马氏体相变及其在材料中的应用
第四章 马氏体相变
第四章 马氏体相变随着科学技术的发展和人们对材料性能的要求越来越高，材料相变的研究也成为了一个热门的领域。
其中，固态相变是最为基础和广泛的相变形式之一。
在这其中，马氏体相变是一个相对特殊和有意义的相变过程。
一、马氏体相变的定义和分类马氏体相变，是指在含碳钢中，当钢经过一定的热处理过程后，在室温下形成一种具有变形性能的组织结构。
其核心原理是在高温下形成一种奥氏体，然后通过快速冷却过程，在室温下形成一种具有弹性、变形及塑性的马氏体组织结构。
根据马氏体相变的不同起始组织结构，其可以分为两种类型：一类是由完全奥氏体组成的马氏体相变，另一类是由贝氏体（以及在贝氏体上产生马氏体）组成的马氏体相变。
1.完全奥氏体马氏体相变当钢经过高温处理后，在其细小的晶粒中，完全转化为奥氏体组织。
通过钢的快速冷却 （通常在水、油、盐水等介质中进行），奥氏体中的部分碳原子被固溶，在马氏体的组织中重新排列，最终形成一种具有高强度和塑性的马氏体组织结构。
这种马氏体相变过程，称为完全奥氏体马氏体相变。
2.贝氏体马氏体相变贝氏体正常情况下是由冷却慢、回火温度低的钢中形成的。
它是由一种由铁与铁素体间化合物构成的细小晶粒组成的组织，这种组织强度比较低，韧性高，且具有较高的弹性变形和形变能力。
当这种钢经过高温处理后，由于组织发生了相变，大量贝氏体消失，而代替它的则是奥氏体组织。
这样在快速冷却的过程中，就会在奥氏体中形成一定数量的针状马氏体组织结构。
二、马氏体相变的影响因素马氏体相变的过程涉及到多个变量和影响因素，其中最重要的一些因素包括：1.冷却速度作为一种固态相变过程，马氏体相变的核心就是快速冷却过程。
通常来说，冷却速度越快，产生的马氏体组织也就越细小，强度也就越高。
2.合金元素含量合金元素在钢制造中有着重要的作用。
它们可以调节钢的合金成分和钢的性能，使钢的性能得到提升。
其中，加入Cr、Ni、Mn等元素可以有效地提高马氏体相变的开始和结束温度，这有利于得到良好的马氏体组织结构。
《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。
马氏体在工程场景的应用
马氏体在工程场景的应用马氏体是一种金属材料的组织结构，在工程领域有广泛应用。
以下是关于马氏体在工程场景的应用的相关参考内容：1. 高强度材料的制备：马氏体转变是一种有效的方法来制备高强度的金属材料。
通过控制金属材料的冷却速度和合金元素的添加，可以使晶体结构转变为马氏体。
采用这种方法制备的高强度材料在航空航天、汽车和建筑等领域中得到广泛应用。
2. 弹性形状记忆合金：马氏体的弹性形状记忆合金，如NiTi合金，可以在变形后通过加热重新获得其原始形状。
这种材料具有大变形能力和良好的回弹性，因此在医疗设备、航空航天和汽车工业中得到了广泛应用。
例如，弹性形状记忆合金可以用于制作支架、植入器械和铰链等医疗器械，用于治疗心脏病和骨骼疾病。
3. 变压器冷却系统：马氏体转变也可以应用于电力变压器的冷却系统中。
当电力变压器过载时，冷却系统中的马氏体会发生相变，吸收大量热量并释放出来。
这可以有效地保持变压器的工作温度在安全范围内，防止变压器过热损坏。
因此，马氏体在电力行业中的应用对于电力系统的安全和可靠运行至关重要。
4. 金属陶瓷复合材料：马氏体和陶瓷材料的复合可以制备出具有良好力学性能和耐磨性的金属陶瓷复合材料。
这种复合材料具有较高的韧性和硬度，能够抵抗高温、高压、腐蚀和磨损等不良环境条件。
因此，在化工、航空航天、机械和建筑等领域中广泛应用。
5. 运动控制系统：马氏体也可以应用于运动控制系统中。
通过改变马氏体材料的形状或长度，可以实现精确的机械运动控制。
这种应用在机器人、自动化设备和精密仪器等领域中具有重要作用。
总结起来，马氏体在工程场景的应用非常广泛，包括高强度材料制备、弹性形状记忆合金、变压器冷却系统、金属陶瓷复合材料和运动控制系统。
这些应用都展示了马氏体在提高材料性能、实现精确控制和改善系统性能方面的独特潜力。
不锈钢的马氏体相变
不锈钢的马氏体相变不锈钢是一种在各种环境条件下都具有高度耐腐蚀性的合金。
其名称源于其成分中含有的高比例铬元素，这有助于防止材料在暴露于氧气和其他腐蚀性物质时发生氧化。
不锈钢根据其微观结构，可以分为不同的类型，其中最常见的是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢。
马氏体相变是金属材料的一种重要现象，尤其是不锈钢。
在本文中，我们将深入探讨不锈钢中的马氏体相变，包括其定义、影响因素以及与不锈钢性能的关系。
一、马氏体相变的定义马氏体相变是一种固态相变过程，发生在铁基合金中，特别是在不锈钢中。
当温度降低时，奥氏体不锈钢会通过马氏体相变转变成一种硬且脆的同素异形体，称为马氏体。
这种转变是热力学上的自发过程，通常伴随着体积的膨胀和磁性的改变。
二、马氏体相变的影响因素1. 温度：马氏体相变通常在特定的温度以下发生。
对于大多数不锈钢，这个温度大约在200°C至300°C之间。
2. 合金成分：不同类型的不锈钢具有不同的马氏体相变温度。
这主要取决于其合金成分，特别是碳和其他合金元素的比例。
3. 应力和应变：应力和应变状态也会影响马氏体相变。
例如，淬火可以提高材料的硬度，这是由于马氏体相变和随后的组织结构变化。
三、马氏体相变与不锈钢性能的关系马氏体相变对不锈钢的性能有重要影响，主要包括以下几个方面：1. 机械性能：马氏体相变会导致不锈钢的硬度增加，从而提高其耐磨性和耐腐蚀性。
然而，这也可能导致材料变脆，特别是在较低温度下进行淬火处理时。
2. 耐腐蚀性：马氏体相变对不锈钢的耐腐蚀性有双重影响。
一方面，由于硬度增加，材料更难以被腐蚀；另一方面，淬火处理可能会在材料表面形成微裂纹，从而降低耐腐蚀性。
3. 磁性和热性能：马氏体相变还影响不锈钢的磁性和热性能。
例如，某些类型的马氏体不锈钢具有高磁导率，这在某些应用中是有利的。
