马氏体组织形貌及物理本质

合集下载

马氏体的形成机理及马氏体形态分析

关于马氏体的形成机理及马氏体形态分析上世纪60年代以来，人们在马氏体形态方面进行了大量研究，发现了马氏体的许多不同形态，并找出了马氏体及其精细结构与性能之间的关系，对马氏体的晶体结构也有了比较深刻的认识。

马氏体形态虽然多种多样，但从其形态特征上基本可归纳为条状马氏体和片状马氏体两大类，其精细结构可划分为位错和孪晶。

同时发现马氏体与母相保持严格的晶体学位向关系。

1．条状马氏体主要形成于含碳量较低的钢中，又称低碳马氏体。

因其形成于200℃以上的较高温度，故又称高温马氏体；因其精细（亚）结构为高密度（一般为0.3～0.9×1012cm/cm2）位错，故又称位错马氏体。

在光学显微镜下观察，条状马氏体的主要形态特征为：呈束状排列。

近于平行而长度几乎相等的条状马氏体组成一束，或称为马氏体“领域”（即板条群）。

板条群的尺寸约为20～35μm，由若干个尺寸大致相同的板条在空间位向大致平行排列所作组成，在原奥氏体的一颗晶粒内，可以发现几团马氏体束（即几个板条群，常为3～5个，每一个板条为一个马氏体单晶体，其尺寸约为0.5μm× 5.0μm ×20μm），马氏体板条具有平直界面，界面近似平行于奥氏体的{111}γ，即惯习面，相同惯习面的马氏体板条平行排列构成马氏体板条群。

现已确定，这些稠密的马氏体板条多被连续的高度变形的残余奥氏体薄膜（约为20μm）所隔开，且板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。

马氏体束与束之间以大角度相界面分开，一般为60°或120°角，马氏体束不超越原奥氏体晶界。

同束中的马氏体条间以小角度晶界面分开。

每束内还会有黑白色调反差，同一色调区的板条具有相同位向，称之为同向板条区。

条状马氏体的空间形态是一种截面呈椭园状的长柱体，长约几微米，宽在0.025～2.25μm之间（多为0.10～0.20μm）,其长、宽、厚之比约为30：7：1。

马氏体

马氏体马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。

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)，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。

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马氏体就是以人命命名的：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。

（这个工作我们现在做的好像也蛮多的。

）他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则（大概其中就有马氏体），并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一（有远见）。

马氏体金相组织

马氏体金相组织一、引言马氏体金相组织是金属材料中一种重要的组织形态，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。

本文将从马氏体的定义、金相显微镜检测方法、马氏体形成机理以及马氏体组织对材料性能的影响等方面进行详细介绍。

二、马氏体的定义马氏体是一种由奥氏体经过快速冷却而得到的亚稳定组织，具有高硬度、高强度和高韧性等特点。

在金属材料中，常见的马氏体包括铁素体、奥氏体和贝氏体等。

三、金相显微镜检测方法1.试样制备：将待检测材料切割成适当大小，并进行打磨和抛光处理。

2.腐蚀处理：使用适当的腐蚀液将试样表面进行腐蚀处理，以便于观察组织结构。

3.显微镜观察：使用金相显微镜观察试样表面，并使用不同放大倍数进行观察，以便于发现不同结构特征。

四、马氏体形成机理马氏体的形成是由于奥氏体在快速冷却过程中，无法通过扩散机制进行相变，而是通过一种非扩散机制进行相变。

这种非扩散机制被称为“位错媒介的马氏体转变”。

具体来说，当奥氏体受到外界应力作用时，会产生位错，在快速冷却的过程中，这些位错将在晶界处堆积，并且不断地产生新的位错。

当这些位错达到一定密度时，就会形成一个新的晶粒——马氏体。

五、马氏体组织对材料性能的影响1.硬度和强度：由于马氏体具有高硬度和高强度等特点，因此可以显著提高材料的硬度和强度。

2.韧性：尽管马氏体具有高硬度和高强度等优点，但其韧性较差。

因此，在实际应用中需要考虑材料的韧性问题。

3.耐腐蚀性：由于马氏体具有较好的耐腐蚀性能，在某些特殊环境下可以起到很好的保护作用。

4.热稳定性：马氏体是一种亚稳定组织，其热稳定性较差，容易发生相变。

因此，在高温环境下需要注意材料的使用条件。

六、总结马氏体金相组织是金属材料中一种重要的组织形态，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。

