马氏体钢的组织遗传及再结晶晶粒细化
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。
马氏体不锈钢的组织与性能研究
马氏体不锈钢的组织与性能研究马氏体不锈钢是一种具有高强度、耐腐蚀性能的金属材料。
它广泛应用于船舶、化工、石油、食品等领域，并成为现代工业发展中不可或缺的材料之一。
本文将对马氏体不锈钢的组织与性能进行详细介绍。
一、马氏体的形成机制马氏体不锈钢是通过加热和快速冷却的过程中形成的，这一过程被称为淬火。
淬火过程中，钢材中的奥氏体结构被急剧冷却，形成马氏体组织。
马氏体的形成取决于钢材中的合金元素和淬火速度。
一般来说，低合金马氏体钢的淬火速度要比高合金马氏体钢的淬火速度快，因此低合金马氏体钢通常用于制造刀具等高强度场合的工具材料。
二、马氏体不锈钢的组织与性能1. 组织特点马氏体不锈钢的组织特点是由钢材中的合金元素和淬火速度所决定的。
一般来说，马氏体不锈钢的组织主要包括针状马氏体、板条状马氏体和双相（马氏体+奥氏体）等。
针状马氏体由于针状晶粒的高密度使得这种组织的材料具有更高的强度和耐磨性，但塑性和韧性较低；板条状马氏体的强度和塑性韧性相对调和，因此在一些场合中更加适合使用；双相组织强度和韧性均较高，但耐磨性较差。
2. 耐腐蚀性马氏体不锈钢的耐腐蚀性是其在很多工业领域中广泛应用的关键性能。
一般来说，此类材料中的合金元素能够增加其对腐蚀的抵抗力，其中钼和铬是马氏体不锈钢中最常见的合金元素。
双相组织的马氏体不锈钢具有更好的耐腐蚀性能，主要是因为其中同时包含马氏体和奥氏体，在化学反应中始终保持一种平衡的状态。
3. 力学性能马氏体不锈钢的力学性能主要取决于其组织结构，包括强度、韧性、塑性和硬度等指标。
针状马氏体的马氏体不锈钢通常具有较高的硬度和耐磨性，塑性和韧性较低；板条状马氏体不锈钢强度和韧性均较好，塑性稍差；双相组织的马氏体不锈钢具有较好的塑性和韧性，并能维持较高的强度。
三、马氏体不锈钢的应用马氏体不锈钢的应用范围广泛，包括但不限于下列领域：1. 食品加工业食品加工中常用的不锈钢材料（特别是在酸奶、红酒、啤酒等过程中）需要具有良好的耐腐蚀性和卫生性，因此马氏体不锈钢广泛应用于食品工业。
马氏体不锈钢晶粒细化热处理
马氏体不锈钢晶粒细化热处理以马氏体不锈钢晶粒细化热处理为标题，本文将详细介绍马氏体不锈钢晶粒细化热处理的原理、方法和应用。
马氏体不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能和高强度的金属材料。
晶粒细化是提高材料性能的一种重要方法，可以显著改善材料的力学性能、耐腐蚀性能和耐磨性能等。
马氏体不锈钢晶粒细化热处理是通过控制材料的热处理过程，使晶粒尺寸变小，从而提高材料的性能。
马氏体不锈钢晶粒细化热处理的原理是通过调整材料的组织结构，使晶粒发生细化。
晶粒细化可以通过两种方式实现：一种是通过晶界能量的降低来促进晶粒的再结晶；另一种是通过晶界的迁移来实现。
马氏体不锈钢晶粒细化热处理的方法有多种，其中常用的有等温退火、等温淬火和等温回火等。
等温退火是将材料加热到一定温度后，迅速冷却到适当的温度，然后保温一段时间，使晶界发生再结晶，从而实现晶粒细化。
等温淬火是将材料加热到马氏体转变温度，然后迅速冷却到适当的温度，保温一段时间，使晶界发生迁移，实现晶粒细化。
等温回火是在淬火后将材料加热到适当的温度，保温一段时间，使晶界发生再结晶，从而实现晶粒细化。
马氏体不锈钢晶粒细化热处理在材料加工中有广泛应用。
首先，在航空航天领域，马氏体不锈钢晶粒细化热处理可以提高材料的强度和耐腐蚀性能，提高航空器的安全性和可靠性。
其次，在汽车制造领域，马氏体不锈钢晶粒细化热处理可以提高材料的抗拉强度和韧性，增加汽车的使用寿命。
此外，在化工设备制造领域，马氏体不锈钢晶粒细化热处理可以提高材料的耐蚀性和耐磨性，延长设备的使用寿命。
马氏体不锈钢晶粒细化热处理是一种重要的材料加工方法，可以通过控制材料的热处理过程，使晶粒尺寸变小，提高材料的性能。
该方法在航空航天、汽车制造和化工设备制造等领域有广泛应用。
