固态相变原理第四章 马氏体相变8
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马氏体相变
马氏体相变
12.1 马氏体相变的基本特征 12.2 马氏体相变热力学（重点） 12.3 马氏体相变动力学 12.4 马氏体的回火（重点） 12.5 马氏体时效钢的钢化机制分析
12.1 马氏体相变的基本特征
➢ 无扩散性 ➢ 非恒温性和不完全性 ➢ 切变共格性和表面浮凸现象 ➢ 晶体学位向关系 ➢ 马氏体的组织形态与亚结构 ➢ 奥氏体的热稳定化 ➢ 形变诱发马氏体转变 ➢ 过冷奥氏体的机械稳定化 ➢ 形状记忆效应
➢ 对于碳钢： • C%＜0.3%时，板条束和板条块比较清楚； • 0.3%＜C%＜0.5%时，板条束清楚而板条块不清楚； • 0.6%＜C%＜0.8 %时，无法辨认板条束和板条块，板条组织逐渐消失
并向片状马氏体组织过渡。
➢ 与奥氏体晶粒的关系： 奥氏体晶粒越大，板条束越大，而一个原奥氏体晶粒内板条束个数基 本不变，奥氏体晶粒大小对板条宽度几乎没影响。
西山关系：
{111}A∥{110}M ; <112>A∥<110>M
按西山关系，在每个 {111}A面上，马氏 体可能有3种取向， 故马氏体共有12种取 向（变体）。
奥氏体 (111)面上马氏体的三种不同西山取向
12.1.5 马氏体的组织形态与亚结构
板条马氏体
片状马氏体
马
氏
蝶状马氏体
体
薄板状马氏体
K-S 关系：
{110}M //{111}A；<111>M//<110>A
由于3个奥氏体
501
<110>γ方向上(每个方
6’
向上有2种马氏体取向)可
能有6种不同的马氏体取
向,而奥氏体的 {111}γ 晶 面族中又有4种晶面，从
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。
《马氏体相变》PPT课件
精选课件ppt
26
板条马氏体的亚结构为高密度位错，所以板 条马氏体也称为位错马氏体 。
不呈孪晶关系的板条间存在一层残余奥氏体 簿膜，这种微量的残余奥氏体对板条马氏体的 韧性贡献很大。
呈孪晶关系的板条间就不存在这种残余奥氏 体薄膜。
Hale Waihona Puke 精选课件ppt27
图4-13 （a）板条马氏体 （b）片状马氏体
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34
随着形成温度的下降，孪生的临界分切应力 较低，变形方式逐渐过渡为以孪生进行，形成 亚结构为孪晶的片状马氏体。
若奥氏体的σS低于206MPa，应力在奥氏体
中以滑移方式松弛。由于形成的马氏体强度较
高，应力在马氏体中只能以孪生方式松弛，则
形成惯习面为 (225)γ的片状马氏体。
若奥氏体的σS超过206MPa，相变应力在两
钢中： < 0 . 5 % C ， 惯 习 面 为 { 111 } γ ， 0 . 5 ～ 1.4%C，为{225}γ，1.5～1.8%C，为{259}γ。
直线划痕在倾动面处改变方向，但仍保持连续， 且不发生扭曲。说明马氏体与母相保持切变共格， 惯习面未经宏观可测的应变和转动，即惯习面为 不变平面。
42影响钢的ms点的因素42图418ms与碳含量关系无扩散转变1奥氏体的化学成分43点降低奥氏体的自由能并提高马氏体过饱和铁素体的自由能也降低了t44图419奥氏体与马氏体的自由能温度曲线示意图温度2其它因素对ms点的影响45奥氏体的晶粒大小奥氏体晶粒细化弹性极限以内的应力多向压应力阻碍马氏体转变43应变诱发马氏体46点以上一定温度范围内因塑性变形而促生的马氏体称为应变诱发马氏体
图4-12 板条马氏体示意图
精选课件ppt
25
第四章 材料的固态相变(下)
双程： 单程记忆后，再 冷却转变为 α′马氏体 （不加外力），恢复 马氏体的形状（弯）
④SMA的应用
Ti-Al合金SMA宇航天线
自组装结构件：天线，自锁螺帽，管接头。 热敏装置：自动开关窗，控温阀。 热能－机械能转换装置：“永动机”（自动轮，自 动电机：科技馆）。 “智能”装置：爬虫。 生物材料：牙托，人造骨骼。 已经有商业生产。
③形状记忆机理
单晶的形状记忆效应机理示意图 (a)母相（奥氏体）成型；(b)降温到Mf以下形成马氏体， 宏观不变形；(c),(d)施加外力，使能量有利的马氏体吞噬 其他变体长大，产生宏观变形；(e) 加热到Af以上，发生 逆相变，恢复母相形状。
过程：
单程： 母相奥氏体（γ）成型（直） →冷却转变为 α′马氏体 →外加应力使马氏体塑性变 形（弯） →升温，逆相变（γ）同时恢 复原状。
铁素体片中是细片状或颗粒状碳化物，与下贝氏体针成 55－60°角。 亚结构：也是位错，密度比上贝氏体高。未发现孪晶。
二、贝氏体转变的动力学
特征： C形，与 珠光体分 开，有转 变的温度 上限Bs
