1、l鋼從奧氏體狀態快速冷卻，抑制其擴散性分解，在較鋼從奧氏體狀態快速冷卻，抑制其擴散性分解，在較低溫度下低于低溫度下低于Ms點發生的轉變為馬氏體轉變。點發生的轉變為馬氏體轉變。l馬氏體轉變屬于低溫轉變。馬氏體轉變屬于低溫轉變。l轉變產物為馬氏體組織。轉變產物為馬氏體組織。l馬氏體是碳在馬氏體是碳在-Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。l具有很高的強度和硬度。具有很高的強度和硬度。l馬氏體轉變是典型的非擴散型相變。馬氏體轉變是典型的非擴散型相變。l馬氏體轉變是鋼件熱處理強化的主要手段。馬氏體轉變是鋼件熱處理強化的主要手段。l馬氏體轉變過程中馬氏體轉變過程中Fe的晶格改組是通過切變方式完成的晶格

2、改組是通過切變方式完成的。的。l多種多樣，其中板條馬氏體和片狀馬氏體最為常見。多種多樣，其中板條馬氏體和片狀馬氏體最為常見。l 1 板條馬氏體：低、中碳鋼及馬氏體時效鋼、不銹板條馬氏體：低、中碳鋼及馬氏體時效鋼、不銹鋼等鐵基合金中形成的一種典型馬氏體組織。鋼等鐵基合金中形成的一種典型馬氏體組織。l 圖圖7.32是低碳鋼中的板條馬氏體組織，是有許多是低碳鋼中的板條馬氏體組織，是有許多成群的、相互平行排列的板條組成，故稱為板條馬氏成群的、相互平行排列的板條組成，故稱為板條馬氏體。體。l板條馬氏體的空間形態是扁條狀的。板條馬氏體的空間形態是扁條狀的。l每個板條為一個單晶體，板條間為每個板條為一個單晶

3、體，板條間為A剩余）。剩余）。l許多條組成一束。許多條組成一束。l亞結構主要為高密度的位錯。亞結構主要為高密度的位錯。l中、高碳鋼及中、高碳鋼及FeNi合金中形成的一種典合金中形成的一種典型馬氏體組織。型馬氏體組織。l片狀片狀M的空間形態呈雙凸透鏡狀，在光的空間形態呈雙凸透鏡狀，在光學顯微鏡下則呈針狀或竹葉狀，故又稱學顯微鏡下則呈針狀或竹葉狀，故又稱針狀針狀M。lM片之間互不平行，呈一定角度分布。片之間互不平行，呈一定角度分布。在原在原A中先形成的中先形成的M片貫穿整個晶粒，片貫穿整個晶粒，如圖。如圖。lM片周圍存在殘余奧氏體。片周圍存在殘余奧氏體。M最大尺寸最大尺寸取決于原始取決于原始A晶粒

4、大小。晶粒大小。l晶粒越粗大，則晶粒越粗大，則M片越大，當最大尺寸片越大，當最大尺寸的的M片小到光學顯微鏡無法分辨時，稱片小到光學顯微鏡無法分辨時，稱為隱晶為隱晶M。l片狀馬氏體內部的亞結構主要是孿晶。片狀馬氏體內部的亞結構主要是孿晶。l在片的邊緣為位錯網絡。在片的邊緣為位錯網絡。l含碳量大于含碳量大于1.4%的鋼中可以看到片狀的鋼中可以看到片狀M的中脊面，它的中脊面，它是微細孿晶區。是微細孿晶區。l片狀片狀M中存在大量顯微裂紋。中存在大量顯微裂紋。l取決于取決于M的形成溫度，而的形成溫度，而M的形成溫度又主要取決于的形成溫度又主要取決于A的化學成分，即碳和合金元素的含量。的化學成分，即碳和合