此外，马氏体相变也影响不锈钢的热导率和热膨胀系数。
四、不锈钢中马氏体的应用场景由于马氏体相变对不锈钢的性能有显著影响，这种相变在许多应用场景中都得到了利用。
马氏体转变
马氏体相变的
分子动力学模拟
200,000 Zr atoms 1024-node Intel Paragon XP/S-150
六. 不同材料中的马氏体转变 1. 有色合金 许多有色合金也存在马氏体转变。 马氏体外形基本上仍属条片状，金相形貌与铁基 马氏体有区别。 马氏体亚结构多为层错和孪晶，极少有位错型。
' '
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，此时
ΔGγ→α′
ΔGγ→α’ = 0
ΔGγ→α’ 称为马氏体相 变驱动力。 Ms T0 Gα′ Gγ T
自由焓——温度曲线
2. 转变温度Ms和Mf 相变驱动力用来提供切变能 量、亚结构畸变能、膨胀应变 能、共格应变能、界面能等， 所以要有足够大相变驱动力。 Ms为马氏体转变起始温度， 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（临界驱动力）时的温度。 Mf为马氏体转变终了温度。 T
（3） 其它形貌马氏体 在高碳钢，高镍Fe-Ni-C合金中， 或在应力诱发作用下，会形成蝶 状马氏体。 呈V形柱状，成片出现。 两翼的惯习面为{225}γ，夹角 为136°，结合面为{100}γ。 位向关系为K-S关系。
蝶状马氏体 {100}γ
晶内亚结构为位错，无孪晶。
136°
蝶状马氏体示意图
(155)
(321) 和 (332) 之间
{111} {133} {8，8，11}β {344}β {344}β {100}β
2. 无机材料 1963年Wolten根据ZrO2中正方相t→单斜相m的转 变具有变温、无扩散及热滞的特征，将这种转变称 为马氏体转变，ZrO2中的t→m相变还表现出表面浮 凸及相变可逆的特点。 在无机和有机化合物、矿物质、陶瓷以及水泥的 一些晶态化合物中也有切变型转变。如压电材料 PbTiO3、BaTiO3、及K(Ta、Nb)O3等钙钛氧化物高 温顺电性立方相→低温铁电性正方相的转变；高温 超导体YBaCu2O7-x高温顺电相→超导立方相的转变 均为马氏体转变。
马氏体相变的体积效应
马氏体相变的体积效应全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：马氏体相变是金属材料中常见的一种相变现象，它涉及到原子在晶格中的重新排列，从而改变材料的性能。
与晶体结构的改变相伴随的是体积的变化，这就是马氏体相变的体积效应。
在材料科学和工程中，研究马氏体相变的体积效应具有重要的理论和应用价值。
体积效应是马氏体相变的一个重要特征，它与马氏体形成的过程密切相关。
当金属材料经历马氏体相变时，原子的重新排列会引起晶格结构的变化，从而导致材料的体积发生变化。
一般来说，当金属从奥氏体相变为马氏体时，其体积会发生收缩；而当金属从马氏体相变为奥氏体时，其体积会发生膨胀。
这种体积效应的发生是由于马氏体和奥氏体的晶格结构不同而引起的。
体积效应在工程实践中具有重要的应用价值。
一方面，通过控制马氏体相变的体积效应，可以实现金属材料的形状记忆功能，从而设计出具有特定形状变化能力的金属构件。
体积效应还可以用于调控金属材料的力学性能，例如提高材料的强度和硬度。
研究马氏体相变的体积效应对于开发新型金属材料和提高材料性能具有重要意义。
除了在金属材料中的应用外，马氏体相变的体积效应还在其他材料领域有着广泛的研究和应用。
形状记忆合金是利用马氏体相变的体积效应设计制造的一类新型材料，在医疗器械、航空航天和汽车等领域有着广泛的应用。
马氏体相变的体积效应还被用于传感器、致动器和微机器人等微纳米器件的设计和制造中。
马氏体相变的体积效应是材料科学和工程中一个重要的研究课题，它具有广泛的应用前景和理论意义。
通过深入理解马氏体相变的体积效应，可以为材料设计和性能调控提供有力支撑，推动材料科学的发展和创新。
以上是关于【马氏体相变的体积效应】的一些基本介绍，希望对您有所帮助。
如果还有其他问题，欢迎继续咨询。
谢谢！第二篇示例：马氏体相变是固体中晶体结构的一种重要变化，它在金属材料的研究领域中占有重要地位。
在金属中，当温度发生变化时，晶体结构会发生相变，从而引起材料的性能变化。
钛合金中的马氏体相变分享资料
•
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。
热处理原理之马氏体转变
马氏体转变过程中，存在熵变，熵变与热力学第二定律有关。
马氏体转变的相变驱动力与热力学关系
温度
温度是影响马氏体转变的重要因素之一 ，温度的升高或降低会影响马氏体的形 成和转变。
VS
应力
应力也是影响马氏体转变的因素之一，应 力可以促进或抑制马氏体的形成和转变。
马氏体转变过程中的热效应与热力学关系
马氏体转变的种类与形态
板条状马氏体
01
02
03
定义
板条状马氏体是一种具有 板条状结构的马氏体，通 常在低合金钢和不锈钢中 形成。
形态
板条状马氏体由许多平行 排列的板条组成，每个板 条内部具有单一的马氏体 相。
特点
板条状马氏体具有较高的 强度和硬度，同时具有良 好的韧性。
片状马氏体
定义
片状马氏体是一种具有片 状结构的马氏体，通常在 高速钢和高温合金中形成 。
这种转变主要在钢、钛、锆等金属及 其合金中发生，常温下不发生马氏体 转变。
马氏体转变的特点
01
马氏体转变具有明显的滞后效应，转变速度与温度 和时间有关。
02
转变过程中伴随着体积的收缩或膨胀，并伴随着能 量的吸收或释放。
03
马氏体转变过程中晶体结构发生改变，但化学成分 基本保持不变。
马氏体转变的应用
06
相关文献与进一步阅读建议
主要参考文献列表
01
张玉庭. (2004). 热处理工艺学. 科学出版社.