0.4%C-0.8%Cr-0.3%Mo-1.8%Ni钢的等温转变图
三、贝氏体转变的特征
1、也是成核＋长大过程。 2、有温度上限Bs(难于测定），转变不完全。 3、贝氏体形成时也依靠切变与母相共格，产生表面浮 凸。 4、贝氏体中铁素与母相有一定位向关系： 上贝氏体惯习面为(111)γ，遵循K-S和西山关系。 下贝氏体惯习面为(225)γ，遵循K-S关系。 5、贝氏体中的碳化物分布种类都与温度有关： 上贝氏体：在铁素体之间；下贝氏体：在铁素体内。 上贝氏体：碳化物为渗碳体； 下贝氏体：碳化物为渗碳体和ε碳化物。
第二次切变的晶面晶向关系 成功与不足： 可解释点阵的变化和 K-S关系，也能解释 浮凸现象，但浮凸大 小的计算值与实测值 相差很大。 惯习面： 理论： (111)γ 实测： (111)γ， (225)γ， (259)γ 。
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。
沈阳工业大学：固态相变及应用 电子教案
《固态相变及应用》
授课教案
2009～2010学年第 2 学期
教师姓名：张松
授课对象：金属材料0701、0702班
授课学时：48/48
选用教材：康煜平. 固态相变及应用.
北京: 化学工业出版社. 2007.
材料学院学院材料系
沈阳工业大学教案
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固态相变的基本原理 教学PPT课件
38
孕育期
Incubation Period
转变开始线与纵坐标轴 之间的距离，表示在各 不同温度下过冷奥氏体 等温分解所需的准备时 间。
鼻 子 ----C 曲 线 上 转 变开始线的突出部，孕 育期最短的部位。
孕育 期
鼻 子
转变开始 转变终 了
39
C 曲线的测定方法
金相硬度法 奥氏体和转变产物的金相形态和硬度不同。 膨胀法 奥氏体和转变产物的比容不同。 磁性法及电阻法 奥氏体为顺磁性，转变产物为铁磁性。
向上 曲折
52
有部分贝氏体相变时， 贝氏体铁素体先析出，提高了A中 的碳含量，MS ↓，向下曲折。
向下曲折
53
③ CCT曲线位于C曲线的右下方 连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。
54
温 细A 度
P
C曲线应用：不同冷却条件下的相变产物
均匀A
A1
等温退火
退火
ห้องสมุดไป่ตู้
？ 淬火 (油冷)
正火 (空冷)
(炉冷)
奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大， 相变阻力小。
奥氏体化温度越高，保温时间越长，有利于难溶碳化物的溶解，成分也 越均匀，相变阻力大。
综合：降低奥氏体分解时的形核率，增加奥氏体的稳定性，使C曲 线右移。
45
C曲线的典型类型
46
47
48
过冷奥氏体连续冷却转变图
Continuous Cooling Transformation CCT 曲线
7
形核时自由能变化 （单位长度）
A=Gb2/4πK
位错形核时形核自由能 ∆G与核半径的关系
讨论
8
位错类型对形核的影响：
孕育期
Incubation Period
转变开始线与纵坐标轴 之间的距离，表示在各 不同温度下过冷奥氏体 等温分解所需的准备时 间。
鼻 子 ----C 曲 线 上 转 变开始线的突出部，孕 育期最短的部位。
孕育 期
鼻 子
转变开始 转变终 了
39
C 曲线的测定方法
金相硬度法 奥氏体和转变产物的金相形态和硬度不同。 膨胀法 奥氏体和转变产物的比容不同。 磁性法及电阻法 奥氏体为顺磁性，转变产物为铁磁性。
向上 曲折
52
有部分贝氏体相变时， 贝氏体铁素体先析出，提高了A中 的碳含量，MS ↓，向下曲折。
向下曲折
53
③ CCT曲线位于C曲线的右下方 连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。
54
温 细A 度
P
C曲线应用：不同冷却条件下的相变产物
均匀A
A1
等温退火
退火
ห้องสมุดไป่ตู้
？ 淬火 (油冷)
正火 (空冷)
(炉冷)
奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大， 相变阻力小。
奥氏体化温度越高，保温时间越长，有利于难溶碳化物的溶解，成分也 越均匀，相变阻力大。
综合：降低奥氏体分解时的形核率，增加奥氏体的稳定性，使C曲 线右移。
45
C曲线的典型类型
46
47
48
过冷奥氏体连续冷却转变图
Continuous Cooling Transformation CCT 曲线
7
形核时自由能变化 （单位长度）
A=Gb2/4πK
位错形核时形核自由能 ∆G与核半径的关系
