__马氏体转变

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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。

第五节马氏体转变

板条状M----低碳{111}、中碳{225} 片状M-------中高碳{225}、高碳{259}
惯习面与M形状的关系
4.转变的非恒温性和不完全性
Ms点以下形成M----在连续冷却条件下
未获100%M，有残余奥氏体存在—AR 冷处理—针对高碳钢、高碳合金钢和
某些中碳合金钢的Mf点低于室温，将此类钢继续深冷至零下温度的操作。
重点： 1.马氏体转变的主要特点； 2.马氏体的组织形态； 3.马氏体的热力学分析； 4.马氏体的力学性能难点： 1.马氏体转变的特点； 2.影响马氏体转变的因素。
§5-1马氏体相变的主要特征
一、马氏体的晶体结构
AM 无扩散型相变只有点阵重构而无成分变化
C在-Fe中的过饱和固溶体
M或´
1.晶体结构----体心正方点阵
2.奥氏体的层错能
层错能低—利滑移—产生位错—板条M
层错能高—不利滑移—产生孪晶—片M
证明：①18-8型钢不锈钢，其A层错能较低，在液氮中淬火—板条M
②Fe-33Ni合金，层错能高，淬火后其孪晶区扩大
3.A和M的强度
Ms点处 s206MPa 低—{111} 板条M s206MPa {259} 片M
2.马氏体的反常正方度----M正方度与碳含量的关系不符合上式
1）无序分布，c/a
反常低正方度碳原子在M中有序化转变
2）c原子几乎都处于同一组空隙位置（完全有序化）：
T回升至室温无序转变c/a
二、马氏体转变的特点 1.切变共格和表面浮凸现象
①与M相交的表面，一边凹陷，一边突起，牵动相邻A也呈倾突现象； ②刻划一条直线，马氏体形成后变成一条折线说明： ①马氏体转变以切变的方式实现； ②M和A的界面为共格界面

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。

热处理原理之马氏体转变

热力学第二定律
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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马氏体转变特点