通过进一步研究和改进，马氏体不锈钢晶粒细化热处理的效果将进一步提高，为各个领域的材料加工提供更好的解决方案。
冷变形对12Cr铁素体_马氏体钢回复与再结晶过程的影响
冷变形对12Cr铁素体/马氏体钢回复与再结晶过程的影响T he Influence of Cold Deformation to12Cr Ferritic/M artensiticSteel Recovery and Recrystallization Process肖 翔1,刘国权1,2,胡本芙1,胡加学1,康人木1,郑 晓1(1北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;2新金属材料国家重点实验室,北京100083)XIAO Xiang1,LIU Guo quan1,2,H U Ben fu1,H U Jia x ue1,KANG Ren mu1,ZH ENG Xiao1(1Scho ol of Materials Science and Eng ineer ing,University of Science andTechnolog y Beijing,Beijing100083,China;2State Key Laboratory fo rAdvanced M etals and M aterials,Beijing100083,China)摘要:研究了一种新型高Cr低活性铁素体/马氏体(F/M)钢用作超临界水堆燃料包壳管用候选材料,研究冷变形对其铁素体和板条马氏体双相组织的回复、再结晶过程的影响。
结果表明,不同冷变形量对板条马氏体再结晶的促进程度不同,10%冷变形后780 高温退火只发生回复,回火马氏体板条发生合并与迁移;60%冷变形后780 高温退火,回火马氏体发生快速回复和再结晶。
相同冷变形量下,高温退火时回火马氏体会优先于铁素体发生再结晶。
12% 铁素体的存在并不会明显延缓回火马氏体的再结晶过程,长时退火后,少量的铁素体晶粒都会转变成二次再结晶铁素体晶粒,最终组织为细晶铁素体。
关键词:低活性;铁素体/马氏体钢;冷变形;回复与再结晶中图分类号:T L341;T G111.3;T G113.1 文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2011)02 0073 06Abstract:A new high Cr low activation ferritic/m ar tensitic(F/M)steel used for candidate cladding tube in supercritical w ater reactor has developed,resear ch for the influence of cold deform ation to its ferrite and lath martensite in the recovery and recry stallizatio n pro cess.The results show ed that cold defo rmatio n can promo te the recrystallization of lath martensite in differ ent degr ees,annealing at 780 after10%cold defo rmatio n o ccurs only reco ver y process,m ar tensite lath is merg ed w ith trans fer,how ever,annealing at780 after60%cold defor matio n,tempered martensite o ccurs rapid re covery and r ecrystallization.After the same amount of co ld deform ation,temper ed martensite r ecrys tallization w ill g ive prior ity to the ferrite