讨论
8
位错类型对形核的影响：
金属固态相变原理(徐洲,赵连城主编)PPT模板
第四章马氏体相变
4.4马氏体相变动力学
a
4.4.1降温 瞬时形核、 瞬时长大
b
4.4.2等温 形核、瞬
时长大
c
4.4.3自触 发形核、 瞬时长大
d
4.4.4表面 马氏体相
变
第四章马氏 体相变
4.5钢中马氏体的晶体结 构
a
4.5.1马氏体点阵常 数和碳含量的关系
4.5.2马氏体的点 阵结构及其畸变
5.1贝氏体相变的基本特征和组织 形态
1
5.1.1贝氏体相变的基本特征
2
5.1.2钢中贝氏体的组织形态
第五章贝氏体相变
5.2贝氏体相变机制
01
5.2.1恩金 贝氏体相变
假说
02
5.2.2柯俊 贝氏体相变
假说
03
5.2.3贝氏 体的形成过
程
第五章贝氏体相变
5.3贝氏体相变动力学及其影响因素
0 1 5.3.1贝氏体等温相变动力学 0 2 5.3.2贝氏体相变时碳的扩散 0 3 5.3.3影响贝氏体相变动力学的因素
1.3.1金属固态相变的速率 1.3.2钢中过冷奥氏体转变动 力学
one
02
第二章钢中奥氏体的形成
第二章钢 中奥氏体 的形成
2.1奥氏体的组织特征 2.2奥氏体的形成机制 2.3奥氏体形成动力学 2.4奥氏体晶粒长大及其控制
第二章钢中奥氏体的形成
2.1奥氏体的组织特征
2.1.1奥氏体形成的 温度范围
2.1.2奥氏体的组织 和结构
2.1.3奥氏体的性能
第二章钢中奥氏体的形成
2.2奥氏体的形成机制
2.2.1奥氏 体形核
1
2.2.2奥氏 体晶核长大
固态相变马氏体转变
（2）沿位错形核
位错沿位错形核后，位错消失而释放出畸变能，为 形核提供能量。
沿位错形核的特点： （1）刃型位错比螺型位错更为有利； （2）较大柏氏矢量的位错促进形核的作用更为 有效； （3）在位错结和位错割阶处易于形核； （4）单独位错比亚晶界上的位错对形核更为有 效； （5）小角度晶界或亚晶界上惯习面选择性形核；
二、共析转变的热力学分析： 共析转变的动力仍是自由焓 之差。
三、珠光体的形成过程 1、形核 共析转变过程与共晶转变过程相似， 先要形成一个领先相。珠光体首先在晶界形核， 领先相是Fe3C，随着Fe3C－γ 界面处碳的贫化， 促使α 的形成 ，如此相互协作便形成了珠光体 晶核。 2、长大 珠光体晶核形成以后，由于碳的浓 度不同和扩散，使晶核不断长大。
（1）过冷度较小时，两相的自由能差极小
GV kT
v
GV
kT
Q exp( ) kT
界面迁移速率与两相的自由能差成正比，随温度降 低，两相的自由能差增大，新相长大速率增加；
（2）过冷度较大时， GV
kT
Q v exp( ) kT
随温度降低，界面迁 移速率减小，新相长大速 率随之下降。
四、共析转变动力学 1、影响形核率I和长大速度μ 的因素有过冷度 的大小和等温时间。 过冷度对形核率I 和长大速度μ 的影响： 随过冷度的增大先增 后减：
等温时间对形核率的影响：
等温时间 对晶核长大 速度无明显 影响
2、共析转变动力学图 从动力学图中可以知道其三个特点： ①共析转变有一段孕育期，即从等温开始至开始发生转 变的时间． ②等温温度从Al逐渐下降时，孕育期逐渐缩短，降至某 一温度孕育期最短，温度继续降低则孕育期反而增长， 降低至一定温度时共析转变将放抑制． ③等温转变初期，随时间的延长，共析转变速度增大， 转变量超过50％时，转变速度又逐渐降低，直至转变 完成。
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材料科学与工程学院
惯习面随碳含量及形成温度不同而异：
固 态
碳含量小于0.6％时为{1 1 1}γ
相 变
碳含量在0.6~1.4％之间为{2 2 5}γ
原 理
碳含量高于1.4％时为{2 5 9}γ
与 随马氏体形成温度的降低，惯习面有
应
用 向高指数变化的趋势。同一成分的钢
可能出现不同惯习面的马氏体。
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固 • 板条马氏体（位错型马氏体）
态 相 变 原 理 与 应 用
马氏体束——马氏体块——马氏体板条——旋转位向组
材料科学与工程学院
一个晶粒内由几个束组成，束内可
固
态 能有存在平行区域的块，束和块是
相
变 由有许多板条组成，几个板条组成
原
理 旋转位向体。
与
应 最基本的构成单元：板条
用
固 态 相 变 原 理 与 应 用
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• 奥氏体与马氏体的相对强度？
固
态 奥氏体和马氏体的屈服强度均较低
相
变 时，则有利于形成板条马氏体；若
原
理 马氏体强度较高，有利于孪晶马氏
与
应 体的形成
用
