呈针状组织, 在针状马氏体内部存在大量孪 晶。 α“则呈更细的针状组织, 在电镜下可以 观察到密集的孪晶结构。马氏体转变开始温 度Ms 和终止温度Mf取决于合金的化学成分。 一般说来, 合金中的β稳定元素浓度越高, 则相 变过程中晶格重构的阻力越大, 相变所需的过 冷度也越大, Ms 和Mf 越低。
钛合金相变和表征方法专题培训课件
扫描电子显微镜 Scanning Electron Microscopy (SEM) 透射电子显微镜 Transmission Electron Microscopy (TEM) 聚焦离子束 Focused Ion Beam (FIB) 扫描隧道显微镜 Scanning Tunneling Microscopy (STM)
图一：淬火组织与组成关系
图二：马氏体切变形成过程
5
马氏体类型与形态
常见的类型：
两种形态
6
7
片层组织（魏氏组织）
层片组织 8
网篮组织
网 篮 组 织
9
双态组织
双态组织
10
等轴组织
等轴组织
11
总结
钛合金性能与组织的关系
性能
魏氏组 网篮组 双态组 等轴组
织
织
织
织
拉伸强 高 度
较高 较高 稍低
拉伸塑 低
6
1920
1987
2006
钛合金相变和表征方法
一、钛合金的分类
图 1： TA1板材650℃/h退火状态： 等轴α+少量晶间β
图 2： TC4800℃退火状态： 白色等轴α+灰色晶间β
图 3：Ti40合金850℃退火组织
等轴β组织
2
二、钛合金的相变与组织
• 1、同素异晶转变 • 2、马氏体相变 • 3、热处理典型组织 • 片层组织 • 网篮组织 • 双态组织 • 等轴组织
原子力显微镜 Atomic Force Microscopy (AFM)
探测介质 分辨率
穿透能力
可见光 ~200 nm 表面 /内部 (透明物体)
电子
~1 nm
表面
图一：淬火组织与组成关系
图二：马氏体切变形成过程
5
马氏体类型与形态
常见的类型：
两种形态
6
7
片层组织（魏氏组织）
层片组织 8
网篮组织
网 篮 组 织
9
双态组织
双态组织
10
等轴组织
等轴组织
11
总结
钛合金性能与组织的关系
性能
魏氏组 网篮组 双态组 等轴组
织
织
织
织
拉伸强 高 度
较高 较高 稍低
拉伸塑 低
6
1920
1987
2006
钛合金相变和表征方法
一、钛合金的分类
图 1： TA1板材650℃/h退火状态： 等轴α+少量晶间β
图 2： TC4800℃退火状态： 白色等轴α+灰色晶间β
图 3：Ti40合金850℃退火组织
等轴β组织
2
二、钛合金的相变与组织
• 1、同素异晶转变 • 2、马氏体相变 • 3、热处理典型组织 • 片层组织 • 网篮组织 • 双态组织 • 等轴组织
原子力显微镜 Atomic Force Microscopy (AFM)
探测介质 分辨率
穿透能力
可见光 ~200 nm 表面 /内部 (透明物体)
电子
~1 nm
表面
第五章 马氏体转变PPT课件
编辑版pppt
23
西山关系与K-S关系相比，晶面关系相同，晶向
关系相差5°16’
编辑版pppt
24
（3）G—T关系
1994年，Grenigen与Troiano 在Fe-NiC合金中发现，马氏体与奥氏体的位向接 近K-S关系，但略有偏差，其中晶面差1 度，晶向差2度，称为G-T关系。
{110} αˊ∥{111}γ 差 1° <111> αˊ∥<110>γ 差 2°
2、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。马氏体即在此平 面上形成中脊面。
编辑版pppt
13
五、马氏体转变的可逆性：
在某些合金中A冷却时A→M，而重新加热时马氏 体又能M→A，这种特点称为马氏体转变的可逆性。
逆转变开始的温度称为As，结束的温度称为Af 。
编辑版pppt
34
2、片状马氏体
形成片状马氏体的钢和合金：出现于中、高碳 钢中、高Ni的Fe-Ni合金中，WC>1.0% 片状马氏体的形成温度：
MS≈200～100℃（WC≈1.0～1.4%） MS<100℃（WC≈1.4～2.0%）
编辑版pppt
35
（1）显微组织
典型的马氏体组织形态见下图所示：
[110] γ ∥ [ 111] α
[211] γ ∥ [ 110] α
形成温度
M s>350℃
Ms≈ 200～ 100℃
Ms<100℃
合 金 成份 %C
<0.3
1～ 4
0.3～ １ 时 为 混 合 型
1.4～ 2
板 条 体 常 自 奥 氏 体 晶 界 向 晶 内 凸 透 镜 片 状 （ 或 针 状 、 竹 同 左 ，片 的 中 央 有 中 脊 。在 两
第五章钛及钛合金的热处理ppt课件
有关，所以必须明确在各类中的β稳定系数值。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.1.2 钛的合金化