in hig h tem perature tempering pro cess.12% ferrite w ill no t sig nificantly delay the re crystallization pro cess of m ar tensite,after long tempering,the ferrite grains are converted into secondary recrystallized ferrite grains.The final microstructure is fine grain ferrite.Key words:low activation;ferritic/martensitic steel;cold deform ation;recovery and recry stallizatio n先进的9 12Cr铁素体/马氏体(F/M)钢是极具潜力的第IV代核反应堆候选材料,既可用于堆芯燃料包壳管,也可用于代替堆外某些耐蚀性不强的低合金钢[1,2]。
马氏体组织的特点
马氏体组织的特点马氏体组织是一种具有极高强度和硬度的材料，在许多重要的工业领域中得到了广泛的应用，比如航空、航天、汽车、船舶等。
下面将从组织结构、形成条件、性能特点、应用范围等几个方面，来阐述马氏体组织的特点。
一、组织结构特点马氏体组织是由钢中的奥氏体经过淬火而产生的，具有类似于板条状的形态，呈现出极高的致密性和疏松性。
在这种组织中，板条状的马氏体相互排列，形成了一种均匀分布、紧密结合的结晶结构。
同时，在马氏体组织中，还有少量的残留奥氏体、贝氏体和回火组织等，这些组织与马氏体之间交替分布，形成了复合组织，使得钢材的强度、韧度、耐磨性、抗腐蚀性等性能都得到了大幅度提高。
二、形成条件特点马氏体的形成条件主要包括淬火温度、保温时间和冷却速率等几个方面。
淬火温度越低，板条状的马氏体数量越多，强度越高，但韧性和塑性则相对较低。
而保温时间和冷却速率则是淬火过程中最关键的两个因素，其合理控制能够使钢材中生成的马氏体晶粒尺寸更小、分布更均匀，从而提高整体的强度、韧性、硬度等性能。
三、性能特点马氏体组织是一种强度高、硬度大、韧性好、耐磨性强、抗腐蚀性好等多种性能综合的材料。
其中，其强度和硬度主要来自马氏体中的板条状晶粒和复合组织中的背景相互加强作用，耐磨性和抗腐蚀性则来源于马氏体中残留的贝氏体和回火组织等复合组织中的物质，而韧性则来自复合结构中材料的减震和吸能能力。
四、应用范围特点马氏体组织在制造高强度钢材中得到了广泛的应用，特别是在航空、航天、汽车、大型机械设备、船舶等工业领域中的应用尤为广泛。
通过控制温度、时间和冷却速率等参数，可以将马氏体组织应用于不同领域的工业产品中，如汽车发动机凸轮轴、刀具、工具等。
总之，马氏体组织是一种高强度、高硬度、韧性好、耐磨性强、抗腐蚀性好的材料，其应用范围广泛，掌握其形成条件和性能特点，具有重要的指导意义。
中碳钢回火马氏体热变形过程中的铁素体动态再结晶
中碳钢回火马氏体热变形过程中的铁素体动态再结晶摘要：利用热压缩实验，研究了中碳钢回火马氏体在700℃/0.01／s条件下变形时的组织演变规律，分析了渗碳体粒子状态的影响.实验结果表明:中碳钢回火马氏体热变形过程中，发生了渗碳体粒子粗化和铁素体动态再结晶，形成由微米级的等轴铁素体晶粒与均匀分布的渗碳体粒子组成的超细化(a+B)复相组织.与静态回火相比，形变促进Fe原子和c原子的扩散，使渗碳体粒子粗化动力学提高2-3个数量级.渗碳体粒子的粗化主要来自铁素体晶界上粒子尺寸的增加，铁素体晶粒内部的细小粒子尺寸无明显变化但数量减少，前者有助于以多粒子协同方式实现粒子激发形核，后者减小了晶界迁移的阻力，两者均有利于铁素体动态再结晶的发生.随着初始组织中渗碳体粒子尺寸的减小，发生动态再结晶所需应变量增大，但所得复相组织更加均匀、细化关键词中碳钢，回火马氏体，铁素体，渗碳体粒子，动态再结晶1实验方法实验材料为商用45钢，化学成分为Fe-0.48C-0.35Si-0.68Mn(质量分数，%).