02
王晓军, 王心悦. (2018). 材料热处理技术原理与应用. 机械 工业出版社.
03
周志敏, 纪松. (2019). 热处理实用技术与应用实例. 化学工 业出版社.
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马氏体相变的名词解释
马氏体相变的名词解释马氏体相变是固态材料在经历加热后，发生固态相变形成马氏体的一种自发性相变过程。
这个过程是由于固态材料中的结构发生了变化，从而导致其宏观性质发生显著改变。
马氏体相变是一种重要的材料科学研究领域，具有广泛的应用价值，特别是在材料加工、制造以及机械、电子等领域。
马氏体是一种具有特殊晶体结构的金属或合金相。
通过马氏体相变，材料的原子排列发生变化，从立方晶系转变为正交晶系，这种转变导致了材料在微观尺度上的形变。
马氏体相变在材料中的应用包括增加材料的硬度、降低材料的延展性、改变材料的导电性等。
马氏体相变过程可以通过控制材料的组成、冷却速率以及外加应变等手段来实现。
根据不同的材料组成和处理方式，马氏体相变可以分为多种类型，如亚稳的马氏体相变、稳定的马氏体相变等。
亚稳的马氏体相变具有可逆性，即可以通过加热使马氏体再次转变为原有的相，而稳定的马氏体相变则是不可逆的，材料无法通过加热来回复到原有的相。
马氏体相变的研究在金属、合金和陶瓷等材料中广泛进行。
研究者们通过实验和理论模拟等方法，探索材料的晶体结构和其相变机制。
他们研究材料的组成、热处理条件以及外部应力对马氏体相变的影响，并尝试开发新的材料设计和加工方法来改变马氏体相变的性质。
在材料科学领域，马氏体相变被广泛应用于制造高强度材料、形状记忆合金和超弹性材料等。
高强度材料通过马氏体相变提高了材料的硬度和强度，在制造领域具有重要的应用价值。
形状记忆合金则是一种具有记忆效应的特殊合金材料，可以通过马氏体相变来实现形状的记忆和恢复。
超弹性材料具有很高的弹性形变能力，可以通过马氏体相变来实现材料的超大形变。
总结来说，马氏体相变是固态材料在加热过程中发生的一种自发性相变，其通过改变材料的晶体结构和原子排列来实现材料性能的改变。
马氏体相变对于材料科学的发展具有重要的意义，它在材料制造、加工以及电子等领域的应用也呈现出广阔的前景。
研究者们将继续在这一领域进行深入研究，以推动材料科学的发展和创新。
概述20钢马氏体相变的意义
概述20钢马氏体相变的意义
20钢马氏体相变是指在一种特殊的钢材中，当它经过加热处理后，在冷却过程中会发生从奥氏体晶格结构向马氏体晶格结构的相变。
这个相变过程具有重要的意义：
1. 提高钢材的硬度和强度：马氏体相是一种具有较高硬度和强度的金属晶体结构。
通过20钢的加热处理和马氏体相变，可以在普通碳钢中形成马氏体组织，从而显著提高钢材的硬度和强度。
这使得20钢在机械工程和结构工程中得到广泛应用，例如制造车轴、机械零部件等。
2. 改善钢材的耐磨性和耐腐蚀性：马氏体相的钢材具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
通过20钢马氏体相变的加工工艺，可以增加钢材的表面硬度，提高其耐磨性能，这在制造刀具、轴承等需要耐磨性能的领域具有重要应用。
此外，由于马氏体相具有较高的抗腐蚀性，20钢也常用于需要抗腐蚀性能的环境中，比如海洋工程、化工容器等领域。
3. 增加钢材的可塑性：通过适当的热处理工艺，20钢可以通过调控马氏体相变得到一定的可塑性。
这使得20钢在冷冲压成形和塑性成形等加工过程中更容易变形和塑性变形，提高了钢材的可锻性和可塑性，便利了钢材的加工和成形过程。
4. 控制钢材的组织和性能：通过调节20钢的加热和冷却过程以及所用的工艺参数，可以精确控制钢材的相变组织和性能。
这使得20钢可以根据不同的产品要求进行定制化加工，以满足不同领域的需求。
总的来说，20钢马氏体相变的意义在于提高钢材的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，增加可塑性，并可根据需求精确控制钢材的组织和性能，广泛应用于机械工程、结构工程、刀具制造、海洋工程等领域。
马氏体在工程场景的应用
马氏体在工程场景的应用马氏体是一种可以通过加热和快速冷却来形成的金属结构相变，具有良好的强度和韧性，因此在工程场景中有广泛的应用。
下面是关于马氏体在工程场景中的应用的一些相关参考内容：1. 马氏体阻尼器：马氏体的形成和消失过程伴随着晶粒的相交换，从而改变材料的硬度和弹性模量。
这种相变行为可以应用在阻尼器的设计中，用以减少工程结构的振动和冲击。
例如，在高速铁路的列车车身设计中，可以采用马氏体阻尼器来减少列车在高速行驶时的振动，提高乘坐舒适度。
2. 马氏体不锈钢：马氏体不锈钢是一种通过添加合金元素和控制冷却速度来实现马氏体相变的特殊不锈钢。
相比传统的奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢具有更高的强度和韧性，可以在更恶劣的环境下使用。