通过金相显微镜检测方法可以很好地观察到马氏体的形态和分布情况。

马氏体的形成机理是由于奥氏体在快速冷却过程中无法通过扩散机制进行相变，而是通过一种非扩散机制进行相变。

4.4马氏体组织形貌及物理本质

2）.组织形貌
Au-34Cd合金的孪晶马氏体，未浸蚀
TEM Ti-9Mo合金中的马氏体中具有高密度位错和孪晶,
3）．铜合金中的马氏体

Cu-M系合金（M代表Zn、Al、Ni等元素）中马氏体相变的母相是中间相，是电子化合物，如CuZn、 Cu5Zn、Cu3Al等，统称β相，体心立方晶格。有色合金马氏体微晶体的外形基本上仍属于条片状，但金相形貌与铁基马氏体有较大区别。图4-25a为马氏体的透射电子显微镜照片，显示层错呈层状，并可贯穿整个马氏体片。
2）．低碳钢立方马氏体（0.08～0.2%C）

体心立方结构。具有高密度位错（约（0.3~0.9） ×1012cm-2的亚结构，属位错马氏体。其惯习面原为｛111｝γ，现修改为｛557｝γ。与母相的位向关系为 K-S关系。偶尔，存在层错和孪晶。
图4-15 低碳板条状马氏体（a）超低碳钢[1]，0.03C-2Mn，OM；（b）20CrMo钢，TEM
热，Ms稍下等温淬火）
CrWMn钢马氏体片内的孪晶和位错，
Fe-1.9C马氏体
马氏体片“撞击” 裂纹(CrWMn)
TEM .T10钢的隐晶马氏体
GC15钢的隐晶马氏体组织，
（a）OM，（b）SEM
4.4.2.Fe-M系合金马氏体的晶体学参数、亚结构及形貌
表4-3
Fe-Ni、Fe-Ni-C合金马氏体

Fe-Ni、Fe-Ni-C合金经淬火得相变马氏体，其形貌因形成温度不同而有三种类型：（1）蝶状马氏体，在较高温度形成，如-30℃。（2）片状马氏体，在较低温度下形成，如-20 ~ -150℃。（3）薄片状马氏体，在最低温度下形成，如< 150℃。

马氏体组织形貌及物理本质

Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B合金的马氏体组织
Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B合金的马氏体组织
竹节状马氏体片
TEM Cu-Al合金中的马氏体层错
Cu-12Al合金
Cu-11.42Al-0.35Be-0.18B 合金
Au-34Cd合金的孪晶马氏体，未浸蚀
TEM Ti-9Mo合金中的马氏体中具有高密度位错,个别时有孪晶,如图.
CrWMn钢马氏体片内的孪晶和位错
马氏体片撞击裂纹(CrWMn)
Fe-1.22C马氏体（黑色) (1200℃ 加热，Ms稍下等温淬火）
典型蝶状马氏体
Fe—0.88C马氏体形貌 (1200℃加热， Ms稍下等温淬火）
TEM .T10钢的隐晶马氏体形貌
高速钢的隐晶马氏体，
钢中马氏体是层错亚结构
低碳钢立方马氏体（<0.2%C）
• 体心立方结构。具有高密度位错（约
0.3~0.9×1012cm-2）的亚结构，属位错马氏体。其惯习面原为｛111｝γ，后来修改为｛557｝γ。与母相的位向关系为K-S关系。 • 近年来研究发现板条状马氏体中除了高密度位错外，也有细微层错和少许孪晶。 •
4.4.3．中碳钢、高碳钢(>0.2~1.9%C) 正方马氏体
TEM，35CrMo钢板条状马氏体
35CrMo钢板条状马氏体内的缠结位错
35CrMo钢马氏体板条内的缠结位错和层错
TEM 45钢板条状马氏体
TEM 45钢马氏体位错亚结构
4.4.4 高碳马氏体形貌
• T10钢高温淬火片状马氏体组织
•
60Si2CrV钢的马氏体组织
GC15钢的隐晶马氏体组织
序言