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• 滑移与孪生变形的临界分切应力 固 在较高温度下，滑移变形时的临
态
相 界分切应力小，易形成位错型马氏
变
原 体；转变温度较低时，相对来说孪
态
相 其惯习面为{225}γ或{259}γ，与母相
变
原 呈K-S或西山关系 ；中间部分的孪晶
理
与 区和片周围部分的位错区。
应 用
Ms点越低，孪晶区所占比例越大。
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固 态 相 变 原 理 与 应 用
材料科学与工程学院
碟状马氏体或多角状马氏体
固 立体形态为“V”形柱状，截面呈蝴蝶形
态
态
相 一致的平行带状。带可以相互交叉，
变 原
呈现曲折和分枝等形态。薄片状马
理 与
氏体的惯习面是{259}γ，与母相保持
应 K-S关系，亚结构是孪晶。与片状马
用
氏体的最大差别是，薄片状马氏体
无中脊。形成温度极低。
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固 态 相 变 原 理 与 应 用
ε马氏体
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固 对于奥氏体层错能较低的合金，有
固
凡是缩小γ相区的合金元素，
态 相
均促使板条马氏体形成；而扩大γ
变 原
相区的合金元素，将有利于得到片
理 与
状马氏体
应
用
• 马氏体形成温度
材料科学与工程学院
固 随形成温度的降低，马氏体形态将
态
相 按照板条状-蝶状-片状-薄片状的顺
变
原 序转化
理
与
• 奥氏体层错能
应
用 层错能低是形成ε马氏体的必要条
件，但不是充分条件
相
变 种不同的取向，所以四种{111}γ面上总
原
理 共只有12种可能的马氏体取向。西山
与
应 关系和K-S关系相比较，晶面的平行
用
关系相同，而晶向却差5o16′
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固 态 相 变 原 理 与 应 用
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固 态 相 变 原 理 与 应 用
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（3）G-T（Greninger-Troiaon）关系
固
态
K-S关系的误差
相
变
原
理
与
应
用
Fe-0.8％C-22％Ni合金
2）惯习面
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固 新相和母相之间除有严格的位向关
态
相 系外，马氏体是在母相的一定晶面上
变
原 开始形成的，这个晶面即称为惯习面，
理
与 通常以母相的晶面指数表示。
应
用 常见的惯习面有三种：
{1 1 1}γ、{2 2 5}γ、{2 5 9}γ
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非扩散型相变————
固
态 相
马氏体转变(Martensite )
变
原
理 德国冶金学家马滕斯（A.Martens）而命名的
与
应
掌握马氏体相变的主要特征；马氏体形
用 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；了解奥氏体稳
定化；了解马氏体力学性能。
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固
态
相
马氏体块和同位向束宽度随淬
变
原 火冷却速度增大而减小。
理
与
应
用
材料科学与工程学院
• 片状马氏体（孪晶马氏体）
固 态 相 变 原 理 与
应 空间形态呈双透镜片状，二维截面呈现 用 针状或竹叶状，所以也可称为透镜片状、
针状或竹叶片状马氏体。
材料科学与工程学院
组织特点：先形成的马氏体片
固 贯穿整个奥氏体晶粒；明显的中脊，
应 碳“挤入”扁八面体间隙中心，使扁八
用
面体短轴伸长，长轴收缩，引起点阵畸 变，体心立方变成了体心正方点阵
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正方度c/a是衡量畸变程度的物理量， 固 正方度随溶碳量的提高而线性增加。
态
相 可以通过测定正方度来确定马氏体
变
原 的含碳量。
理 与 应 用
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（2）M的组织结构
与 应
和最密排方向分别与马氏体晶体（体
用 心立方或体心正方）的最密排面和最
密排方向平行。