因此，马氏体不锈钢在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用，例如用于制作航空发动机的涡轮叶轮和汽车发动机的排气系统。
3. 马氏体晶体管：马氏体晶体管是一种通过马氏体相变来控制电流的开关。
在马氏体晶体管中，通过改变外界的温度或应力来控制晶体管的导通与阻断，实现数字电路的开关功能。
这种马氏体晶体管可以在极端的温度和压力下工作，因此在航天器、深海探测器等特殊环境下的电子设备中有重要的应用。
4. 马氏体形状记忆合金：马氏体形状记忆合金是一种可以在温度或应力变化的作用下实现形状记忆效应的材料。
马氏体形状记忆合金在工程领域中有广泛应用，例如用于制作医疗器械、航空航天设备、汽车零部件等。
其中，医疗器械领域的应用包括心脏支架、动静脉血管支架等。
在动力机械领域，马氏体形状记忆合金可以用于制作活门、阀门等。
5. 马氏体相变储能技术：马氏体相变储能技术是一种利用马氏体相变的吸热和放热特性来实现能量的存储和释放的技术。
马氏体相变储能技术在太阳能热利用、能量存储和电力调峰等领域有潜在的应用。
例如，在太阳能热利用中，可以利用马氏体储能技术将太阳能转化为热能，并在需要时释放出来，实现持续的供热和制冷。
综上所述，马氏体在工程场景中有许多重要的应用。
马氏体转变及其应用
马氏体转变及其应用钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散性分解，在较低的温度下发生的无扩散型相变为马氏体转变。
马氏体转变是钢件热处理强化的主要手段。
因此，马氏体转变的理论研究与热处理生产实践有着十分密切的关系。
1 马氏体转变的特点1.1 马氏体相变是无扩散型相变因为相变前后化学成分不变，新相(马氏体)和母相(奥氏体)碳的质量分数相同，只是晶格结构由面心立方晶格转变成了体心立方晶格而且马氏体相变可以在-196℃—-296℃低温下进行,这样低的温度原子扩散极困难,所以相变不可能以扩散方式进行，因此马氏体相变过程中，原子有规则移动，原来相邻的原子相变以后仍然相邻，原子不发生扩散就可以发生马氏体相变。
1.2 切变共格和表面浮凸现象人们早就发现，在高碳钢样品中产生马氏体转变之后，在其磨光的表面上出现倾动，形成表面浮凸。
这个现象说明转变和母相的宏观切变有着密切关系。
马氏体形成是以切变的方式实现的，同时马氏体和奥氏体之间界面上的原子是共有的，既属于马氏体，又属于奥氏体，而且整个相界面是互相牵制的，这种界面称为“切变共格”界面。
1.3 马氏体转变是在一个温度范围内形成就马氏体相变而言，不但在快冷的变温过程中有马氏体相变，而且在等温过程中，也有等温马氏体产生，如Fe - Ni26 - Cu3 合金所能发生等温马氏体相变，但钢的马氏体相变是在一个温度范围内形成的。
当奥氏体被冷却到Ms点以下任一温度时，不需经过孕育，转变立即开始，转变速度极快，但转变很快就停止了，不能进行到终了，为了使转变继续进行，必须降低温度，也就是说马氏体是在不断降温条件下才能形成。
这是因为在高温下母相奥氏体中某些与晶体缺陷有关的有利位置，通过能量起伏和结构起伏，预先形成了具有马氏体结构的微区。
这些微区随温度降低而被冻结到低温，在这些微区里存在一些粒子，这些粒子在没有成为可以长大成马氏体的晶核以前我们叫它核胚。
从高温冻结下来的核胚有大有小，从经典的相变理论可知:冷却达到的温度愈低，过冷度愈大，临界晶核尺寸就愈小，当奥氏体被过冷到某一温度时,尺寸大于该温度下的临界晶核尺寸的核胚就成为晶核，就能长成一片或一条马氏体。
钛合金中的马氏体相变 ppt课件
• 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
钛合金中的马氏体相变
• 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
2012730047
钛合金中的马氏体相变
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。
马氏体不锈钢的研究与应用
马氏体不锈钢的研究与应用马氏体不锈钢是一种具有优良耐腐蚀性和机械性能的金属材料。
它的主要特点是在经过适当的加热处理后，通过马氏体相变来获得高强度和耐腐蚀性能。
马氏体不锈钢的研究和应用广泛涉及到材料科学、冶金工程、机械制造、航空航天等方面。
马氏体不锈钢的研究起源于对传统奥氏体不锈钢的改进。
奥氏体不锈钢是最早被广泛应用的不锈钢材料之一，它具有良好的耐腐蚀性，但在力学性能方面相对较弱。
为了提高不锈钢的强度和硬度，研究人员开始尝试通过控制合金元素的含量和加热处理的方法来改变不锈钢的组织结构，从而获得更高的强度。
马氏体不锈钢的研究成果主要体现在两个方面：一是合金元素的优化设计，二是加热处理的工艺控制。
马氏体不锈钢的合金元素设计主要通过添加合适的元素来调节不锈钢的组织结构和相变行为。
一般来说，马氏体不锈钢的合金元素包括铬、镍、钼等。
