收藏詞條 編輯詞條馬氏體相變(馬氏體的轉變特點)
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2、馬氏體的轉變特點
收藏詞條 編輯詞條馬氏體相變
馬氏體最初是在鋼(中、高碳鋼)中發現的:將鋼加熱到一定溫度(形成奧氏體)后經迅速冷卻(),得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織。
1895年法國人奧斯蒙(F.Osmond)為紀念德國冶金學家馬滕斯(A.artens),把這種組織命名為馬氏體(artensite)人們最早只把鋼中由奧氏體轉變為馬氏體的相變稱為馬氏體相變。
20世紀以來,對鋼中馬氏體相變的特征累積了較多的知識,又相繼發現在某些純金屬和合金中也具有馬氏體相變,如:Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、VZr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-n、Cu-AlCu-Sn、Cu-ZnIn-Tl、Ti-Ni等。
目前廣泛地把基本特征屬馬氏體相變型的相變產物統稱為馬氏體(見)。
馬氏體相變具有熱效應和體積效應,相變過程是形核和長大的過程。
但核心如何形成,又如何長大,目前尚無完整的模型。
馬氏體長大速率一般較大,有的甚至高達10cms。
人們推想母相中的(如位錯)的組態對馬氏體形核具有影響,但目前實驗技術還無法觀察到相界面上位錯的組態,因此對馬氏體相變的過程,尚不能窺其全貌。
馬氏體相變是無擴散相變之一,相變時沒有穿越的原子無規行走或順序跳躍,因而新相(馬氏體)承襲了母相的化學成分、原子序態和晶體缺陷。
馬氏體相變時在一定的母相面上形成新相馬氏體,這個面稱為慣習(析)面,它往往不是簡單的指數面,如鎳鋼中馬氏體在奧氏體()的{135}上最先形成(圖7)。
為了部分地減低這種應變能,會發生輔助的變形,使界面改變如圖7中由{135}變為{224}面。
圖7中馬氏體呈透鏡狀,它具有中脊面,是孿晶密度很高的面,即{135}面,這些馬氏體內部的孿晶是馬氏體內的亞結構。
在鐵基合金的馬氏體中存在孿晶或(和)位錯,在非鐵合金中一般存在孿晶或層錯。
由圖7還可見到:在馬氏體周圍的母相(奧氏體)中形成密度很高的位錯,這是在馬氏體相變時,母相發生協作形變而形成的。
在一般合金的馬氏體相變中,馬氏體形成量只是溫度的函數,即隨著溫度的下降,馬氏體的形成量增大,稱為變溫馬氏體的形成,如圖9所示(圖中為馬氏體形成量為淬火介質的溫度)但在有些合金(Fe-Ni-n)中馬氏體的形成量卻是時間的函數,即在一定溫度下,隨時間的延長,馬氏體形成量增多,稱為等溫馬氏體的形成,如圖10n合金等"classimage>所示(圖n合金等溫馬氏體的"classimage>中%指馬氏體形成量)。
一些高碳高合金鋼,如高速鋼、軸承鋼,主要形成變溫馬氏體,但在一定條件下也能形成等溫馬氏體。
這兩類馬氏體在本質上可能是一致的,不過在變溫馬氏體形成時母相不易繼續相變(穩定化),必須降溫,增加相變的驅動力才能繼續形成馬氏體。
一定的應力和形變作為附加的驅動力,會促使馬氏體的形成;但過量的形變又會阻礙馬氏體相變的進行(力學的穩定化)。
馬氏體相變規律在工業上的應用,已具顯著效果。
除馬氏體強化普遍應用于鋼鐵外,在鋼鐵熱處理中還利用相變規律來控制變形,以及改善性能。
人們目前對鐵基合金的成分、馬氏體形態和力學性質之間的關系已有較明晰的認識,具備位錯亞結構的低碳型(條狀)馬氏體有一定的強度和良好的韌性,具備孿晶亞結構的高碳型(片狀)馬氏體有很高的強度但韌性很差。
按此,低碳馬氏體已在工業上有較大量的應用。
形變熱處理的應用,以及馬氏體時效鋼(含碳~0.02%)的創制都是利用低碳馬氏體的良好韌性。
圖11是低碳型馬氏體的光學顯微鏡下的金相組織;圖12是低碳型馬氏體的透射電子顯微鏡下的金相組織,可以見到內部的位錯亞結構。
利用馬氏體相變時塑性增長,已建立了相變誘發塑性鋼(TRIP鋼)(見)。
馬氏體的轉變特點
珠光體、貝氏體轉變都是擴散型相變,馬氏體轉變是在極大的過冷度下進行的,轉變時,只發生晶格改組,鐵、碳原子都不能進行擴散,所以是無擴散型相變。
馬氏體形成時一般不需要孕育期,馬氏體量的增加不是靠已形成的馬氏體片的不斷長大,而是靠新的馬氏體片的不斷形成。
當過冷奧氏體以大于臨界淬火速度過冷到Ms時,立即開始向馬氏體的轉變。
隨著溫度的下降,馬氏體的量增多,當溫度下降到Mf時,奧氏體向馬氏體的轉變結束。
若在Ms~Mf之間等溫,馬氏體的量并不明顯增加,只有繼續降溫,馬氏體才繼續形成。
奧氏體的含碳量對馬氏體轉變溫度a)及殘余奧氏體量b)的影響。
由于奧氏體中的含碳量大于0.5%時,Mf己低于室溫,所以淬火到室溫時,必然有一部分奧氏體殘留下來,稱為殘余奧氏體(A,)。
隨奧氏體中碳的含量上升,Ms和Mf點下降,殘余奧氏體的量上升。
但即使把奧氏體過冷到Mf以下,仍不能得到100%的馬氏體,總有少量的殘余奧氏體存在,這就是馬氏體轉變的不完全性。
430不銹鋼馬氏體
9月2日江西廢鋼市場價格偏弱運行:現市場重廢26-2670元/噸,中廢2550-2610元/噸,小廢2525-2560元/噸,輕薄料2340-2元/噸,統料2240-2260元/噸,不含稅。
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