（1）α钛合金 此合金是指其退火组织以α钛为基体的单相固溶体
的合金。我国α钛合金的牌号为TA后加一个代表合 金序号的数字，如TA1、TA2、TA3等。 （2）近α钛合金 这类合金主要靠α稳定元素固溶强化，另加少量β 稳定元素，以使退火组织中有少量β相。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.2 钛的相变
5.2.1 同素异构转变 5.2.2 β相转变 （1）β相在快冷过程中的转变
1）马氏体相变 2）ω相变 3）淬火钛合金的亚稳定相图 （2）β相在慢冷过程中的转变 （3）β相共析反应和等温转变 5.2.3 时效过程亚稳相的分解 （1）六方马氏体α′的分解 （2）斜方马氏体α〞的分解 （3）ω相的分解 （4）亚稳定βm相的分解
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.2.1 同素异构相变
纯钛在固态有两种同素异晶体，即体心立方晶格
的β相和密排六方晶格的α相，在882.5℃发生下列
同素异构转变： α（密排六方）
5.1.2.1 钛与其他元素之间的作用 钛与其他合金元素之间的作用，取决于原子的电子
层结构、原子半径、晶格类型等诸因素。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.1.2 钛的合金化
（1）α钛合金 此合金是指其退火组织以α钛为基体的单相固溶体
的合金。我国α钛合金的牌号为TA后加一个代表合 金序号的数字，如TA1、TA2、TA3等。 （2）近α钛合金 这类合金主要靠α稳定元素固溶强化，另加少量β 稳定元素，以使退火组织中有少量β相。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.2 钛的相变
5.2.1 同素异构转变 5.2.2 β相转变 （1）β相在快冷过程中的转变
1）马氏体相变 2）ω相变 3）淬火钛合金的亚稳定相图 （2）β相在慢冷过程中的转变 （3）β相共析反应和等温转变 5.2.3 时效过程亚稳相的分解 （1）六方马氏体α′的分解 （2）斜方马氏体α〞的分解 （3）ω相的分解 （4）亚稳定βm相的分解
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
5.2.1 同素异构相变
纯钛在固态有两种同素异晶体，即体心立方晶格
的β相和密排六方晶格的α相，在882.5℃发生下列
同素异构转变： α（密排六方）
5.1.2.1 钛与其他元素之间的作用 钛与其他合金元素之间的作用，取决于原子的电子
层结构、原子半径、晶格类型等诸因素。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
钛合金相变及热处理
钛合金相变及热处理问题αγ
1β相冷却转变
钛合金被加热到β相区后，自高温冷却时，根据合金成分和冷却条件不同可能发生以下转变：β→α+β；β→α+T i x M y；β→α’或α’’， β→ω。
图1 Ti-Al二元相图
对于α+β型钛合金不同冷却速度对其相变的影响，结果表明：冷却速度≥410℃时，只发生马氏体相变；冷速在20℃~410℃时，发生块状转变；冷速继续降低时，将以扩散型转变为主。
1.1β相在快速冷却过程的转变
钛合金自高温快速冷却时，视合金成分不同，β相可转变为马氏体α’相或α’’、 ω或过冷β等亚稳定相。
1.1.1马氏体相变
在快速冷却过程中，由于β相析出α相的过程来不及进行，但是β相的晶体结构不易为冷却所控制，仍然发生了改变。
这种原始β相得成分为发生变化，但晶体结构发生了变化的过饱和固溶体是马氏体。
如果合金的浓度高，马氏体转变点M s降低至室温以下，β相将被冻结到室
温，这种β相称为过冷β相或残余β相；若β相稳定元素含量少，转变阻力小，β相由体心立方晶格直接转变为密排六方晶格，这种具有六方晶格的过饱和固溶体称为六方马氏体，一般以α’表示，若β相稳定元素含量高，晶格转变阻力大，不能直接转变为六方晶格，只能转变为斜方晶格，这种具有斜方晶格的马氏体称为斜方马氏体，一般以α’’表示。
第五章马氏体转变ppt课件
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
5.1.2
马氏体的晶体结构
1 钢中马氏体晶体结构特点 C 在α-Fe 中的过饱和固溶体。 ——亚稳；单相 C 位置：扁八面体间隙， R间隙0.19Å，RC 0.77 Å ——晶格畸变较严重
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
（2）反常轴比现象：
实际中马氏体 的晶体结构除与 C 含量有关 外，还与 C 原子位置的变化有关，在某些条件 下可能出现反常轴比现象：
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
