马氏体的组织形态(一).
马氏体组织形态
马氏体组织形态
马氏体是黑色金属材料的一种组织名称，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
其组织形态主要有两种类型：板条状马氏体和片状马氏体。
1、板条状马氏体：
常见于低、中碳钢和马氏体时效钢中，形成温度较高。
由许多束尺寸大致相同、近似平行排列的细板条组成，各束板条之间角度比较大。
具有很高的强度和硬度，较好的韧性，能承受一定程度的冷加工。
2、片状马氏体：
常见于中、高碳钢，以及高镍的Fe-Ni合金中，形成温度较低。
呈双凸透镜状，多数马氏体片中间有一条中脊面，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。
除了这两种常见的形态，马氏体还有其他一些特殊类型，如蝶状马氏体（人字形或角状马氏体）、薄板状马氏体等。
此外，马氏体转变是在一定温度范围内连续进行的，当温度达到Ms点以下，部分奥氏体开始转变为马氏体。
马氏体的三维组织形态在光学显微镜下通常表现为针状（needle-shaped），这也是在一些地方通常描述马氏体为针状的原因。
然而，在金相观察中，马氏体通常呈现二维的针状形态。
其晶体结构为体心四方结构（BCT）。
马氏体组织
马氏体与贝氏体的鉴别
马氏体与贝氏体的鉴别王元瑞（上海材料研究所检测中心，200437）1 马氏体组织形态是一种非扩散型相变，是提高钢的硬度、强度的主要途径。
1.1板条状马氏体（低碳马氏体）：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组织。
亚结构是位错（又称位错马氏体），其形态特征见表1。
1.2片状马氏体（针状马氏体或高碳马氏体）：常见淬火高、中碳钢，高镍的Fe-Ni合金中。
亚结构是孪晶，其形态特征见表1。
表1 铁碳合金马氏体类型及其特征特征板条状马氏体片状马氏体形成温度 Ms＞350℃ Ms≈200~100℃ Ms＜100℃＜0.3 1~1.4合金成分（C%）0.3~1时为混合型1.4~2组织形态板条自奥氏体晶界向晶内平行成群，板条宽度0.1~0.2μ，长度＜10μ，一个奥氏体晶粒内包含几个（3~5）板条群，板条体之间为小角晶界，板条群之间为大角晶界凸透镜片状（或针状），中间稍厚，初生者较厚较长，横贯整个奥氏体晶粒，次生者尺寸较小，片与片之间互成角度排列。
在初生片与奥氏体晶界之间，片间交角较大，互相撞击，形成显微裂纹同左，片的中央有中脊。
在两个出生片之间常见到“Z”字形分布的细薄片1.3其它马氏体形态：1.3.1蝶状马氏体：在Fe-Ni合金中当马氏体在某一温度范围内形成时会出现，形状为细长杆状，断面呈蝴蝶形，亚结构为高密度位错，看不到孪晶。
1.3.2薄片状马氏体：是在Ms点极低的Fe-Ni-C合金中发现的。
呈非常细的带状，带互相交叉、呈现曲折、分叉等特异形态，由孪晶组成的孪晶型马氏体。
1.3.3ε马氏体：在Fe-Mn合金中，当Mn超过15%时，淬火后形成ε马氏体，它是密排六方结构。
金相形态呈极薄的片状。
2 贝氏体组织形态贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体组成的两相混合物。
2.1上贝氏体（B上）：是成束的大致平行的条状铁素体和间夹有相平行的渗碳体所组成的非层状组织。
亚结构是位错。
形成温度在贝氏体转变区的上部。
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。
3马氏体转变(一)
20世纪20年代以来，马氏体相变是金属学最活 跃的研究领域之一。发现不仅钢中存在马氏体 相变，而且在有色金属及合金，陶瓷材料中都 可发生马氏体相变。 1930年，Γ.Β.库尔久莫夫和G.萨克斯(Sacks)首 先测得Fe-C合金马氏体与母相奥氏体保持一定 的晶体学位向关系，即K-S关系。 1933年，R．E．迈尔(Mehl)测得在中、高碳钢 中马氏体在奥氏体的{225}g 晶面上形成,并将其 称为惯习面。 1934年,西山测得Fe-Ni合金马氏体相变时存在 一定的位向关系，并称为西山关系。
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马氏体相变的主要特征如下：
(1)表面浮凸现象和切变共格性无需扩散性； (2)马氏体相变的无扩散性；即无论间隙原 子还是替换原子均不需要扩散，即能完成 相变
(3)新相与母相具有一定的晶体学关系（取 向关系和惯习面）；
(4)马氏体转变的非恒温性和不完全性。 (5)马氏体转变的可逆性
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§3-1 马氏体相变的特征 及定义
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1.马氏体的晶体结构
由于马氏体是由奥氏体直接转变而来的， 故马氏体与奥氏体的成分(碳含量)完全相 同。 Fe-C合金的马氏体是碳在a -Fe中的过饱 和固熔体，通常以符号a ’或M来表示。