其中，铬是增加不锈钢耐腐蚀性的主要元素，镍和钼是提高不锈钢强度和硬度的关键元素。
此外，还可以通过添加锰、氮等元素来调节马氏体相变的温度和速度，进一步优化不锈钢的组织和性能。
马氏体不锈钢的加热处理是实现高强度和耐腐蚀性能的关键步骤。
加热处理的目的是通过控制材料的冷却速率来实现马氏体相变和组织转变。
一般来说，加热处理包括两个步骤：首先是固溶退火，通过高温处理使合金元素溶解于基体，消除材料内部的应力和缺陷；然后是快速冷却，通过控制冷却速率来形成马氏体组织。
这种冷却方式可以通过水淬或油淬等方法来实现。
马氏体不锈钢的应用范围非常广泛。
首先，在航空航天领域，马氏体不锈钢因其优良的强度和耐腐蚀性能被广泛应用于制造涡轮叶片、燃气涡轮、航空发动机等关键部件。
其次，在海洋工程领域，马氏体不锈钢能够抵御海水腐蚀，因此被广泛应用于建造船舶、海底油气管道和海洋平台等设施。
此外，在化工、食品加工、医疗等领域，马氏体不锈钢也被广泛应用于制造容器、管道、仪器设备等。
总之，马氏体不锈钢的研究和应用为改进传统不锈钢材料的性能提供了新思路和技术途径。
马氏体相变的基本特征
马氏体相变的基本特征引言马氏体相变是指固体材料经过快速冷却或机械应力作用后，在普通的冷处理条件下发生的晶体结构相变现象。
马氏体相变具有广泛的应用背景，在材料科学和工程领域具有重要的意义。
本文将从马氏体相变的定义、形成机理、基本特征以及应用方面进行探讨。
马氏体相变的定义马氏体相变是指固体材料在冷却过程中经历组织相变，从高温相变为低温相的过程。
这种相变过程是一种固态相变，属于无序到有序的结构转变，通常发生在低温下。
马氏体相变的特点是快速、均匀和可逆的。
马氏体相变的形成机理马氏体相变的形成机理主要涉及晶格畸变、原子扩散和位错运动等过程。
通常情况下，当固体材料经历冷却过程时，晶格会发生畸变，从而形成新的有序结构。
这种畸变能够通过原子的扩散来进行传播，并且位错运动也会促进马氏体相变的形成。
马氏体相变的基本特征马氏体相变具有以下几个基本特征：1.快速性：马氏体相变是一个快速的相变过程，通常在毫秒至微秒的时间尺度内发生。
这种相变速度快的特点使得马氏体相变在某些应用中具有重要意义，比如形状记忆合金。
2.可逆性：马氏体相变是可逆的，即当加热到一定温度时，马氏体又会重新转变为高温相。
这种可逆性使得马氏体材料可以多次进行相变过程，具有重复使用的特点。
3.形状记忆效应：马氏体相变材料具有形状记忆效应，即在经历应力作用后，材料可以保持其原来的形状。
这种形状记忆效应使得马氏体相变材料在机械领域有广泛的应用，比如医疗器械和航空航天。
4.结构转变：马氏体相变是由无序的高温相向有序的低温相转变的过程。
在相变中，晶格结构会发生改变，从而影响材料的力学性能和磁性能等。
马氏体相变的应用马氏体相变具有广泛的应用背景，主要包括以下方面：1.形状记忆合金：马氏体相变材料在形状记忆合金中有广泛的应用。
形状记忆合金可以通过调控温度或应力来改变其形状，并且具有良好的可逆性和稳定性。
这种特性使得形状记忆合金在医疗器械、汽车工业和航空航天等领域有广泛的应用。
蒙乃尔合金 马氏体相变
蒙乃尔合金马氏体相变蒙乃尔合金是一种经过特殊处理的钛基合金，具有高硬度、耐腐蚀、耐高温等优良性能。
而马氏体相变则是蒙乃尔合金中一种重要的热处理工艺，能够显著改善合金的机械性能和热稳定性。
本文将从蒙乃尔合金的基本特性、马氏体相变原理、热处理工艺以及应用领域等方面展开探讨，为读者深入了解蒙乃尔合金和马氏体相变提供参考。
一、蒙乃尔合金的基本特性蒙乃尔合金是一种钛合金，主要成分包括钛、锆、铝、钒等元素。
这些元素的添加使得蒙乃尔合金具有优异的机械性能和耐腐蚀性能，尤其在高温环境下表现出色。
此外，蒙乃尔合金还具有良好的可加工性和焊接性，被广泛应用于航空航天、船舶制造、化工等领域。
二、马氏体相变原理马氏体相变是指在合金中通过热处理使奥氏体转变为马氏体的过程。
在蒙乃尔合金中，通过控制合金中的合金元素含量和热处理温度，可以实现马氏体相变。
马氏体相变可以显著提高合金的硬度和强度，并同时保持一定的塑性。
三、蒙乃尔合金的热处理工艺蒙乃尔合金的热处理工艺主要包括固溶处理和时效处理。
固溶处理是将合金加热到一定温度，使合金中的固溶相完全溶解，然后快速冷却至室温。
时效处理则是在固溶处理后，将合金加热到较低的温度，保持一定时间后进行冷却，以实现马氏体相变。
四、蒙乃尔合金的应用领域由于蒙乃尔合金具有优异的性能和热处理特性，被广泛应用于航空航天、汽车制造、海洋工程和化工等领域。
在航空航天领域，蒙乃尔合金被用于制造发动机零部件、航天器结构件等，能够满足高温、高压等苛刻的工作环境要求。
在汽车制造领域，蒙乃尔合金被用于制造发动机缸体、曲轴等关键部件，提高了汽车的耐磨性和抗腐蚀性。
综上所述，蒙乃尔合金通过马氏体相变热处理可以显著提高合金的机械性能和热稳定性，被广泛应用于各个领域。
随着科技的不断发展，相信蒙乃尔合金和马氏体相变技术将在未来发挥越来越重要的作用，为人类创造更加美好的生活。