马氏体转变特点马氏体转变是指钢铁材料在加热或冷却过程中发生的晶体结构变化。

马氏体转变具有以下几个特点。

1. 温度范围：马氏体转变温度范围较宽，通常在200℃到600℃之间。

这个范围内的温度变化会引起钢铁材料的晶体结构发生变化，从而影响材料的力学性能。

2. 马氏体相变：马氏体转变是指钢铁材料从奥氏体结构转变为马氏体结构的过程。

奥氏体是一种面心立方结构，具有较高的韧性和塑性，而马氏体是一种体心立方结构，具有较高的硬度和强度。

3. 形变机制：马氏体转变是通过固溶体的相变来实现的。

在加热过程中，钢铁材料中的固溶体会发生晶体结构的变化，形成马氏体。

在冷却过程中，马氏体会再次转变为固溶体，从而使材料恢复到原来的晶体结构。

4. 转变速率：马氏体转变的速率取决于转变温度和材料的成分。

通常情况下，转变速率较快，可以在几秒钟或几分钟内完成。

然而，在一些特殊情况下，如低温下或含有合金元素的材料中，马氏体转变速率会显著降低。

5. 影响因素：马氏体转变受多种因素的影响，包括材料的成分、冷却速率、加热温度等。

增加合金元素的含量或采用快速冷却方法可以加速马氏体转变的速率。

6. 影响性能：马氏体转变对钢铁材料的力学性能具有显著影响。

马氏体具有较高的硬度和强度，但韧性和塑性较低。

因此，在一些特定的应用场合中，需要控制马氏体转变的程度，以获得适当的力学性能。

7. 相变组织：马氏体转变后的钢铁材料会形成不同的相组织。

常见的相组织包括全马氏体组织、马氏体和残余奥氏体组织、马氏体和贝氏体组织等。

不同的相组织具有不同的力学性能。

马氏体转变是钢铁材料在加热或冷却过程中发生的晶体结构变化，具有温度范围广、转变速率快、影响因素多等特点。

了解和掌握马氏体转变的特点对于钢铁材料的制备和应用具有重要意义。

第4章马氏体转变

M转变的表面浮凸
表面浮凸与共格特点
• 表面浮凸说明M是以切变方式进行的 • 是在不变平面上产生的均匀变平面的距离成正比 • 不变平面可以是相界面（孪晶面）或非相界面（中脊面） • 界面上原子排列既同于M又同于A－共格界面
三种不变平面应变
M无扩散性
Fe-24Ni-0.8C针状马氏体 x300
高碳M组织
蝶状马氏体
• • • • 形成温度：在板条和透镜M形成温度之间位相：K-S关系亚结构：位错惯习面：两翼 {225} γ ，相交136°，两翼结合面：{100} γ
薄板M
• • • • 在Ms为－100°C以下，Fe-Ni-C合金中惯习面｛259｝γ，位向关系：K－S 亚结构：孪晶｛112｝α’
第一节 M转变的主要特征
• • • • • 非恒温性：转变开始点Ms, 终了点Mf 共格性和表面浮凸无扩散性位向关系和惯习面可逆性
M转变的非恒温性
M等温转变曲线
M转变量与温度的关系
爆发式转变时M转变量与温度关系
Fe-23%Ni-3.7%Mn合金M转变动力学曲线
M转变非恒温性的特点
• 无孕育期，在一定温度下转变不能进行到底。 • 有转变开始和转变终了温度。M转变在不断降温下进行，转变量是温度的函数 • 有些Ms在0C以下的合金，可能爆发形成 • 有些可能等温形成，但不能转变完全。
K-S关系
M在(111)γ形成时三种不同的西山取向
M转变的可逆性
• 冷却时，高温相可以通过M转变而转变为M。开始点Ms，终了点Mf • 加热时，M也可通过M转变而转变为高温相。开始点As，终了点Af
第二节 M转变的晶体学
• M的晶体结构： Fe-C合金M是C在α-Fe中的过饱和固溶体。具有体心正方点阵 • M的点阵常数与钢中含C量有关： c=a0+αρ a=a0-βρ c/a=1+γρ a0=2.861Å α=0.116±0.002 β =0.113±0.002 γ=0.046±0.001 ρ－钢中M的含C量（wt%)

金属材料热处理原理第五章马氏体转变

二、马氏体转变的主要特点 1. 切变共格和表面浮凸现象
钢因马氏体转变而产生的表面浮凸
马氏体形成时引起的表面倾动
马氏体是以切变方式形成的，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。
马氏体和奥氏体切变共格交界面示意图
4. 马氏体转变是在一个温度范围内完成的
马氏体转变量与温度的关系
Ms—马氏体转变开始温度；Mf—马氏体转变终了点； A、B—残留奥氏体。
5. 马氏体转变的可逆性
在某些铁合金中，奥氏体冷却转变为马氏体，重新加热时，已形成的马氏体又可以逆马氏体转变为奥氏体，这就是马氏体转变的可逆性。一般将马氏体直接向奥氏体转变称为逆转变。逆转变开始点用As表示，逆转变终了点用Af表示。通常As温度比Ms温度高。
2. 马氏体转变的无扩散性
马氏体转变的无扩散性有以下实验证据：
(1) 碳钢中马氏体转变前后碳的浓度没有变化，奥氏体和马氏体的成分一致，仅发生晶格改组：
γ-Fe(C) → α-Fe(C)
面心立方体心正方
(2) 马氏体转变可以在相当低的温度范围内进行，并且转变速度极快。
3. 具有一定的位向关系和惯习面
西山关系示意图
③ G-T关系
{111}γ∥{110}α′ 差1°；<110>γ∥<111>α′ 差2°。
(2) 惯习面
马氏体转变时，新相总是在母相的某个晶面族上形成，这种晶面称为惯习面。在相变过程中从宏观上看，惯习面是不发生转动和不畸变的平面，用它在母相中的晶面指数来表示。
钢中马氏体的惯习面随碳含量及形成温度不同而异，常见的有三种：(1) 含碳量小于0.6%时，为{111}γ； (2) 含碳量在0.6%~1.4%之间时，为{225}γ；(3) 含碳量高于1.4%时，为{259}γ。随马氏体形成温度下降，惯习面有向高指数变化的趋势。