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固
态
相
变
原
理
与 应
按照K-S关系，马氏体在奥氏体中可
用 能有4×6=24种不同的取向。
{111}=？ <110>=？
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（2）西山（Nishiyama）关系
固
态 每个{111}γ面上马氏体只可能有三
固 马氏体相变热滞较小时，可以发生可逆
态
相 转变。
变
原 与冷却时的Ms及Mf相对应，逆相变时
理
与 也有相变开始点As及相变终了点Af。通
应
用 常，As比Ms高，两者之差视合金成分而
异。
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综上所述，马氏体相变区别于其他
固 态
相变最基本的特点只有两个：
相
变 一是相变以切变共格方式进行
原
切变共格型相变是指在相变过程
固
态 中，晶体点阵的重组是通过切变即
相
变 基体原子集体有规律的近程迁移所
原
理 完成，并且新相与母相保持共格关
与
应 系的相变。马氏体相变就是最典型
用
的切变共格型相变。
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广义的马氏体相变
固
态 不仅金属材料，在陶瓷材料中也
相
变 发现马氏体相变。因此，凡是相变
原
光镜下
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电镜下
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含碳量小于0.3%的碳钢，马氏
固
态 体板条群及群中的同位向束均很清
相
变 晰；含碳量在0.3~0.6%时，板条群
原
理 清晰，但同位向束不清晰；含碳量
与
应 用
升高到0.6~0.8%时，板条群和同位
向束都不清晰。
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板条束随奥氏体晶粒增大而增大。
原 度发生，原子已不可能长程扩散。
理
与
相邻原子之间的相对位移不超过
应
用 一个原子间距。
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固 2．切变共格和表面浮突现象
态
相 变
点阵的改组是通过“切变”的方
原 理பைடு நூலகம்
式来完成的，即新相的原子相对母
与 应
相原子集体发生有规则的近程迁移。
用
切变必然伴随两种后果：
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• 新相马氏体和母相过冷奥氏体的
理
与 生变形容易，则得到孪晶型马氏体；
应
用 两种临界分切应力差别不大时，形
成马氏体的混合组织。
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综上所述：影响马氏体形态和亚结
固
态 构最主要的因素是含碳量和形成温
相
变 原
度。一般来说，凡是降低马氏体转
理 与
变温度的因素都会导致板条马氏体
应 用
量减少，片状马氏体量增多。
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固 态
若Ms点低于室温，则淬火到室温时
相 变
将得到全部奥氏体。若Ms点在室温以上，
原 Mf点在室温以下，则淬火到室温时将保
理
与 留相当数量的残余奥氏体。若继续冷却
应
用 至室温以下，则残余奥氏体将继续转变
为马氏体，这种工艺称为冷处理。
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5. 可逆性（弹性马氏体与非弹性马氏体）
相 变
两翼的惯习面为{225}γ，两翼交合面为
原 {100}γ，与母相大体存在K-S关系。碟
理 与
状马氏体的亚结构是高密度位错，无孪
应 晶存在。形成温度介于板条马氏体和片
用
状马氏体形成温度之间。
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固 态 相 变 原 理 与 应 用
薄片状马氏体
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固 立体形态为薄片状，断面呈宽窄
固
态 相界面是共格的。
相 变
原 • 光滑的试样表面必然能观察到切
理
与 变留下的宏观证据，即表面浮凸。
应 用
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固
马氏体形成时引
态
相
起的表面倾动
变
原
理
与
一边凹陷，一边凸起，带动界