马氏体

一.马氏体的定义
马氏体是经无（需）扩散的，原子集体协同位移的晶格改组过程，得到具有严格晶体学关系和惯习面的，相变常产物中伴生极高密度位错，或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整体组合。

马氏体相变：原子经无需扩散的集体协同位移，进行晶格改组，得到的相变产物具有严格晶体学位向关系和惯习面，极高密度位错，或层错或精细孪晶等亚结构的整合组织，这种形核----长大的一级相变，称为马氏体相变。

二.马氏体相变的基本特征
1.马氏体相变的无扩散性
在较低的温度下，碳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。

马氏体相变与扩散性形变不同之处在于晶格改组过程中，所有原子集体协同位移，相对位移量小于一个原子间距。

相变后成分不变，即无扩散，它3仅仅是成分改组。

2.位相关系和惯习面
马氏体相变的晶体学特点是新相和母相之间存在一定的位向关系。

马氏体相变时，原子不需要扩散，只作有规则的很小距离的移动，新相和母相界面始终保持着共格和半共格连接，因此相变完成之后，两相之间的位相关系仍保持着。

惯习面:马氏体转变时，新相和母相保持一定位向关系，马氏体在母相的一定晶面上形成，此晶面称为惯习面。

通常以母相的晶面指数
表示。

钢中马氏体的惯习面随着碳含量和形成温度不同而异。

有色金属中马氏体的惯习面为高指数面。

3.马氏体的精细亚结构
马氏体是单向组织，在组织内部出现的精细结构称为亚结构。

低碳马氏体内出现极高密度的位错（可达1012/cm）。

今年来发现板条状的马氏体中存在层错亚结构。

在高碳钢马氏体中主要以大量精细孪晶（孪晶片间距可达30nm）作为亚结构，也存在高密度位错；有的马氏体中亚结构主要是层错。

有色金属马氏体的亚结构是高密度的层错、位错和精细孪晶。

4.相变的可逆性，即新旧相界面可逆向移动
有色金属和合金中的马氏体相变多具有可逆性，包括部分铁基合金。

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（Ms），转变终了温度标为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。

但是在钢中，淬火马氏体中的碳原子扩散较快，一般淬火到室温，碳原子立即扩散偏聚，形成碳原子偏聚团，如Corierl气团，100摄氏度以上即可析出碳化物。

这样当马氏体加热到高温过程中，马氏体已经分解，则不能发生逆相变为奥氏体。

一次钢中的马氏体一般不发生你转变。

如果迅速冷却得到新鲜马氏体，之后立即迅速加热，是马氏体来不及回火析出，也会发生逆转变。

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。

浮凸是过冷奥氏体表面转变时发生的普遍现象。

马氏体转变也有
恒温形成的，即等温形成的马氏体。

三.马氏体的组织形态及物理本质
1.钢中马氏体的物理性质
虽然马氏体是一个单相组织，但其组织形貌和亚结构极为复杂。

钢中的马氏体发现最早，应用最广，其组织形态和结构较为复杂。

低碳钢、中碳钢、高碳钢淬火得到的马氏体组织结构不同；晶粒粗细不同，成分均匀性不同的奥氏体转变为马氏体的组织也不同；碳素钢、合金钢、有色金属及合金的马氏体，它们在晶体结构，亚结构，金相形态，与母相的晶体学关系等方面均不尽相同，呈现出形形色色的形态及非常复杂的物理本质。

钢中马氏体形态和晶体学特征
从表中分析出钢中马氏体的物理本质和形貌非常复杂，具体为：
1）晶体结构有bcc、bct、hcp三种；
2）马氏体形状各异，除了表中所列的以外，钢中也有蝶状马氏体，隐晶马氏体等形态；
3）惯习面多样且变形复杂；
4）马氏体中位错缠结，密度极高，孪晶是大量而精细的。

碳含量低放入马氏体以高密度位错亚结构为主；高碳马氏体的亚结构以孪晶为主，但也有高密度的位错。

四.马氏体的回火转变
钢经淬火获得的马氏体组织一般不能直接使用，需要进行回火，以降低脆性，增加塑性和韧性。

原因是：
1.一般情况下，马氏体是在较快冷却速度下获得的非平衡组织，在
马氏体状态下，处于较高的能量状态，使系统不稳定；
2.淬火组织中一般存在残余奥氏体，在使用过程中，残余奥氏体是
不够稳定的；
3.马氏体转变后钢件中残留了内应力。

一般所谓的“淬火马氏体”组织，实际上是脱溶初期阶段的某种
状态。

淬火钢在回火过程中发生的转变主要是马氏体的分解，残余奥氏体的转变，还有碳化物的析出后，碳化物转化、聚集长大；ɑ相的回复、再结晶；内应力的消除等过程。

此外，等温淬火会得到贝氏体组织。

贝氏体钢在连续冷却过程中也会形成贝氏体组织。

有些钢淬火往往得到马氏体+贝氏体组织。

因此，在钢的回火转变中还有贝氏体组织的变化问题，如贝氏体中的碳化物、贝氏体铁素体的组织变化问题等。