共析碳钢 CCT曲线A1
Ms
Mf Vc
奥氏体化的钢，以>Vc的速度冷却时， 过冷奥氏体冷却到Ms温度以下，转变为马 氏体，这种操作叫淬火。马氏体是强化钢材 的重要组织。
与K-S关系
比较 差1 ° 差2 °
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
（
011
）
＇
(111 )
10 1 , 11 1 ＇
（
011
）
＇
(111 )
10 1 , 11 1 ＇
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
《马氏体转变 》课件
形状记忆合金
利用马氏体转变实现材料的形状 记忆和超弹性特性。
马氏体转变的挑战
1 不均匀性
2 疲劳行为
金属中马氏体的分布不均 匀，形成缺陷和应力集中。
马氏体转变会影响材料的 疲劳行为和寿命。
3 加工性
马氏体转变会导致材料的 形变和变形困难。
结论和要点
1 马氏体转变是金属中 2 马氏体形成受晶体排 3 马氏体转变包括自发
《马氏体转变》PPT课件
马氏体转变是金属中发生的一种相变过程，对材料的性能和结构具有重要影 响。本课件将介绍马氏体转变的定义、形成、类型、影响因素，以及应用、 挑战、结论和要点。
什么是马氏体转变？
1 定义
马氏体转变指的是金属在冷却或加热过程中，从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的 过程。
马氏体在金属中的形成
的相变过程。
列、变形和条件的影
转变、应力诱导转变
响。
和相变时效。
4 合金成分、冷却速率和应力状态是
马氏体转变的影响因素。
5 马氏体转变在材料工程和实际应用
中具有重要意义。
马氏体转变的影响因素
合金成分
• 改变马氏体转变温度和 转变形式。
冷却速率
• 影响晶体的尺寸和形状。
应力状态
• 可以诱导或抑制马氏体 转变。
实例展示：马氏体转变的应用
马太效应
在合金中形成大颗粒马氏体，提 高金属材料的强度和韧性。
马氏体不锈钢
通过控制马氏体转变，获得具有 高强度和耐腐蚀性能的不锈钢。
1 晶体排列
马氏体形成受金属原子排列的变形和具体条件，如温度、压力和合金化元素的存在，对马氏体形成有重要作用。
马氏体转变的类型
自发转变
优选马氏体相变ppt(共35张PPT)
必须降低到很低温度Ms，Ms点很低。
2、Ms 点的物理意义及其影响因素
Ms是奥氏体和马氏体两相自由能 之差达到相变所需的最小驱动力值 对应的温度。 实际生产中， Ms点非常重要。对于
一定成分的合金，T0一定，Ms越低， 则两者之差越大，相变所需的驱动力 越大。反之，相变所需的驱动力越小。
3.奥氏体化学成分的影响
先部分转变为贝氏体组织，将会使M 点降低。 1、Fe−C合金马氏体相变的热力学条件
马情氏况体 。相变是一个形核和核长大的过程，但是由于其具有转变速度快的特点，s研究其动力学转变特点很困难，可以将马氏体转变的动力学分成几种
1、Fe−C合金马氏体相变的热力学条件 M→A的逆转变也是在一定温度范围内（As-Af）进行。 贝氏体贫碳，奥氏体富碳；
Ms是奥氏体和马氏体两相自由能之V差达到相变所需的最小驱动力值对应的温度。
即转变温度必须低于T 形变诱发马氏体转变原理示意图
2）透镜片状马氏体
0以下
贝氏体贫碳，奥氏体富碳；
如中低碳马需氏体要亚结过构为冷位错度； 很大，但要满足该条件
在一定温度下形成的马氏体核心，瞬间长大到一定尺寸，但这并不是最后尺寸。
特征3：惯习面和一定的位向关系
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
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。
马氏体相变：
相变过程是形成核心和长大的过程。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
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• 二、其他金属中的马氏体相变
•
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-
Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni
数
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4
• 3.2 钛合金马氏体相变的原理
高纯钛在缓冷退火后，获得多 面的α组织，如果自高温快速冷却，将发 生马氏体转变，晶界变得不完整且呈锯齿 状。钛合金自高温快速冷却时，视合金成 分的不同， β相可转变为马氏体（α‘或 者α“）、ω相或者过冷β相，在快速冷 却过程中，由于从β相转变为α相的过程 来不及进行， β相将转变为成分与母相相 同、晶体结构不同的过饱和固溶体，即马 氏体。