初始材料为直径12 mm的圆棒，经920℃保温10 min后淬火得到马氏体，然后在600℃回火1 h, 700℃回火1h或8h获得3种回火马氏体组织(分别命名为样品A, B和C).将处理后的圆棒机加工成直径6 mm、长15 mm的单轴压缩试样.热变形实验在Gleeble 1500热模拟试验机上进行，变形温度为700℃，应变速率e为0.01 s-1，最大应变量:为1.60.变形后水淬，以保留变形组织.将所得试样沿平行压缩方向切开，经机械打磨和抛光后，用2%-3%(体积分数)的硝酸酒精侵蚀，利用Suppra 55场发射扫描电镜(SEM)进行组织观察.电解抛光后采用电子背散射技术(EBSD)分析铁素体晶粒取向分布，获得晶界取向差别的信息.电解抛光液为20%高氯酸+10%甘油+70%无水乙醇，电解电压为15 V.采用双喷减薄制备透射电镜(TEM)薄膜试样，双喷液为5%高氯酸+95%无水乙醇，-30一一20℃(液氮冷却)，电压(75士5) V, TEM观察在H-800型透射电镜上进行.2实验结果回火马氏体组织由铁素体基体和渗碳体粒子组成。
马氏体组织
马氏体强化机制
2012春季学期材料力学性能课程论文院（系）材料科学与工程专业材料科学与工程学生唐骜学号1091900101班号0919001铁碳马氏体的强化机制唐骜1091900101摘要：本文以铁碳马氏体的组织形貌以及马氏体转变过程为出发点，引述了马氏体的主要强韧化机制。
并通过引用各学者的实验结论，得到了铁碳马氏体的强韧化机理。
关键词：马氏体，强韧化机制，高强度钢，低碳钢，时效1.马氏体概述马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。
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。
马氏体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。
2.马氏体相变特征马氏体转变的一般定义为：过冷奥氏体以较快的速度冷却，抑制其扩散性分解，在较低的温度下发生的无扩散型相变称为马氏体相变。
其主要特点有以下几点：（1）马氏体相变是无扩散相变。
马氏体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）承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷。
马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移，这种位移是切变式的。
金属热处理原理及工艺考试试题及答案1
《金属热处理原理及工艺》习题二参考答案1.真空加热的特点有哪些?答:1)加热速度缓慢2)氧化作用被抑制3)表面净化4)脱气作用5)蒸发现象2.有一批马氏体不锈钢工件（1Cr13、2Cr13、3Cr13）在真空中加热淬火后发现表面抗蚀性显著下降，试分析可能的原因。
答:由于真空加热过程中的金属蒸发，表面Cr含量降低，不再满足1/8定律，从而导致抗蚀性显著下降。
3.试比较退火和正火的异同点。
答：相同点：均为中间热处理工艺；均获得接近平衡态珠光体类组织。
不同点：冷却速度不同；过冷度不同；正火会发生伪共析转变，对于高碳钢，无先共析相；正火可以作为性能要求不高零件的最终热处理。
4.简述正火和退火工艺的选用原则。
答：1)Wc＜0.25%低碳钢：正火代替退火（从切削加工性角度考虑）2)0.25%＜Wc＜0.5%：正火代替退火（从经济性考虑（此时硬度尚可加工））3)0.5%＜Wc＜0.7%：完全退火（改善加工性）4)Wc＞0.7%：球化退火（如果有网状渗碳体，先用正火消除）5)正火可作为性能要求不高零件的最终热处理6)在满足性能的前提下，尽可能用正火代替退火（经济性角度考虑）5.根据球化退火的工艺原理，球化退火可分为哪四大类？各自的适用范围是什么？答：球化退火工艺适用范围低温球化（接近Ac1长时间保温球化）Ac1－（10～30℃）高合金结构钢及过共析钢降低硬度、改善加工性，以及冷变形钢的球化退火。
球化效果差，原始组织粗大者更不适用。
细珠光体在低温球化后仍保留大量细片状碳化物。