马氏体的转变

马氏体片大小不一，马氏体片间不平行，互成一定夹角，第一片马氏体形成时惯穿整个奥氏体晶粒，后形成的马氏体片逐渐变小，即马氏体形成时具有分割奥氏体晶粒的作用。因此，马氏体片的大小取决于奥氏体晶粒的大小。
在马氏体片中常能看到明显的中脊，关于中脊的形成规律目前尚不清楚。
晶体学特征
•
• 2、等温马氏体转变
• 晶核的形成有孕育期，形核率随过冷度的增加而先增后减。 • 核形成后的长大速率仍极快，且长大到一定尺寸后同样不再长大，这种转变的动力学同样取决于形核率而与长大速率无关．马氏体转变量随等温时间的延长而增多．其等温转变动力学曲线也呈S形即该转变量是时间的函数，并与等温温度有关． • 随等温温度的降低，转变速度先增后减．起初的增加归结于新马氏体片的自催化形核，而随后的减小则是因为过冷奥氏体不断地被已生成的马氏体片分隔为越来越小的区域，在这些区域中形核的几率下降．
亚结构
亚结构主要是高密度的位错缠结构成的位错胞，位错密度可高达0.3～0.9×1012/cm2，板条边缘有少量孪晶。从亚结构对材料性能而言，孪晶不起主要作用。（2）、片状马氏体常见于淬火高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金中，是铁系合金中出现的另一种典型的马氏体组织。
显微组织
典型的马氏体组织形态见下图所示：
② 薄板状马氏体
这种马氏体是在Ms点低于-100℃的Fe-Ni-C合金中观察到的，是一种厚度约为 3～10μ m的薄板形马氏体，三维单元形貌很象方形薄板，与试样磨面相截得到宽窄一致的平直带状，带可以相互交叉，呈现曲折、分杈等特异形态。惯习面为（259）γ ，位向关系为K-S关系，亚结构为(112)α ˊ孪晶，无位错，无中脊。随转变温度降低，转变进行时，即有新马氏体的不断形成，同时也有旧马氏体的不断增厚。

第四章马氏体转变

马氏体研发史
1930年，Γ. B．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｝，晶面上形成，被称为惯习面。
1934年，西山测得Fe-Ni合金马氏体相变时存在西山关系。 1949年，Greniger和Troiano测定了Fe-22 % 、Ni-0.8C％合金中的马氏体位向，发现了G-T关系。 1951年，J. W. Christian首先提出了马氏体相变的层错形核模型。1953年，Frank首先提出 Fe-C｛225｝，马氏体与母相间的位错界面模型。它促成了K-D位错胞核胚模型的提出。
4.1.2 马氏体转变的特点
一、表面浮凸现象和切变共格二、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
4.1.2 马氏体转变的特点
一、表面浮凸现象和切变共格（200～196℃）
马氏体形成时试样表面浮凸现象
4.1.2 马氏体转变的特点
｛111｝γ //｛110｝α 差1º；＜110＞γ // ＜111＞α 差2º
•四、惯习面和不变平面
马氏体相变不仅新相和母相之间有严格的位向关系，而且马氏体是在母相的一定晶面上开始形成的，这个晶面即称为惯习面，通常以母相的晶面指数表示。钢中马氏体的惯习面常见的有三种：{111}γ 、{225}γ 、和{259}γ。惯习面随碳含量及形成温度不同而异：碳含量小于 0.6％时为{111}γ，碳含量在 0.6％～1.4％之间为{225}γ，碳含量高于 1.4％时为{259}γ 。
4.1.2 马氏体转变的特点