钛合金中的马氏体相变
杨金文 2012730047
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1
一、马氏体 - 马氏体概念
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。
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)，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。
晶体学取向不同, 马氏体惯析面也不相同; 转变
产物既可能是马氏体, 也可能是另一种过饱和固
溶体ω 相; 马氏体和ω相均是合金元素在α相中
的过饱和代位固溶体, 而不是间隙固溶体; 马氏
体强化效果远不及钢铁材料;钛合金的马氏体条或
马氏体片比钢铁中的马氏体粗大, 马氏体的亚结
构也有较大的区别。
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构。马氏体转变开始温度Ms 和终止温度Mf取
决于合金的化学成分。一般说来, 合金中的
β稳定元素浓度越高, 则相变过程中晶格重
构的阻力越大, 相变所需的过冷度也越大,
Ms 和Mf 越低。
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从右图图可知：当β 稳定元素的浓度达到 临界值C0与C1时，合金
的Ms点和Mf点分别达到 室温。
图2 Ms和Mf的关系
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在钛合金中经常加入的合金元素 有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu、 Si 等,其中Al、Sn、Zr 加入后将扩大α相 区, 使β相变点升高, 称为α稳定元素。 其它元素加入后将缩小α相区( 扩大β相 区) , 使β相变点降低, 称为β稳定元素。
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在发生马氏体相变时，不发生 原子扩散，仅发生β相原子集体的、有规 律的近程迁移，迁移距离较大时形成α‘， 迁移距离较小时形成α“。 β 、 α‘和 α“之间的晶体结构如下图所示：
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晶体学特点: 马氏体晶格与母相β相 之间存在严格取向关系, 而且马氏体总是沿着β 相的一定晶面形成。
热力学特点: 马氏体转变的阻力很大, 转变时需要较大的过冷度, 而且马氏体转变只能 在越来越低的温度下进行。
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与钢铁中的马氏体相变相比, 钛
合金的马氏体相变有以下特点: 马氏体与母相的
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3.3 钛合金相变马氏体的特点
钛合金的马氏体相变属无扩散型相 变,在相变过程中不发生原子扩散, 只发生晶格重 构。它具有马氏体相变的所有特点。
动力学特点：转变无孕育期; 瞬间形 核长大, 转变速度极快, 每个马氏体瞬间长到最 终尺寸; 恒温转变量极少, 主要在不断冷却中增 加体积分数。
切变特点: 马氏体转变是晶体切的β相( a) 、密排六方的 α‘ ( 或α“) ( b-) 及斜方的α“( c) 7
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α‘有两种组织形态: 合金元
素浓度较低，呈块状, 在电镜下呈板条状,
在板状马氏体内部存在高密度位错。合金元
素浓度较高时, α‘呈针状组织, 在针状马
氏体内部存在大量孪晶。 α“则呈更细的针
状组织, 在电镜下可以观察到密集的孪晶结
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。
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• 三、钛合金中的马氏体相变
3.1 钛的同素异构转变
钛具有同素异构转变，在882.5℃以 下为具有密排六方晶体结构的α- Ti，其 晶格常熟c、a分别为0.46849nm和 0.29511nm。在882.5℃以上具有提心立方 晶体结构的β-Ti，其晶格常数a为 0.33065nm。 α- Ti ↔ β-Ti的转变温度 称为β相变点，高纯钛的β相变点是 882.5 ℃，单对成分十分敏感，该温度是 制订钛合金热加工工艺规范的一个重要参