缓慢冷却球化退火Ac1+（10～20℃）共析及过共析碳钢的球化退火；球化较充分，周期长。
等温球化退火Ac1+（20～30℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢、合金工具钢的球化退火；球化充分，易控制，周期较短，适宜大件。
周期（循环）球化退火Ac1+（10～20℃）Ar1－（20～30℃）过共析碳钢及合金工具钢的球化退火；周期较短，球化较充分，但控制较繁，不宜大件退火。
2.钢的热处理-钢的马氏体转变
• 马氏体转变的含义：指钢从奥氏体状态快速 冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变，转变 产物称为马氏体。
• 转变式： • A→M • 其成分和高温A相同，只发生晶格转变
2.4.1.1 马氏体晶体结构
• 1.马氏体定义：马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和 间隙式固溶体。 • 其中的碳择优分布在c轴方向上的八面体间隙位置。 • • • • 2.马氏体晶体结构 体心立方（bcc）。C%<0.1%, c/a=1 体心正方（bct），0.1~1.4%， c/a>1 体心斜方（bcp），C%>1.4%, c/a>1, b/a>1
2.4.3 马氏体转变的动力学特点
• 2.4.3.1 马氏体的变温形成 出现于碳钢及低合金钢中、为变温转变。 过冷奥氏体向马氏体转变是在连续冷却过程中进行。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。 特点：变温瞬时形核，快速（瞬时）长大
2.4.3.2 马氏体的等温形成
2.4.1.2 马氏体转变的基本特征
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： •
• • • • 马氏体转变的非恒温性 马氏体转变的切变共格性和表面浮凸现象 马氏体转变的无扩散性 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
1、马氏体转变的非恒温性
（马氏体转变在一定的温度范围内进行、不完全性 ） 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。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
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。
处理混晶及晶粒粗大问题
处理混晶及晶粒粗大问题晶粒度是表示金属材料晶粒度大小的程度。
一般情况下，晶粒细化可以提高金属材料的屈服点、疲劳强度、塑性和冲击韧度，降低脆性转变温度。
影响晶粒大小的主要因素①加热温度。
加热温度越高，保温时间越长，晶粒长大的倾向越大。
②机械阻碍物。
一般来说，金属的晶粒随着温度的升高不断长大，几乎成正比关系。
但是，也不完全如此，有时候加热到较高温度时，晶粒仍很细小，可以说没有长大，而当温度再升高一些时，晶粒突然长大。
并且有些材料，随加热温度升高，晶粒分阶段突然长大。
一般称前一种长大方式为正常长大，后一种为异常长大。
金属异常长大的原因是金属材料中存在机械阻碍物，对晶界有钉札作用，阻止晶界的迁移。
③变形程度和变形速度。
变形程度对晶粒大小的影响的规律总的来说，随着变形程度由小到大，晶粒尺寸由大变小，但是晶粒大小有两个峰值，即出现两个晶粒区，第一个大晶粒区叫做临界变形区。
不同材料和不同变形温度的临界变形程度的大小不一样，临界变形区是一个小变形量范围，在某些情况下，当变形量足够大时，可能出现第二个大晶粒区。
④固溶处理前的组织情况。
固溶处理后的晶粒大小除了受固溶温度和机械阻碍物的影响外，受固溶加热前的组织情况影响很大。
如果锻后是未再结晶组织，而且处于临界变形程度时，固溶处理后将形成粗大晶粒；如果锻后是完全再结晶组织，固溶处理后一般可以获得细小而均匀的晶粒；如果锻后是不完全再结晶组织，即半热变形混合组织，固溶加热时，由于各处形核的时间先后、数量多少和长大条件等不一样，固溶处理后晶粒大小将是不均匀的。