第3章马氏体转变

图3-10 片状马氏体中的孪晶
图3-11 具有中脊的透镜状马氏体
（3）薄板状马氏体在 Ms 点低于 0℃的 FeNi-C 合金中形成。在空间为薄板状, 而显微组织则呈很细的带状, 它们具有互相交叉或曲折等特殊形态。亚结构是全部由 {112}M 型孪晶所组成, 是一个完全的孪晶马氏体无中脊存在。
在 Ms 点以下某一温度保温时, 过冷奥氏体需经一定的孕育期以后才开始形成马氏体。随着保温时间的增长, 马氏体量不断增多, 即转变量是时间的函数；马氏体晶核形成后马氏体的长大速度很快,但长大到一定尺寸后不再长大,马氏体的转变量取决于形核率；在任一等温条件下, 马氏体的转变量都是有限的, 即不能完全（ 100% ）转变。 Fe-Ni(22.5-26%)-Mn（2-4%）、 Fe-Ni(-26% )-Cr （-3%）以及 Fe-5.2%Mn-1.1%C 合金中陆续发现了等温马氏体转变。这类合金的 Ms 点均在 0℃以下。
图3-8 含碳量对马氏体正方度的影响
2 马氏体的点阵结构及其畸变
在室温以上碳原子基本上是择优地占据立方轴 c（或z 轴）上的八面体间隙位置（Oz）, 这就相当于沿 bcc 晶格间隙呈有序分布。八面体间隙短轴方向上半径仅为1.9nm,C原子有效半径7.7nm。由体心立方→体心正方点阵，由于C原子溶入造成非对称畸变，可视为一个应力场， C原子在这个应力场中心。
第3章马氏体（martensite）转变（transformation）
主要讲授内容
3.1 马氏体相变的主要特征 3.2 马氏体相变热力学 3.3 马氏体相变晶体学的经典模型 3.4 马氏体转变的动力学 3.5 钢中马氏体的晶体结构 3.6 钢及铁合金中马氏体的组织形态 3.7 奥氏体的稳定化 3.8 马氏体的机械性能

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

马氏体的塑性与韧性低碳位错型马氏体具有相当高的强度和良好的韧性，高碳孪晶型马氏体具有高的强度但韧性极差。高碳孪晶型马氏体高脆性的原因：
① 亚结构为细小孪晶
② 容易产生显微裂纹
上海应用技术学院材料工程系
School of Mechanical and Automotive Engineering 19 Anhui Polytechnic University
（4）切变共格
相变以共格切变方式进行所至。
M与A之间界面上的原子为两相共有---共格界面
上海应用技术学院材料工程系
School of Mechanical and Automotive Engineering 6 Anhui Polytechnic University
（5）马氏体相变的变温性
School of Mechanical and Automotive Engineering 4 Anhui Polytechnic University
上海应用技术学院材料工程系
（2）表面浮凸现象
切变过程使磨光表面出现倾动，相交表面发生转动，形成浮凸。原因: A已转变为M部分引起宏观切变使点阵改组，带动靠近界面的未转变A发生弹性变形。
奥氏体的热稳定化
定义：使奥氏体转变为马氏体能力减低的一切现象，称为奥氏体的热稳定化。由于冷却缓慢或中断引起
本质：
奥氏体的热稳定化是由于在适当温度停留过程中，奥氏体中的碳、氮原子与位错发生交互作用形成柯氏气团，从而强化了奥氏体，使马氏体相变的阻力增大所致。
表现为Ｍｓ点降低、 AR 量增多。
2. 马氏体相变
低温转变＜230℃(Ms线) Adolph Martens(德国) 研究最多，转变最复杂在一个温度范围内连续冷却完成; 无扩散转变( Fe、C原子均不扩散 ), M与原A的成分相同,造成晶格畸变。转变速度极快,即瞬间形核与长大; 转变不完全性,