马氏体的组织形态

马氏体的组织形态淬火获得马氏体组织，是钢件达到强韧化的重要基础。

由于钢的种类、成分不同，以及热处理条件的差异，会使淬火马氏体的形态和内部精细结构及形成显微裂纹的倾向性等发生很大变化。

这些变化对马氏体的机械性能影响很大。

因此，掌握马氏体组织形态特征并进而了解影响马氏体形态的各种因素是十分重要的。

（一）马氏体的形态近年，随着薄透射电子显微技术的发展，人们对马氏体的形态及其精细结构进行了详细的研究，发现钢中马氏体形态虽然多种多样，但就其特征而言，大体上可以分为以下几类。

1、板条状马氏体板条状马氏体是低、中碳钢，马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金中形成的一种典型的马氏体组织。

低碳钢中的典组织如图14所示。

（1）显微组织马氏体呈板条状，一束束排列在原奥氏体晶粒内。

因其显微组织是由许多成群的板条组成，故称为板条马氏体。

对图14 20CrMnTi 钢的淬火组织，板条马氏体（1150℃加热，水淬）400×某些钢因板条不易浸蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也之为块状马氏体。

又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称为位错型马氏体。

这种马氏体是由若干个板条群组成的，也有群状马氏体之称。

每个板条群是由若干个尺寸大致相同的板条所组织，这些板条成大致平行且方向一定的排列。

（2）晶体学特征板条马氏体与母相奥氏体的晶体学位向关系是K —S 关系，惯习面为（111）γ，而18-8不锈钢中板条状马氏体的惯习面是（225）γ。

根据近年来的研究，板条马氏体显微组织的晶体学特征可以用图15表示。

其中A 是平行排列的板条状马氏体束组织的较大的区域，称为板条群。

一个原始奥氏体晶粒可以包含几个板条群（通常为3~5）。

在一个板条群内又可分成几个平行的像图中B 那样的区域。

当用某些溶液腐蚀时，此区域有时仅显现出板条群的边界，而使显微组织呈现为块状，块状马氏体即由此而得名。

当采用着色浸蚀时（如用100ccHCl+5gCaCl 2+100ccCH 3CH 溶液），可在板条群内显现出黑白色调。

马氏体的组织形态

第三节马氏体的组织形态(本节建议时间：15分钟)一马氏体的形态1. 板条马氏体出现于低、中碳钢中，其形貌可见图3-3-1，其中的板条束为惯习面相同的平行板条组成，板条间有一层A膜；板条的立体形态可以是扁条状，也可以是薄片状；一个奥氏体晶粒有几个束，一个束内存在位向差时，也会形成几个块。

板条M的亚结构为位错，密度高达(0.3 0.9)×1012/cm2，故称位错M。

3-3-1板条马氏体显微组织特征示意图2. 透镜片状马氏体(简称片状M)出现于中、高碳钢中，其形貌可见图3-3-2。

立体外形呈双凸透镜状，断面为针状或竹叶状。

马氏体相变时，第一片分割奥氏体晶粒，以后的马氏体片愈来愈小。

M形成温度高时，惯习面为{225}A，符合K-S关系；形成温度低时，惯习面为{259} A，符合西山关系.片状M的亚结构为{112}M的孪晶。

M还有其它形态如蝶状、薄片状与薄板状等。

3-3-2透镜片状马氏体二影响M形态及其内部亚结构的因素1. 化学成分奥氏体中碳含量的影响最为重要，在碳钢中，当C含量：C<0.3%时，生成板条M，亚结构为位错；C>1.0%时，生成片状M，亚结构为孪晶@c000000255；C为0.3 1.0%时，生成混合型组织(片状+板条)。