马氏体强化效应
马氏体强化效应
马氏体强化效应是指利用马氏体相变来强化金属材料的方法。
马氏体强化效应的实现主要依赖于以下四个强化原理：
1.固溶强化：马氏体中溶有过饱和的碳和合金元素，产生很强的固溶强化效应，可以显著提高材料的强度和硬度。
2.位错强化：马氏体形成时产生高密度位错，位错强化效应很大，可以阻碍位错运动，进一步提高材料的强度和硬度。
3.细晶强化：奥氏体转变为马氏体时，形成许多极细小的、取向不同的马氏体束，产生细晶强化效应，可以使材料具有更高的强度和硬度。
4.析出强化：淬火后回火，马氏体中析出细碳化物粒子，间隙固溶强化效应大大减小，但产生强烈的析出强化效应，可以使材料具有更好的耐磨性和疲劳强度。
在钛合金中，马氏体强化的效果非常显著。
通过加入马氏体，材料的屈服强度、抗拉强度、韧性和硬度等机械性能都得到了显著提高。
同时，马氏体的数量和形态也会对材料的性能产生影响，一定量的马氏体会提高材料的硬度和强度，而过多的马氏体则会使材料脆性增加。
因此，通过优化马氏体数量和形态的制备工艺参数，可以获得具有优异机械性能的钛合金材料。
需要注意的是，马氏体强化通常需要在一定温度范围内进行，同时马氏体强化的效果还受到材料成分、制备工艺和环境条件等因素的影响。
因此，在应用马氏体强化方法时，需要综合考虑材料的成分、
制备工艺和环境条件等因素，以实现最佳的强化效果。
第四章 马氏体转变
c轴 第三点阵
§4-2 马氏体转变的主要特征
• • • • • • • 概述 一、切变共格和表面浮凸现象 二、无扩散性 三、具有特定的位向关系 四、惯习面的不变性 五、马氏体相变具有一个形成温度范围 六、马氏体转变的可逆性
马氏体相变相对于珠 光体转变，是在低温下进 行的无扩散相变。对于钢 来说，此时不仅铁原子以 及置换型原子不能扩散， 而且间隙型碳原子也较难 以扩散(但尚有一定程度 的扩散)。故马氏体相变 具有一系列不同于扩散型 相变的特征。
第四章 马氏体转变
概述：
1.马氏体转变是由钢经A化后快速冷却抑制其扩散型分解，在降 低的温度下发生的无扩散型相变。M转变是钢件热处理强化的 主要手段，产生马氏体相变的热处理工艺称为淬火。因此，M 转变的理论研究与热处理生产实践有十分密切的关系。
2.由于钢的成分及热处理条件不同，所获得的马氏体形态和亚结 构亦不同，继而对钢的组织和力学性能产生影响。通过对M的 形成规律的了解，可以指导热处理生产实践，充分发挥钢材 潜力。 3.马氏体相变的含义很广泛，不仅金属材料，在陶瓷材料中也发 现马氏体相变。因此，凡是相变的基本特征属于切变共格型 的相变都称为马氏体相变，其相变产物都称为马氏体。
• 1.亚点阵概念 • 并非所有的C 原子都能占据可能位置，这些可能位置可分为 三组，每一组都构成一个八面体，C 原子分别占据着这些八 面体的顶点。由C 原子构成的八面体点阵称为亚点阵。
• c 轴称为第三亚点阵；b 轴称为第二亚点阵；a 轴称为第一 亚点阵。
a轴 第 > 0.0218％ 体心正方 a＝b≠c
若含碳量>> 0.0218％ a≠b≠c c/a>1 但棱边夹角还是90º
c/a>1
上述关系对合金钢也适用，并可通过测定c／a数值 来确定马氏体的碳含量。
压力诱发的马氏体相变
压力诱发的马氏体相变
压力可以诱发物质的相变，包括马氏体相变。
马氏体相变是指材料在经历一定程度的变形后，原有的晶体结构会发生改变，形成相新的晶体结构。
这种相变过程常常伴随着相应的形状记忆效应。
在马氏体相变中，材料会在压力的作用下改变晶体的结构和形状记忆性质。
当一个材料处于压力状态下时，其晶体结构中的原子或离子之间的相对位置会发生变化，从而导致物质的晶体结构发生相变。
这样的相变过程具有可逆性，即当压力卸去时，材料会恢复到原始的晶体结构。
压力诱发的马氏体相变在应用上具有重要的意义。
一些材料，如马氏体形状记忆合金，能够通过改变温度和压力来实现形状记忆效应，从而可以应用于许多领域，包括医疗器械、航空航天和机械工程等。
通过压力诱发的马氏体相变，这些材料可以在不同的压力条件下实现形状记忆效应，从而具有更广泛的应用范围。
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马氏体相变及其在材料中的应用摘要：本文综述了马氏体相变的定义、分类、相变特征认识的进程, 以及与马氏体相变密切相关的形状记忆材料的发展。
以及形状记忆效应、铁基合金马氏体研究进展作总结。
对马氏体相变，形状记忆合金的继续研究和应用作了展望。
关键词：马氏体相变形状记忆合金形状记忆效应1前言马氏体相变定义: 替换原子经无扩散变换位移 (均匀和不均匀形变 )并由此产生形状改变和表面浮突呈不变平面应变特征的一级形核长大型的相变或简单地将马氏体相变称之为替换原子经无扩散切变(原沿相界面作协作运动 )并使其形状改变的相变[1]。