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金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT
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片状马氏体的亚结构：主要是孪晶。因此片状马氏体又称为孪晶马氏体。
C%<1.4% C%>1.4%
（高密度细微孪晶）
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f
a coherent twin boundary
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2、片状马氏体形态：双凸透镜片状中脊第1片贯穿整个晶粒，互不平行，愈来愈小。亚结构：孪晶
出现在高碳钢中WC >1.0%
残余奥氏体分布在马氏体片间
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an incoherent twin boundary
金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT
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3、蝶状马氏体特征：断面上两翼结合部分很象片状马氏体中脊，由此向两侧张成取向不同的马氏体。立体形状“V”形柱状，断面呈蝴蝶状。亚结构：高密度位错。
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马氏体群
马氏体束
光镜下
马氏体群：形态上呈平行排列的板条集团马氏体束：同取向（晶面平行关系）的板条集团马氏体板条：马氏体的最基本单元，窄而细长。板条宽度 0.1 ～ 0.2 微米，长度小于 10 微米，板条间往往存在薄膜状的残余奥氏体
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c
C原子在马氏体的晶胞中一组扁八面体间隙位臵可能存在的情况
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轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格。
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一个奥氏体晶粒内包含几个群，一个群内存在位向差时，也会形成几个束。群和束都是由板条组成。群、束之间均为大角度晶界，板条之间为小角度晶界。
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亚结构：位错板条马氏体的亚结构主要为高密度的位错，位错形成位错网络（缠结），位错密度随含碳量增加而增大，常为(0.3～0.9) ×1012㎝/cm3。故称位错马氏体。
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X射线结构分析测得含碳量与M点阵常数关系 c = a0 + α· ρ a = a0 －β·ρ c/a = 1+ γ·ρ a=b=c 立方结构 a=b≠c 正方结构 a0——α－Fe的晶格常数 ρ——M的含碳量 α，β，γ——常数
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（2）西山（N）关系（3）G—T关系
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二. 马氏体转变特点
3、M转变的位向关系及惯习面 (1)位向关系： a. K-S关系晶面：{011}M∥{111}A 晶向：〈111〉M∥〈011〉A f.c.c
b.c.c
{111}A
马氏体无扩散切变相变证据： a. 碳钢中马氏体转变前后碳浓度没有发生变化，仅发生晶格切变； b.马氏体转变可以在超低碳合金中发生，而且转变速度极快，说明无碳扩散参与。 c.转变可在极低的温度进行（4K），此时相变已不可能以扩散方式进行因此：马氏体是碳在α-Fe中过饱和固溶体，马氏体是从奥氏体直接转变而来，故马氏体与奥氏体碳含量完全相同。
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二. 马氏体转变特点
1、表面浮凸效应和共格切变
马氏体转变切变示意图
马氏体转变产生的表面浮凸
表面浮凸效应——切变使马氏体表面出现一边凹陷、一边凸起，并带动附近奥氏体也发生弹性切变。马氏体转变以切变方式进行—— 界面上原子为马氏体与奥氏体共有。
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金属热处理原理及工艺
第七章
马氏体转变
7.1、马氏体的晶体结构和转变特点 7.2、马氏体的组织形态 7.3、马氏体的性能 7.4、马氏体相变的切变模型 7.5、马氏体转变的热力学 7.6、马氏体转变的动力学 7.7、奥氏体的稳定化
7.8、热弹性马氏体与形状记忆效应
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（111）A
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<112>A
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二. 马氏体转变特点
3、M转变的位向关系及惯习面
（2）惯习面：
马氏体是在母相的一定晶面上开始形成的，这个晶面
就是惯习面。 {111}A、 {225}A、 {259}A。通常：碳含量＜0.6%时，惯习面为{111}A ；碳含量0.6—1.4%，惯习面为{225}A ；
共析碳钢C曲线分析
温度 (℃) 800 700 600 500
稳定的奥氏体区 A1
A1～550℃;高温转变区; 过 A 冷产扩散型转变;P 转变区。 A向产物 + 奥物转变终止线氏产区 550～230℃;中温转变体物区;半扩散型转变; 400 区 A向产区贝氏体( B ) 转变区; 300 Ms 物转变开始线 200 230～ - 50℃;低温转 100 变区;非扩散型转变; M+AR 马氏体 ( M ) 转变区。 0 Mf
临界冷却速度 V3 油冷 V2
空冷
S
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M＋ AR
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V1 炉冷 P
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时间(s)
7.1、马氏体的晶体结构和转变特点
一.马氏体的晶体结构马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，用符号M表示。
A fcc