2. 形成温度M S点高的A，冷却后形成板条M，亚结构为位错;M S点低的A，冷却后形成片状M，亚结构为孪晶;M S点不高不低的A，冷却后形成混合型组织(片状+板条M)，亚结构为位错+孪晶。

9.5 马氏体转变钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度下发生无扩散性相变－马氏体相变，这一过程通常称为淬火。

9.5.1 钢中马氏体的晶体结构轴比c/a称为马氏体的正方度9.5.2 钢中马氏体转变的主要特点无扩散相变，以共格切变的方式进行；特点：无扩散性；具有一定的位向关系和惯习面：钢中马氏体的惯习面随奥氏体的含碳量及马氏体的形成温度不同而异；表面浮凸现象；转变在一个温度范围内完成；不需要孕育期，高速长大。

马氏体的这些形态，您都见过吗？

马氏体的这些形态，您都见过吗？图1 低碳合金钢（0.03%C，2%Mn）的板条状马氏体100X图2 低碳合金钢（0.03%C，2%Mn）的薄膜透射显微组织20000X图3 板条状马氏体显微组织的晶体学特征示意图图4 钢中马氏体（111）γ面上形成时可能有的取向图5 Fe-0.2%C合金中板条状马氏体同位向束内的一部分组织（透射电子显微照片）根据Fe-0.2%C合金中的研究结果，板条宽度分布为图6 所示的对数正态分布。

图6 薄膜和复型技术的板条状分布图7 Fe-0.2%C合金板条马氏体部分显微组织（透射电子显微照片）图8 Fe-15%Cr-12&Ni（Ms=-90°）合金板条马氏体显微组织（王水，甘油腐蚀）图9 T12A钢的过热淬火组织400X（1000℃加热，水淬）图10 片状马氏体显微组织示意图片的大小几乎完全取决于奥氏体的晶粒大小。

片状马氏体常能见到有明显的中脊（见图11 )。

图11 片状马氏体（有明显的中脊，T12钢1200℃渗碳5小时淬水，180℃回火）关于中脊的形成规律目前尚不十分清楚。

片状马氏体的惯习面是（225)γ，或（259)γ，与母相的位向关系是K-S关系或西山关系。

从图12 可见，马氏体内的许多细线是相变栾晶，中间接合部分的带状薄筋是中脊。

图12 片状马氏体的透射电镜组织表1 铁碳合金马氏体类型及其特征3 其他马氏体形态3.1 蝶状马氏体在Fe-Ni合金或Fe-Ni-C合金中，当马氏体在某一温度范围内形成时，会出现具有特异形态的马氏体，如图13所示。

图13 碟状马氏体的显微组织图14 Fe-Ni-C合金冷至Ms点不同温度时形成的马氏体的显微组织这种马氏体的电镜组织如图15所示。

图15 薄片状马氏体的电镜组织（Fe-31%，Ni0.23%C，Ms=-190℃，冷至-196℃）图16 Fe-16.4%Mn合金的马氏体显微组织（硝酸酒精腐蚀）图17 碳含量对Ms点、板条马氏体量和残余奥氏体量的影响（碳钢淬火至室温）由图中可见，碳含量小于0.4%的钢中基本没有残留奥氏体，Ms 点随碳含量的增高而下降，而栾晶马氏体量和残留奥氏体量则随之升高。

CH6.2 马氏体的组织形态PPT(10级)