⑤原始晶粒度。
按传统观念，钢在加热至正火温度时即发生相变和重结晶，使粗大晶粒得到细化。
但是有些钢种（主要是马氏体钢和贝氏体钢）过热后形成的粗晶，经正火后仍为粗大晶粒。
这种部分或全部由原粗大奥氏体晶粒复原的现象称为晶粒遗传。
关于晶粒度我们曾经花了近一周来学习，大家可以翻回去复习一下哦。
主要开发研究内容及目标晶粒度对产品的屈服点、疲劳强度、塑性、冲击韧度及脆性转变温度影响很大，混晶及晶粒粗大一直是困扰锻件生产的主要问题之一。
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。
晶粒度之晶粒遗传
晶粒度之晶粒遗传组织遗传：非平衡组织（如马氏体、贝氏体等）的钢，如以快速或慢速加热到Ac1~Ac3之间的低温区，则奥氏体即以有取向的针形核，并定向长大，合并而恢复到原奥氏体晶粒大小。
这种现象称为组织遗传。
组织遗传在碳素钢、合金钢、高速钢中均有发现。
进一步研究还证明：平衡组织在非常快的加热速度（＞105℃/S）或在非常慢的加热速度（≈1℃/min）下，也会发生组织遗传。
相变遗传：除组织遗传现象外，当加热和冷却时，转变后的奥氏体转变为马氏体时，会将其在塑性变形中形成的大量位错等晶体缺陷遗传给马氏体，使马氏体强韧性大大提高，这种现象，称之为相变遗传。
组织遗传和相变遗传都是金属加热和冷却过程中遗传性的表现形式的一种现象，应加以区分。
相变遗传有利于发挥材料潜力，可以这一规律强化金属材料（如钢的形变热处理），提高工件服役寿命。
组织遗传一般使钢材热处理后性能降低，但在特殊情况下，也可加以利用（如硅钢片中的织构就是利用组织遗传取得的，从而提高了磁导率）。
晶粒遗传：有些锻件(特别是马氏体钢模锻件)由于锻造加热温度与停锻温度比较高，锻后形成粗大的奥氏体晶粒冷却到室温后，在原来一颗颗奥氏体晶粒内由于相变形成许多颗小晶粒，发现这些小晶粒的空间取向往往与原来奥氏体空间取向基本上一致，也就是说，形式上是原来一颗大晶粒分割成许多小晶粒，而实质上还是原来一颗大晶粒。
当重新正火加热时，这些小晶粒将会还原成原来的奥氏体晶粒，且取向基本上没有多大变化。
随着正火加热温度高低不同，只是还原程度不同而已。
正火冷却时，一颗奥氏体晶粒又再次重新分割成若干个小晶粒，这样正火前粗大的晶粒在经过正火后形式上是细化了（分割成许多细小的晶粒），但实质上由于很多小晶粒的位相与原来的奥氏体晶粒一致，所以仍保留了大晶粒的特征。
当制成金相试样时，在显微镜下观察往往不易发现这种高温下的原始奥氏体晶界，这是由于被锻件冷却（一般淬火状态）时相变后的组织所掩盖罢了，若采用特殊腐蚀剂显示晶粒的方法或者打断口方法就很容易看出这种原始晶粒。
弹簧过热现象
弹簧过热现象我们都知道在热处理过程中过热是最容易导致奥氏体晶粒变粗的，这将导致零件的机械性能下降。
1. 一般过热:高温加热温度过高或保温时间过长，奥氏体晶粒粗化称为过热。
粗奥氏体晶粒降低了钢的强度和韧性，提高了钢的脆性转变温度，增加了淬火过程中的变形和开裂倾向。
过热的原因是炉内温度仪表失控或混和(经常是由工艺引起的)。
过热组织经退火、正火或多次高温回火后，可在正常条件下重新奥氏体化，使晶粒细化。
2. 断口遗传学:对组织过热的钢进行再加热淬火后，虽然可以细化奥氏体晶粒，但有时仍会出现粗晶粒断裂。
断裂遗传学的理论是有争议的。
一般认为，由于加热温度过高，MNS等杂质溶解在奥氏体中，在晶界处富集。
当冷却时，这些夹杂物将沿晶体界面析出。
冲击时，沿粗奥氏体晶界易发生断裂。
3.粗组织遗传:马氏体、贝氏体、魏氏体等组织为粗马氏体的奥氏体化钢件重新奥氏体化时，缓慢加热至常规淬火温度，直至更低，奥氏体晶粒仍为粗组织遗传现象。
为了消除粗糙组织的遗传性，可以采用中间退火或多次高温回火。
弹簧过热当加热温度过高时，不仅奥氏体晶粒变粗，而且晶界局部氧化或熔化，使晶界弱化。
钢的过烧性能严重恶化，淬火时产生裂纹。
烧焦的组织无法恢复，只能报废。
因此，工作时应避免过热。
弹簧脱碳和氧化当钢被加热时，表面层的碳与介质(或大气)中的氧、氢、二氧化碳和水蒸气发生反应，降低了表面层的碳浓度。