5、金元素的含量。l碳的影響最大，隨著含碳量的增加，板條馬氏體數量碳的影響最大，隨著含碳量的增加，板條馬氏體數量相對減少，片狀馬氏體的數量相對增加，如圖。相對減少，片狀馬氏體的數量相對增加，如圖。lMC在在-Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。l碳分布在碳分布在-Fe體心立方晶格的體心立方晶格的 c軸上，引起軸上，引起 c軸伸長，軸伸長，a 軸縮短，使軸縮短，使-Fe體心立方晶格發生正方畸變。體心立方晶格發生正方畸變。l因而，因而，M具有體心正方結構，如圖具有體心正方結構，如圖7.41。軸比。軸比c/a稱為稱為馬氏體的正方度。馬氏體的正方度。 1 馬氏體的硬度和強度：馬氏體的硬度和強度：主要取

6、決于馬氏體的含主要取決于馬氏體的含碳量，如圖。碳量，如圖。強化機制：強化機制：（1固溶強化固溶強化過飽和的間隙原子碳在過飽和的間隙原子碳在相相晶格中造成晶格的正方晶格中造成晶格的正方畸變，形成強應力場與畸變，形成強應力場與位錯發生強烈的交互作位錯發生強烈的交互作用，阻礙位錯的運動，用，阻礙位錯的運動，從而提高從而提高M的硬度和強的硬度和強度。度。l（2） 相變強化相變強化 M轉變時，在晶體內造成晶格缺陷轉變時，在晶體內造成晶格缺陷密度很高的亞結構，阻礙位錯的運動，使馬氏體強化。密度很高的亞結構，阻礙位錯的運動，使馬氏體強化。l（3） 時效強化時效強化 碳原子和合金元素的原子向位錯及碳原子和合金

7、元素的原子向位錯及其他晶體缺陷處擴散偏聚或碳化物的彌散析出，釘軋其他晶體缺陷處擴散偏聚或碳化物的彌散析出，釘軋位錯，使位錯難以運動，從而造成馬氏體時效強化。位錯，使位錯難以運動，從而造成馬氏體時效強化。l（4） 原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小對馬原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小對馬氏體強度的影響。這是由于相界面阻礙位錯的運動造氏體強度的影響。這是由于相界面阻礙位錯的運動造成的馬氏體強化。成的馬氏體強化。l主要取決于主要取決于M的亞結構。的亞結構。l片狀片狀M具有高強度、高硬度，但韌性很差，其特點是具有高強度、高硬度，但韌性很差，其特點是硬而脆。板條硬而脆。板條M韌性好得多。韌性好得多

8、。l片狀片狀M中孿晶亞結構的存在大大減少了有效滑移系；中孿晶亞結構的存在大大減少了有效滑移系；同時在回火時，碳化物沿孿晶面不均勻析出使脆性增同時在回火時，碳化物沿孿晶面不均勻析出使脆性增大；此外，片狀大；此外，片狀M中含碳量高，晶格畸變大，淬火應中含碳量高，晶格畸變大，淬火應力大，以及存在大量的顯微裂紋也是其韌性差的原因。力大，以及存在大量的顯微裂紋也是其韌性差的原因。l而板條而板條M中碳化物分布均勻，位錯有低密度區，活動中碳化物分布均勻，位錯有低密度區，活動有余地，其運動可以緩和局部應力。有余地，其運動可以緩和局部應力。l 3 馬氏體的物理性能：比容最大，具有鐵磁性和高的馬氏體的物理性能：比

9、容最大，具有鐵磁性和高的矯頑力，電阻高。矯頑力，電阻高。 1 M轉變的熱力學特點：轉變的熱力學特點：條件：（條件：（1VVc， （2深度過冷。深度過冷。G=Gv+(Gs+Ge) G總自由能變化；總自由能變化； Gv體積自由能差；體積自由能差； Gs表面能；表面能； Ge彈性應變能；彈性應變能； MsA和和M兩項自由能差達到相變所需兩項自由能差達到相變所需 要的最小驅動力值時的溫度，即開始發生要的最小驅動力值時的溫度，即開始發生 M轉變的溫度。轉變的溫度。 （1無擴散性。無擴散性。 鐵原子晶格改組通過原子集體的有規律的近程鐵原子晶格改組通過原子集體的有規律的近程的遷動完成，轉變前后成分相同。的遷