© 2002 PTC
Fe-Ni-C合金冷至MS点以下不同温度时的显微组织
上图为Fe-29%Ni0.26%C，MS=-66℃
中图为Fe-31%Ni0.23%C，MS=-150℃
2020/6/29
27
© 2002 PTC
(四)奥氏体的层错能
奥氏体的层错能愈低，愈难形成相变孪晶，愈趋向于形成位错板条马氏体。
15SiMn3Mo等钢）的马氏体基本全是板条马氏体。
2.中碳结构钢中的马氏体含碳量高于0.2%、低于0.6%的中碳钢（如45、40Cr等钢）的马氏
体为板条马氏体和片状马氏体的混合组织，残余奥氏体少。但在正常淬火工艺条件下得到的马氏体组织细微，在常用的放大倍数下，不易清晰地辨认出来。 3.高碳工具钢中的马氏体
马氏体形成温度高时，惯习面为{225}γ，符合K-S关系；形成温度低时，惯习面为{259}γ。
6.片状马氏体的形成过程(链接)
降温形核，长大速度较快，一个马氏体片形成大约在10-7秒内。奥
氏体中WC ≈1.0～1.4% 时无“爆发性” ；奥氏体中WC ≈1.4～2.0%
时有“爆发性” ，新片状马氏体不随温度下降均匀产生。
2020/6/29
29
© 2002 PTC
9
© 2002 PTC
5.板条马氏体与奥氏体的晶体学关系
惯习面：(111)γ
6位.板向条关马系氏：体K的—形S关成系过程降温形核，新板条马氏体只在冷却过程中产生；长大速度较慢，一个板条形成大约在10-4秒内。无“爆发性” 。
7.板条马氏体中的残余奥氏体板条马氏体中的残余奥氏体以薄膜状密集地分布在板条间。
高锰钢的ε—马氏体组织 1000×
2020/6/29

马氏体的组织形态

板条M的亚结构为位错，密度高达(0.3 0.9)×1012/cm2，故称位错M。

3-3-1板条马氏体显微组织特征示意图2. 透镜片状马氏体(简称片状M)出现于中、高碳钢中，其形貌可见图3-3-2。

立体外形呈双凸透镜状，断面为针状或竹叶状。

马氏体相变时，第一片分割奥氏体晶粒，以后的马氏体片愈来愈小。

M形成温度高时，惯习面为{225}A，符合K-S关系；形成温度低时，惯习面为{259} A，符合西山关系.片状M的亚结构为{112}M的孪晶。

M还有其它形态如蝶状、薄片状与薄板状等。

9.5 马氏体转变钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度下发生无扩散性相变－马氏体相变，这一过程通常称为淬火。

马氏体——精选推荐

第四章马氏体相变（Martensitic transformation）学习目的与要求：掌握马氏体相变的主要特征；马氏体形态与亚结构及其影响因素。

了解马氏体相变的热力学，动力学和晶体学。

马氏体相变是钢件热处理强化的重要手段，产生马氏体相变的热处理叫淬火。

马氏体相变是最典型的切变共格型相变。

所谓切变共格，是指晶体点阵的重构是通过切变的方式来完成的，切变时，基体原子集体有规则的近程迁移。

所以，新相和母相之间保持共格关系。

凡是点阵重构来不及按扩散的方式进行，而是通过切变共格的形式完成的相变，都叫马氏体相变。

不仅金属材料，在陶瓷材料中也发现马氏体相变。

相变产物称为马氏体（Martensite），是为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens）而命名的。

4.1 马氏体相变的主要特征马氏体相变是发生在低温下的一种非扩散型相变，相变时不仅基体金属原子和置换型原子不能扩散，而且间隙型原子也难以长程扩散。

所以，马氏体相变具有一系列不同于扩散型相变的特征。

4.1.1 非扩散性试验表明，过冷奥氏体转变为马氏体时，点阵结构由面心立方变为体心立方（或体心正方），而无成分变化；在相当低的温度（甚至在4K）下也可能以极快的速度发生马氏体相变，这种情况下，原子已不可能长程扩散。

非扩散并不意味着原子绝对没有移动，只是相变时相邻原子的相对位置没有变化，相邻原子之间的相对位移不超过一个原子间距。

4.1.2 切变共格和表面浮凸马氏体相变时，点阵的改组是通过―切变‖的方式来完成的，即新相的原子相对母相原子集体发生有规则的近程迁移。

切变必然伴随两种后果：其一，新相马氏体和母相过冷奥氏体的相界面是共格的，马氏体长大时，原子只作有规则的迁移而不改变界面的共格状态；其二，光滑的试样表面必然能观察到切变留下的宏观证据，即表面浮凸，如图4-1a所示。