这叫做脱碳。
淬火钢淬火后表面硬度、疲劳强度和耐磨性降低，表面形成的残余拉应力容易在表面形成网状裂纹。
在加热过程中，钢表面和元素上的铁和合金与介质(或大气)中的氧、二氧化碳和水蒸气发生反应形成氧化膜的现象称为氧化。
高温(一般在570度以上)后，工件尺寸精度和表面亮度下降，氧化膜淬透性差的钢件容易软化。
为了防止氧化和减少脱碳，工件的表面涂层被密封并在不锈钢箔包装中加热，在盐浴炉中加热，在保护气氛中加热(如纯净的惰性气体，在炉中控制碳势)，火焰燃烧器。
(使炉内气体还原)弹簧氢脆高强度钢在富氢气氛中加热时塑性和韧性下降的现象称为氢脆。
钢中马氏体组织形态、稳定化
合金成分和温度决定滑移变形和孪生变形的临 界分切应力的大小，因而决定马氏体的亚结构和形 态，即滑移变形和孪生变形的临界分切应力大小是 控制马氏体亚结构及其形态的因素。
图10.26 滑移和孪生的临界分切应力与温度的关系
若T0′位于Ms～Mf之间，
片状马氏体内有许多相变孪晶，孪晶接合部分 的带状薄筋称为中脊，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5nm，一般不扩展到马氏体边界上， 在马氏体片边缘区域则为复杂的位错组列。
根据亚结构的差异，可将片状马氏体的亚结 构分为以中脊为中心的相变孪晶区（中间部分） 和无孪晶区（片的周围部分，存在位错）。
1）化学成分 母相奥氏体的化学成分是影响马氏体形态及
其内部亚结构的主要因素，其中尤以碳含量最为重 要。在Fe-C合金中
0.3％C以下
板条状马氏体
0.3～1.0％C
板条状和片状的混和组织
1.0％C以上
片状马氏体
马氏体 形态与 含碳量 的关系
0.2%C
0.45%C
1..2%C
在其它合金元素中:
凡能缩小γ相区的均能促使得到板条状马氏体；凡 能扩大γ相区的将促使马氏体形态从板条状转化为 片状。
相邻马氏体板条一般以小角晶界相间，也可 以呈孪晶关系，呈孪晶关系时板条间无残余奥氏 体存在。
亚结构：马氏体板条内具有高密度位错，其密度约 为0.3～0.9×1012cm-2，与剧烈冷作硬化的铁相似， 有时也会有少量相变孪晶。 位向关系：在一个马氏体板条群内，马氏体与奥氏 体的位向关系均在K-S和西山关系之间，并以处于 二者之间的G-T关系最多。
转变量减少了δ（δ＝M1－M2）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
盈■础
］目叠Ⅷ
Ｌ一
ｔ
Ｊ ‘～。
目１－ｍ柙盘的娘怔ｍ察（棚５０℃（ｂ）７９０℃（ｃ）８３０℃（ｄ）８６０粥器龆镯掘甚（ｇ）９３０℃
幽２舆＆佧目＃’ｒ均＾Ｍ’ＪｎＩ热组织遗传及再结晶晶粒细化
作者： 作者单位： 刘璐， 杨志刚， 张弛 清华大学材料系先进材料教育部重点实验室，北京 100084
ＩＯ
（外惶化）所引起的冉结品一样．该相变储能引茳ｒ奥氏体的自发再结品。口艟再结品形成了 球状奥氏体品粒井取代原有的引状舆氏体．消除组织遗传．细化了奥氏体品粒。奥氏体的相 变温度与其ｎ发再编品韧始温度相著约７０ ８０℃。由此可虻，奥氏体品粒的变化，小仪受 界向能影响，还受相变艘化引起的畸变能影响。 参考文献 ［１１ Ｂ且ｃａ胪ＢｃＫＨ自著．五罗以锋译钢的组织遗传性北京：机械Ｉ业ｊＩ：版社，１９８０：２５ 【２］Ｎｏｂｕｏ ＮＡＫＡＤＡ，Ｔｏｓｈｉｈｉｍ ＴＳＵＣＨＷＡＭＡ，Ｓｅｔｓｕｏ ＴＡＫＡＫＩ，Ｓｈｕｊｉ ＨＡＳＨＩＺＵＭＥ ＩＳＵ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００７；４７（１ ０）：１５２７ 【３】ＳｅｉｉｃｈｉＷＡＴＡＮＡＢＥ，Ｔａｔｓｕ∞ＫＵＮＩＴＡＫＥ Ｔｅｔｓｕ－ｔｏ—Ｈａｇａｎｅ，１９７５；６１：９６ ［４】ＳｈｏｉｃｈｉＭＡＴＳＵＤＡ，ＹｏｓｈｉｈｉｒｏＯＫＡＭＵＲＡ俺““＿ｔｏ－Ｈａｇａｎｅ，１９７４；６０：２２６ 『５１符Ｋ璞金牙嘉如ｉ醒１９７９；１０：１
固态相变
０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ马氏体钢的组织遗传及再结晶晶粒细化