a - Fe是体心立方点阵，其熔碳量极少 (仅为0.01~0.02％)。当发生马氏体转变时， 奥氏体中的碳量即全部保留在马氏体点 阵中。
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图为马氏体的晶胞模型。(a)图表明，碳原子在 点阵中分布的可能位置是a - Fe体心立方晶胞 的各棱边的中央和面心处，这些位置实际上是 由铁原子组成的扁八面体的空隙。
奥氏体中最大碳含量的重量百分数为2%，其原子百分 数为9%，10个铁原子中约有1个碳原子，5~6个晶胞分 摊1个碳原子 内蒙古工业大学
比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同
For personal use only in study and research; not for commercial use比较马氏体贝氏体珠光体转变的异同一．组织形态：1.珠光体：珠光体的组织形态特征：珠光体的典型组织特征是由一层铁素体和一层渗碳体交替平行堆叠而形成的双相组织。
根据片层间距的不同，可将珠光体分为三种：珠光体：S0=450-150nm，形成温度为A1－650℃，普通光学显微镜可以分辨。
索氏体：S0=150-80nm，形成温度为650－600℃，高倍光学显微镜可以分辨。
屈氏体：S0=80-30nm，形成温度为600－550℃，电子显微镜可以分辨。
铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织为粒状珠光体。
这种组织一般是通过球化退火或淬火后高温回火得到的。
在珠光体转变过程中，所形成的珠光体中的铁素体与母相奥氏体具有一定的晶体学位向关系。
珠光体中，铁素体与渗碳体之间存在一定的晶体学位向关系。
2.马氏体：马氏体的组织形态：○1.板条马氏体是低、中碳钢中形成的一种典型马氏体组织，其形貌特征可描述如下：在一个原奥氏体晶粒内部有几个（3－5个）马氏体板条束，板条束间取向随意；在一个板条束内有若干个相互平行的板条块，块间是大角晶界；在一个板条块内是若干个相互平行的马氏体板条，板条间是小角晶界。
马氏体板条内存在大量的位错，所以板条马氏体的亚结构是高密度的位错和位错缠结。
板条状马氏体也称为位错型马氏体。
○2.片状马氏体是中、高碳钢中形成的一种典型马氏体组织，其形貌特征可描述如下：在一个原奥氏体晶粒内部有许多相互有一定角度的马氏体片。
马氏体片的空间形态为双凸透镜状，横截面为针状或竹叶状。
在原奥氏体晶粒中首先形成的马氏体片贯穿整个晶粒，将奥氏体晶粒分割，以后陆续形成的马氏体片越来越小，所以马氏体片的尺寸取决于原始奥氏体晶粒的尺寸。
片状马氏体的形成温度较低，在马氏体片的周围往往存在着残余奥氏体。
片状马氏体的内部亚结构主要是孪晶。
马氏体与贝氏体的判别
马氏体与贝氏体的判别1马氏体组织形态是一种非扩散型相变，是提高钢的硬度、强度的主要途径1.1板条状马氏体（低碳马氏体）：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组织。
亚结构是位错（又称位错马氏体），其形态特征见表1。
1.2片状马氏体(针状马氏体或高碳马氏体)：常见淬火高、中碳钢，高镍的Fe-Ni合金中。
亚结构是孪晶，其形态特征见表1 表1铁碳合金马氏体类型及其特征1.3其它马氏体形态：1.3.1蝶状马氏体：在Fe-Ni合金中当马氏体在某一温度范围内形成时会出现, 形状为细长杆状，断面呈蝴蝶形，亚结构为高密度位错，看不到孪晶。
FrNiTY合金飲iff状马FeNiCiVMnSiC^金旳媒状马民体氏体1.3.2薄片状马氏体：是在Ms点极低的Fe-Ni-C合金中发现的。
呈非常细的带状，带互相交叉、呈现曲折、分叉等特异形态，由孪晶组成的孪晶型马氏体。
133 马氏体：在Fe-Mn合金中，当Mn超过15%时，淬火后形成 &马氏体，它是密排六方结构。
金相形态呈极薄的片状。
2贝氏体组织形态贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体组成的两相混合物 2.1上贝氏体（B上）：是成束的大致平行的条状铁素体和间夹有相平行的渗碳体所组成的非层状组织。
亚结构是位错。
形成温度在贝氏体转变区的上部。
中、高碳钢350~550 C,低碳钢温度要高些。
光学显微镜下：看到成束的自晶界向晶内生长的铁素体条，整体看呈羽毛状，分辨不清条间的渗碳体粒子。
低碳钢（0.1%C）:铁素体条略宽，渗碳体呈细条状。
中、高碳钢：形态由粒状、链珠状而出现长杆状。
高碳钢（ 1.0%C以上）：组织似雪花状，基体上由短条铁素体和短杆渗碳体所组成。
随含碳量增加，渗碳体可分布于铁素体之间，也可分布于各个铁素体板条内部。
电镜下观察：看到铁素体和渗碳体两个相。
铁素体之间成小角度晶界（6°~18°）, 渗碳体沿条的长轴方向排列成行。
大片铁素体板条群之间成大角度晶界。
马氏体转变
整理课件
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铁碳合金马氏体类型及其特征