相变前试样抛光面的直线划痕STR，变成相变后的折线S´T´TR，见图4-1b。

4.1.3 位向关系和惯习面1. 位向关系切变共格的另外一个证据是，马氏体和母相过冷奥氏体之间存在严格的位向关系。

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。

钢在冷却时的转变之马氏体晶体结构、组织、性能

钢在冷却时的转变之马氏体晶体结构、组织、性能马氏体晶体结构、组织、性能一、定义（1）马氏体转变：钢从奥氏体状态快速冷却，抑制其扩散性分解（低于M S点发生的无扩散型相变叫做马氏体转变。

值得注意的是基本特征属于马氏体转变的相变，其相变产物都称为马氏体。

（2）马氏体：钢中的马氏体就其本质来说，是碳在α-Fe中过饱和的间隙固溶体。

二、马氏体的晶体结构三、马氏体的组织形态钢中马氏体有两种基本形态：板条马氏体（位错马氏体）、片状马氏体（又称针状马氏体）。

（1）板条马氏体板条马氏体是在低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢、不锈钢等铁基合金中形成一种典型的马氏体组织。

a）结构形态：马氏体板条（D）→马氏体束（B-2条;C-1条）→板条群（3~5个）→板条马氏体；b）密集的板条之间通常由含碳量较高的残余奥氏体分割开，这一薄层残留奥氏体存在显著地改善钢的力学性能；c）板条马氏体内有大量位错，这些位错分布不均匀。

形成胞状亚结构，称为位错胞，所以又称位错马氏体。

（2）片状马氏体高碳钢（ωC＞0.6%）、ωNi=30%的不锈钢及一些有色金属和合金，淬火时形成的片状马氏体组织。

a）结构形态：片状马氏体的空间形态呈凸透镜状，由于试样抛磨与其截面相截，因此在光学显微镜下呈针状或竹叶状，故片状马氏体又称针状马氏体或竹叶状马氏体；b）显微组织特征：马氏体片互相不平行，在一个奥氏体晶粒内，第一片形成的马氏体往往贯穿整个奥氏体晶粒，并将其分割成两半，使以后形成的马氏体片尺寸越来越小。

c）尺寸：最大尺寸取决于原始奥氏体晶粒大小，奥氏体晶粒越大，则马氏体片越粗大。

d）隐晶马氏体：当最大的马氏体片细小到光学显微镜不能分辨时，便成为“隐晶马氏体”在生产中正常淬火得到的马氏体，一般都是隐晶马氏体；e) 片状马氏体的亚结构主要是孪晶，因此片状马氏体又称孪晶马氏体。

孪晶通常分布在马氏体的中部，不扩展到马氏体片的边缘区，在边缘区有高密度的位错。

在含碳量ωC＞1.4%的钢中可见到马氏体片中的中脊线，它是高密度的细的微细孪晶区；f) 显微裂纹：马氏体形成速度极快，在其相互碰撞或奥氏体晶界相撞时将产生相当大的应力场，片状马氏体本身硬而脆，不能通过滑移或孪生变形使应力得以松弛，因此容易形成撞击裂纹。