M （α’ ）体心正方
成分不变结构变化
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2.影响马氏体形态和亚结构的因素 (2)化学成分碳含量：＜0.3%，板条马氏体； Fe-C合金中 ≈0.3～1.0%，板条马氏体和片状马氏体混合组织，＞1.0%，片状马氏体。合金元素：缩小γ相区的，促使板条M形成；扩大γ相区的，促使片状M形成；显著降低γ层错能的，促使εM形成。
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7.2 马氏体的组织形态
一. 马氏体形态板条，片状，蝴蝶状、薄板状及薄片状 1、板条马氏体
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组织单元：群—束—板条取向关系：K-S, 惯习面：{111}
板条状蝶状片状薄片状进行
亚结构则由位错逐步向孪晶转化。
MS点高的奥氏体，冷却后形成板条马氏体，亚结构为位错; MS点低的奥氏体，冷却后形成片状马氏体，亚结构为孪晶;
MS点不高不低的奥氏体，冷却后形成混合型组织(片状+板条马氏体)，亚结构为位错+孪晶。
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碳含量1.5—1.8%，惯习面为{259}A
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二. 马氏体转变特点
4、马氏体转变不完全性（非恒温性）

马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms 表示。马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf 表示. 只要温度达到Ms 以下即发生马氏体转变。在Ms 以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转变停止。
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二. 马氏体转变特点
1、表面浮凸效应和共格切变 2、无扩散相变 3、M转变具有一定的位向关系及惯习面 4、马氏体转变不完全性（非恒温性） 5、马氏体转变的可逆性
冷却时，奥氏体转变成马氏体重新加热时，马氏体又能无扩散的向奥氏体转变。这种特点称为马氏体转变的可逆性。 M→A的逆转变也是在一定的温度范围内（As—Af）进行。形状记忆合金的热弹性马氏体就是利用了这个特点。
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蝶状马氏体（a）Fe-18Ni-0.74Cr-0.5C，-10℃冷却， 35%Na2S2O5腐蚀（b）应力诱生，Fe-29Ni-0.26C，0℃，40%加工
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4、薄片状马氏体特征：立体形状为薄片状，其金相形态呈很细的带状、并且相互交叉、分枝、曲折等形态。亚结构：孪晶，但无中脊（与片状马氏体区别）
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{011}M
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{111}A
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b.西山关系 Fe-30%Ni合金在冷却至-70℃以下，奥氏体转变成马氏体时存在如下位向关系（在室温以上形成马氏体仍遵循K-S关系）
1 10 102 103

__马氏体转变

马氏体转变

第五节马氏体转变

第五章 马氏体转变

热处理原理之马氏体转变

马氏体转变特点

第4章 马氏体转变

金属材料热处理原理 第五章 马氏体转变

马氏体的转变

第四章马氏体转变

第3章马氏体转变

第五章马氏体转变ppt课件

马氏体转变

第五章马氏体转变

第4章马氏体转变

金属材料热处理原理第五章马氏体转变