特 征 板条状马氏体
片
状
马
氏
体
惯习面
（ 111） γ
（ 225） γ
（ 259） γ
K— S 关 系
K— S 关 系
西山关系
位向关系
(111) γ ∥ ( 110) α
(111) γ ∥ ( 110) α
(111) γ ∥ ( 110) α
[110] γ ∥ [ 111] α
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2、惯习面与位向关系 （1）惯习面
马氏体转变具有一定的惯习面，即马氏体总是 在母相的某一晶面上首先形成，以平行于惯习面的母 相晶面指数表示，此面即马氏体转变中的不变平面 （不畸变，不转动）。
钢中常见的惯习面有三种，即 C%<0.6%为 (111)γ 0.6-1.4%为(225)γ C%>1.4%为(259)γ
• Martensite
M—马氏体
整理课件
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一、马氏体转变的特点
1. 马氏体转变的非恒温性
(1)马氏体转变在一定的温度范围内进行
马氏体转变主要为降温转变，过冷奥氏体冷至Ms温度时
才M转f变开称称始为为进马马行氏氏马体体氏转转体变变转的的变终非。止恒而点温冷（性至温。M度f时）马。
氏体转变终止。 把马氏体的降温
１、位向关系
相变时，整体相互移动一段距离，相邻原子的相对位置无变化。 作小于一个原子间距位置的位移，因此奥氏体与马氏体保持一定的严 格的晶体学位向关系。主要有：K-S关系、西山（N）关系、G-T关系、
K-V-N关系等。
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。
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
马氏体的组织形态
马氏体的组织形态马氏体的组织形态与合金的化学成分及转变温度有密切关系，钢中的马氏体有两种基本类型：板条状马氏体和片状马氏体。
1、板条状马氏体板条状马氏体是在低、中碳钢或低、中碳合金钢淬火时形成的典型组织，实验已经证实其内部亚结构为高密度位错，故又称为位错马氏体，由因为它主要形成于低碳钢中，也称为低碳马氏体。
板条状马氏体的显微组织如图，为一束束平行排列的微细组织；电子显微镜观察发现，每一束马氏体是由细长的板条组成。
低碳钢淬火得到的板条状马氏体图是板条状马氏体的组织示意图。
板条状马氏体主要特征可归纳如下。
①显微组织：一个奥氏体晶粒通常由3～5个马氏体板条群组成（图A区），板条群之间有明显的界面分开，板条群又可分成一个或几个平行的马氏体同位向束，同位向束之间呈同位向束之间呈大角度界面（图B区）；一个板条群也可以只由一个同位向束组成（图C区）；每个同位向束是由平行的板条组成，板条间为小角度界面（图D区）。
板条状马氏体的尺寸由大到小依次为板条群、同位向束及板条。
②空间形态：马氏体为细长的板条状，每一个板条为一个单晶体，横界面近似为椭圆形，马氏体的惯习面为③亚结构：马氏体板条内部为高密度位错，相当于经剧烈冷塑性变形金属的位错密度。
实验证实马氏体板条之间有连续的残余奥氏体薄膜，薄膜的含碳量较高，表明相变时C原子曾发生微量的扩散。
2、片状马氏体▪片状马氏体是在中、高碳钢或中、高碳合金钢淬火时形成的典型组织，与位错马氏体不同，其内部亚结构主要是孪晶，故又称为孪晶马氏体。
▪由于它总出现在高碳钢中，也称为高碳马氏体。
▪实际中也经常按其形态称为透镜片状马氏体或针状及竹叶状马氏体。
T10钢淬火后的片状马氏体片状马氏体的显微组织（a）和孪晶亚结构（b）片状马氏体的主要特征可概括为以下几方面：▪①显微组织：马氏体呈片状、针状或竹叶状，相互间相交成一定的角度。
在一个奥氏体晶粒内，首先生成的马氏体片一般横贯整个晶粒，随后生成的马氏体片尺寸依次减小。
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
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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。
马氏体
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。
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金属材料与热处理课程
马氏体的组织形态（一）
主讲教师：张恩耀 西安航空职业技术学院
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马氏体的组织形态（一）
板条群集状马氏体是在低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢、不锈 钢等铁系合金中生成的一种典型的马氏体组织。这种马氏体在 光学显微镜下的组织特征主要是由尺寸大致相同平行排列的板 条状马氏体群组成，所以称此马氏体为群集状马氏体。
金属材料与热处理