马氏体(M)金相组织简介

马氏体(M)金相组织简介
马氏体是碳在α–Fe中的过饱和固溶体。

点开始，当钢的碳含量较低时，钢自奥氏体状态急速冷却时，奥氏体将从M
s
在连续冷却过程中转变为板条状马氏体，又称低碳马氏体。

板条马氏体束与束之间的位向较大。

在一个原始奥氏晶粒内可有几个取向不同的板条马氏体束，每一束马氏体是由许多个板条马氏体组成。

板条马氏体形似薄木条，相互平行排列在一个晶面上。

高碳奥氏体形成片状马氏体，也称针状马氏体。

在每个奥氏体晶粒内马氏体针具有一定的几何取向，长大时不能穿越奥氏体晶界。

它的立体形态宛如一个凸透镜。

在奥氏体晶粒形成的第一片马氏体往往比较粗大，横贯整个奥氏体晶粒，并将奥氏体分割为二，以后相继形成的马氏体片就受到限制，尺寸较小。

这样，在一个奥氏体晶粒内形成的马氏体大小不均。

有些片状马氏体的中间有一条中脊线。

片状马氏体之间没有转变的奥氏体，称为残余奥氏体。

在实际生产中，马氏体需经回火后使用。

“马氏体”这个名称和一位德国金相学家阿道夫—马腾斯紧紧相连。

1895年，国际材料试验学会通过一项决定：为了纪念和表彰马腾斯对金相学的杰出贡献，用他的名字将钢淬火后的硬化组织命名为马氏体。

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。

第五章马氏体.docx

第五章马氏体马氏体:碳在a -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。

其亚结构主要是孚晶，因此又称为孚晶马氏体。

针状马氏体马氏体的形态取决于碳含量。

当W C < 0.2%时，为板条M；当“C > 1.0%时，为针状M;当％ =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。

70605040302010° 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1.0w c/%碳含量对马氏体力学性能的影响上海大学鞠鲁粵制作动画碳含量对马氏体性能的影响1.20.80.4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 .側取决于奥氏体的碳含量。

200100-100-2000.2 0.6 1. 0 1.4 1. gWc/% 碳含量对马氏体转变迟度的影响上海大学糊害粵制作动画39碳含量对马氏体转变温度的影咽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〜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q氏体晶胞与母相奥氏体的关系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辭状马氏体组高碳针片状马氏体组织金相图6。

12cr 马氏体金相组织

12cr 马氏体金相组织12Cr马氏体金相组织马氏体金相组织是金相学中研究金属材料的显微组织和结构的分支，通过金相显微镜观察和分析材料的组织和结构特征，揭示材料的性能和性质。

在金属材料中，12Cr是一种常见的铁素体不锈钢，具有较好的耐蚀性和耐热性能。

本文将以12Cr马氏体金相组织为主题，介绍其组织特征、形成机制以及对材料性能的影响。

1.组织特征马氏体金相组织是一种由马氏体和残余奥氏体组成的组织结构。

在12Cr不锈钢中，马氏体通常呈针状或板条状分布，呈现出典型的马氏体形貌。

马氏体具有较高的硬度和强度，可以显著提高材料的抗拉强度和硬度。

2.形成机制马氏体的形成是由于在冷却过程中，奥氏体经过相变转变成马氏体。

在12Cr不锈钢中，当温度降至临界点以下时，奥氏体会发生相变，形成马氏体。

相变的过程中，奥氏体的晶格结构发生改变，原子重新排列，形成马氏体的针状或板条状结构。

3.影响因素马氏体的形成受多种因素的影响，包括合金元素的含量、冷却速率和冷却方式等。

在12Cr不锈钢中，铬元素是主要的合金元素，其含量对马氏体的形成和稳定性有重要影响。

较高的铬含量会促使奥氏体相变成马氏体，增加马氏体的含量和分布密度。

而冷却速率越快，马氏体的形成越充分，形成的马氏体也更细小。

4.对材料性能的影响马氏体的形成对12Cr不锈钢的性能有着重要的影响。

由于马氏体结构具有较高的硬度和强度，能够显著提高材料的抗拉强度和硬度。

同时，马氏体的形成还能够改善材料的耐磨性和耐蚀性能，提高材料的使用寿命和稳定性。

总结：12Cr马氏体金相组织是一种由马氏体和残余奥氏体组成的金相组织结构。

马氏体的形成是由于奥氏体在冷却过程中发生相变，形成马氏体的针状或板条状结构。

马氏体的形成受合金元素含量、冷却速率等因素的影响。

马氏体的形成能够显著提高材料的抗拉强度和硬度，改善耐磨性和耐蚀性能。

通过对12Cr马氏体金相组织的研究，可以更好地了解材料的性能和结构特征，为材料的设计和应用提供理论依据。