Delaey [2,3]将存在马氏体相变的不同合金系分为 : (l)溶剂原子具有同素异构转变的合金如铁及铁基合金；密排结构间的切变如Co及Co合金、稀土及其合金; (2 )具β相 Hume-Rothery结构及Ni基的形状记忆合金;(3)具有立方-正方(四角)的应力弛豫孪生马氏体的合金, 如镍基、锰基合金及Al5化合物等。
按动力学的不同特征将相变分为变温相变和等温相变；按热力学和相面动态将相变分为热弹性相变半热弹性相变和非热弹性相变。
,2马氏体相变分类马氏体相变动力学特征可分为四类: 变温式、等温式、爆发式和热弹性马氏体相变。
(1)变温马氏体大多数合金系具有变温马氏体相变特征。
如图1所示，成分为C的马氏体点为M s，在冷却过程中，温度降低到 Ms以下发生相变，不断降温,不断转变,转变量取决于冷却到达的温度 Tq。
如图所示,奥氏体冷却到马氏体点 Ms时,开始形成马氏体，其转变量f随着温度的降低而不断增加到达马氏体转变终了点( Mf) 温度时，并没有得到100% 的马氏体，而是尚有残余。
图 1 碳素钢变温马氏体相变动力学曲线多数钢的过冷奥氏体经变温转变形成马氏体，因此钢经淬火至室温时的残留奥氏体由马氏体点Ms、M f 来决定。
当马氏体点低时，Mf在室温以下时,将有较多的残留奥氏体。
如图2所示。
图2碳钢的 Ms 和残留奥氏体量与含碳量的关系(2) 等温马氏体一般的碳素钢、合金钢都是降温形成马氏体，但是某些高碳合金钢，如 GCr15、W18Cr4V，虽然它们主要是降温形成马氏体，但在一定条件下，也能等温形成马氏体。
对轴承钢油淬到室温，再经 100℃等温(Ms～112℃) ，可形成等温马氏体，有三种形成方式:①原有马氏体片的继续长大; ②重新形核长大;③在原有马氏体边上形成。
马氏体的等温形成具有类似于钢的共析分解的动力学特征。
如图3为典型的Fe-Ni-Mn合金等温马氏体转变动力学曲线,呈C曲线特征，可见，在 140℃附近转变速度最快。
图3Fe-Ni-Mn 合金等温马氏体转变动力学曲线图4显示出的等温马氏体(白色)，是轴承钢淬火后于100℃等温10 h所得到的马氏体组织，其中黑色马氏体片是变温马氏体，在等温过程中发生了回火转变[4]。
图 4 轴承钢中的等温马氏体马氏体的等温转变一般不能进行到底，转变到一定量后就停止了。
随着等温转变的进行，马氏体转变引起的体积变化导致未相变的奥氏体发生应变，致使相变阻力增大。
因此，必须增大过冷度，增加相变驱动力，才能使相变继续进行。
马氏体的等温形成，形核需要孕育期，但是长大速度仍然极快。
(3)爆发型马氏体马氏体点低于室温的某些合金，当冷却到一定温度 M B(MB ＜ Ms)时，在瞬间形成大量的马氏体，T -f曲线的开始阶段呈垂直上升的势态，此称爆发型马氏体相变。
(4) 热弹性马氏体热弹性马氏体相变是指马氏体与母相的界面可以发生双向可逆移动。
其形成温度开始形成马氏体，加热时又立刻进行逆转变，相变热特点是:冷却到略低T滞很小。
热弹性马氏体形成的本质性特征是:马氏体和母相的界面在温度降低及升高时，作正向和反向移动，并可以多次反复。
从 M s 降到 M f，再升温到 A s、Af，每一片马氏体都可以观察到形核-长大-停止-缩小-消失这样一个完整的消长过程。
3马氏体相变的特征3.1无扩散性在较低的温度下，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。
马氏体相变与扩散型相变不同之处在于晶格改组过程中,所有原子集体协同位移，每次相对位移量小于一个原子间距，但是位移矢量不同。
马氏体形成结束时成分不变,即无扩散。
变成马氏体晶格( 第一过程)后，间隙于晶格中的碳原子有能力扩散，形成碳原子偏聚区(G．P区)，或扩散进入奥氏体中，则属于第二过程。
3.2 位向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着一定的位向关系。
如上所述，马氏体相变时，原子不需要扩散，只作很小距离( 远远小于一个原子间距) 的移动,新相和母相界面始终保持着共格或半共格连接。
因此,相变完成后，两相之间的位向关系仍然保持着,如 K-S 关系等。
①K-S 关系用 X-射线测出含 1.4% C高碳马氏体和奥氏体之间的位向关系是: {011}α'/ /{111}γ，＜111＞α'//＜101＞γ。
X-射线测定钢中马氏体和奥氏体之间的位向关系均具有 K-S 关系，但不是完全平行，而是存在1° ～3°的偏差[7]。
② G-T 关系Grenniger 和 Troiaon 已精确地测定了 Fe-0.8% ,C-22% Ni 合金的奥氏体单晶中的马氏体的位向，结果发现 K-S关系中的平行晶面和平行晶向实际上略有偏差，为:{011}α'//{111}γ差 1; ＜111＞α' //＜101>γ差2°。
②西山关系西山在 30% Ni的Fe-Ni合金单晶中,发现在室温以上具有 K-S 关系，而在-70 ℃以下形成的马氏体具有下列关系，称为西山关系: {011 } α' / /{111 } γ，＜ 211＞γ//＜110＞α'。