10、動完成，轉變前后成分相同。 （2切變性。切變性。 面心立方變成體心立方晶格，在預先拋面心立方變成體心立方晶格，在預先拋 光的式光的式樣表面上樣表面上M形成的地方出現宏觀傾斜隆起形成表面浮凸。形成的地方出現宏觀傾斜隆起形成表面浮凸。 （3共格性。相界面上的原子即屬于共格性。相界面上的原子即屬于M又屬于又屬于A。（4嚴格的位向關系和慣習面。嚴格的位向關系和慣習面。 馬氏體和奧氏體之間有下列位向關系：馬氏體和奧氏體之間有下列位向關系： 110111 111110 慣習面慣習面M在在 A 的特定晶面上形成，這個晶面稱為慣習面。的特定晶面上形成，這個晶面稱為慣習面。 在相變過程中慣習面不變形也不轉動，通

11、常以母相的指數來表在相變過程中慣習面不變形也不轉動，通常以母相的指數來表示，隨含碳量及示，隨含碳量及M的形成溫度而變化。的形成溫度而變化。 （1降溫轉變一般）；等溫特殊）。降溫轉變一般）；等溫特殊）。相變沒有孕育期，瞬間形核，瞬間長大。相變沒有孕育期，瞬間形核，瞬間長大。A剩余）剩余）淬火冷卻到室溫時保留的未轉變淬火冷卻到室溫時保留的未轉變A。冷處理冷處理低于室溫冷卻的處理方法。低于室溫冷卻的處理方法。 （2A的穩定化。在外界因素作用下，由于內部結構發生了某種的穩定化。在外界因素作用下，由于內部結構發生了某種變化，而使奧氏體向馬氏體轉變溫度降低和殘余奧氏體量增加的變化，而使奧氏體向馬氏體轉變溫

12、度降低和殘余奧氏體量增加的轉變遲滯現象。轉變遲滯現象。分兩類：分兩類： a 熱穩定化：因等溫停留引起熱穩定化：因等溫停留引起A穩定性提高，而使穩定性提高，而使M 轉變滯遲的現象。轉變滯遲的現象。 b 機械穩定化：機械強化作用使機械穩定化：機械強化作用使A穩定化的現象。穩定化的現象。l相變強化機械穩定化，相變強化機械穩定化，M轉變量增高，體積膨脹。轉變量增高，體積膨脹。l形變強化機械穩定化，形變強化機械穩定化，Md點以上對點以上對A塑變產生。塑變產生。l在在Ms點以上對點以上對A進行塑變，引起進行塑變，引起A轉變量增多，此現轉變量增多，此現象稱為形變誘發象稱為形變誘發M相變。某溫度相變。某溫度Md以上塑變不能發生以上塑變不能發生此現象。此現象。l 4 M轉變的可逆性：轉變的可逆性：l冷卻和升溫時冷卻和升溫時A、M的相互轉變一般碳鋼中不發生）。的相互轉變一般碳鋼中不發生）。l發展強韌化熱處理工藝發展強韌化熱處理工藝l 低碳鋼或低合金鋼采用強烈淬火，獲得板條馬氏體。低碳鋼或低合金鋼采用強烈淬火，獲得板條馬氏體。l 中碳低合金鋼或中碳合金鋼進行高溫加熱淬火，可提高中碳低合金鋼或中碳合金鋼進行高溫加熱淬火，可提高鋼的韌性。鋼的韌性。l 高碳鋼工件，采用較低溫度快速、短時加熱淬火，提高高碳鋼工件，采用較低溫度快速、短時加熱淬火，提高韌性。韌