刘璐，杨志刚，张弛 （清华大学材料系先进材料教育部重点实验室，北京１０００８４）
通讯联系人：杨；基刚，Ｅ－ｍａｉ ｌ：ｚｇｙａｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃａ 逆加热相变是细化钢铁材料晶粒尺寸的有效手段之一。而非平衡组织在加热过程中极易 出现粗人品粒并具有强烈的组织遗传性。钢中的组织遗传¨’２１是指原始为１｜平衡组织（马氏 体、贝氏体、魏氏体等）的钢在一定加热条件－卜．所形成豹奥氏体品粒继承或恢复原始粗人晶 粒的现象。这使粗人的奥氏体品粒难于细化，导致钢的力学性能明显降低。前人的研究ｊＩ：作 多集中在‘『：艺试验，制定合适的热处理制度以消除组织遗传性达到细化品粒的目的，缺乏对 组织遗传机理进行系统研究，对丁组织遗传的产生机理还存在争议。文献［３］提出变体限制 机理，作者认为对丁含渗碳体的钢种，在加热转变过稃中，渗碳体，马氏体，奥氏体间受位 向关系的限制，形成晶体学位向一致的奥氏体：文献［４，５］认为奥氏体以切变模式由马氏体 形成，并与马氏体保持Ｋ—Ｓ晶体学关系，该取向关系是导致组织遗传的直接原冈。 本文利．Ｈｊ共焦激光扫描显微镜原位动态观察０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ马氏体钢加热过程中的组织 演化，直观揭示了组织遗传现象，系统研究了该钢在１０℃／ｍｉｎ加热速率下加热转变过程中 的组织遗传机理以及奥氏体白发再结品行为。 实验所用０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ马氏体钢的相变点瓜和瓜分别为５２８和８３０℃。在１２００℃进 行保温５ ｈ的均匀化处理，其原奥氏体品粒平均直径约为１８０ ｕｍ，具有粗人晶粒。将该试 样放入共焦激光扫描显微镜的金相加热炉内，以１０℃／ｍｉｎ的升温速度加热至１０００＂１２，利 用显微成像系统，观察试样在加热过程中显微组织的变化，同时导入微机视频文件。 图ｌ所示为０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ马氏体钢原位加热过程中的相变及组织演化。在加热过程中形 成的奥氏体具有针状形貌（图１（ａ），（ｂ）），并在相变完全结束之后恢复原始粗人品粒。与图ｌ 对应的奥氏体品粒平均直径与加热温度的关系如图２所示。随着温度升高，奥氏体晶粒尺寸 逐渐减小，在８６０—８８０℃变化不人，当温度升至９１３℃后，奥氏品粒尺寸急剧减小，并有 人量细小品粒在奥氏体品界处生成，如图１（ｆ）中箭头所示，由于这些细小品粒生成于奥氏 体单相区内，推断其来源于奥氏体相的白发再结晶。随温度进一步提高到９３０℃，奥氏体 晶粒尺寸缓慢减小。继续提高加热温度，试样的显微组织变得模糊不清，对观察造成一定影 响。 根据本文实验结果进一步分析，可得出０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ马氏体钢组织遗传性的形成机理： 作为高合金钢，在加热过程中合金元素析出、扩散并沉积丁马氏体扳条问，巩ｌｉＩｉＩ了马氏体板 条的品体学关系。当加热温度达剑瓜以上时，奥氏体析山于板条边界，板条界是小角度品 界，奥氏体与两侧组织均形成共格界面，冈形核功较小，优先在板条间形核，由于共格界面 活动性较差，奥氏体沿板条方向Ｋ人，表现出针状形貌，相互连接形成针状奥氏体。当加热 温度超过Ａ后，针状奥氏体彼此合并成粗人品粒比重新析出新的位向不同的奥氏体品粒需 要的能髦要少的多，冈此奥氏体恢复原始品粒的人小，形状和位向，出现组织遗传性。针状 奥氏体与原始马氏体之间形成的共格界面是发生组织遗传的直接原冈。 奥氏体白发再结品现象发生在奥氏体单相区内，其驱动力是相变储能。在０６Ｃｒｌ３Ｎｉ４Ｍｏ 钢加热转变过程中，原始马氏体的结构缺陷遗传给了新形成的奥氏体，此外，马氏体一奥氏 体相变引起体积变化和热应力，使材料得剑相变硬化，随着加热温度提高，类似于塑性变形
本文链接：/Conference_7249849.aspx