有色合金中,马氏体的惯习面为高指数面，如Cu-Al 合金的β1' 马氏体的惯习面离{113 }β12°。
CuZn 合金马氏体的惯习面为{2，11 ，12}β。
3．3马氏体的精细亚结构马氏体是单相组织，在组织内部出现的精细结构称为亚结构。
低碳马氏体内存在极高密度的位错。
高碳马氏体中主要以大量精细孪晶( 孪晶片间距可达 30 nm) 作为亚结构，也存在高密度位错[5]；有的马氏体中亚结构主要是层错。
有色合金马氏体的亚结构是高密度的层错、位错和精细孪晶。
可见，马氏体从形核到长大，伴生大量亚结构，如精细孪晶，极高密度位错或细微的层错等亚结构。
图5 所示为马氏体中的亚结构照片。
图 5马氏体片中亚结构(a) 缠结位错; (b) 孪晶; (c) 层错(TEM)3.4 相变的可逆性有色金属和合金、部分铁基合金中的马氏体相变具有可逆性，即新旧相界面可逆向移动。
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( M s) ，转变终了的温度标以 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。
如 Fe-Ni 合金的高温相为面心立方相，淬火时转变为体心立方的α'马氏体，加热时，直接转变为高温相γ。
相界面在加热和冷却过程中,可以逆方向移动,原子集体协同地位移 ( 向前或向后)。
这是马氏体相变的一个特点。
马氏体相变的主要特征归纳如下:(1)无(需)扩散性;(2)具有位向关系,以非简单指数晶面为惯习面; (3)马氏体相变具有可逆性，新旧相界面可正反两个方向移动。
除了以上主要特征外,马氏体相变还有表面浮凸、非恒温性等现象。
马氏体转变也有恒温形成的,即等温形成的马氏体。
浮凸是过冷奥氏体表面转变时发生的普遍现象。
因此不宜将表面浮凸、非恒温性等现象作为马氏体相变的特征。
4形状记忆合金形状记忆合金通常是指具有形状记忆效应( Shape Memory Effects,SMEs) 的一类合金。
形状记忆合金除形状记忆性能外，还具有伪(超)弹性特性。
形状记忆合金因其具有形状记忆性能和超弹性，目前已获得广泛应用。
常见的形状记忆合金主要有3 类［6,7］，即 TiNi基、Cu基、Fe基合金。
TiNi 基形状记忆合金因其具有优良的机械性能、腐蚀抗力和生物相容性而被认为是最好的生物材料之一，但其价格昂贵，且难于制备和加，Cu 基形状记忆合金主要包括 Cu-Zn-Al 和Cu-Al-Ni系。
Cu-Zn-Al 合金的优点是价格便宜和容易加工，缺点是过热时易分解为平衡相，并且容易产生马氏体稳定化，以及双程形状记忆效应在几千次循环后易于退化。
Cu-Al-Ni系合金相变温度在80 ～ 200 ℃之间，18R马氏体可以在较高温度下使用，但难于加工。
Fe基形状记忆合金主要有Fe-Pt，Fe-Pd，Fe-Ni-Co 基和 Fe-Mn-Si 基合金。
Fe-Mn-Si 基形状记忆合金是目前比较有工业应用前景的Fe 基形状记忆合金［8］。
形状记忆合金的形状记忆性能是指［9,10］在低于 Ms( 马氏体转变开始温度) 点使合金变形，对变形后的合金进行加热，当温度高于 A f (逆相变结束温度)点时，合金将恢复为变形前的形状的特性; 而伪( 超) 弹性是指在 A f 点以上对合金进行加载，合金因发生应力诱发的马氏体相变而产生一定的应变，当载荷卸除时，应变回复的特性。
可见，形状记忆合金的形状记忆效应和伪( 超) 弹性特性均与合金发生的马氏体相变密切相关，如图6所示［11］。
图6形状记忆效应机制示意图4.1铁基合金马氏体形态Maki［12］总结了铁基合金中的马氏体形态，如图7所示。
目前已报道的α'马氏体形态有板条状( Lath)、蝴蝶状( Butterfly)、( 225) A 型、透镜状 (Lenticular) 、薄片状(Thin Plate) 五种。
图7不同铁基合金中的马氏体形态( a) 板条状，( b) 蝴蝶状，( c) (225 ) A 型片状，( d) 透镜状，( e) 薄片状，( f) 马氏体形状记忆合金中马氏体形态控制也是影响合金形状记忆效应的重要因素。
对于铁基形状记忆合金而言，马氏体形态控制显得更为重要。
铁基形状记忆合金马氏体形态可以看出，所有具有完全恢复或接近完全恢复的形状记忆合金马氏体均呈薄片状，并具备孪晶或者层错微结构。
铁基合金马氏体形态的控制是实现形状记忆效应的重要前提。
4.2 Fe-Mn -Si 系形状记忆合金中的马氏体相变铁基形状记忆合金，Fe-Mn-Si 系合金是至今为止应用前景最好的一种合金。
Fe-Mn-Si 系合金是利用应力诱发马氏体相变的一种形状记忆合金。
Sato 等人［13-14］利用马氏体相体积变化小的特点先后在 Fe-Mn-Si 单晶和多晶中发现了形状记忆效应。
由于利用体积变化小，能抑制滑移变形的相，近三十年开发出了几乎与铜基形状记忆合金具有相同形状记忆效应的 Fe-Mn-Si系合金［15］，该合金系形状记忆合金因其成本低、强度高、具有良好的冷热加工性能而引起人们的广泛关注。