『材料典故』 从马氏体说开去

1、影响显微裂纹敏感度的因素
（1）碳含量的影响 是 影 响 SV 的 主 要 因 素 ， C% 小 于 1.4% 时随C%的增加SV急剧 增 加 ， 当 C% 大 于 1.4% 时 SV 随 C% 的 增 加反而下降。
C%小于1.4%，M为{225}惯习面，而当C%大于 1.4%，后M为{259}惯习面。
（2）固溶强化 为严格区分C原子的 固溶强化效应与时效强 化 效 应 ， Winchell 专 门 设计了一套Ms点很低的 C%不同的Fe-Ni-C合金， 以 保 证 M转 变 能 在C原 子不可能发生时效析出 的低温下淬火后在该温 度下测量M的强度，以 了解C原子的固溶强化 效 果 ， 结 果 表 明 C%<0.4%时的σS随碳含 量增加急剧升高，超过 0.4%后σS不再增加。
σ0.2=608+69dγ-1/2 σ0.2=449+60dαˊ-1/2 单位 ：Mpa; 其中dγA晶粒的平均直径；dαˊM板条群的平均直径 。
总
结：
低碳的马氏体的强度主要靠其中碳的固溶强化， 在一般淬火过程中，伴随自回火而产生的M时效强化 也具有相当的强化效果，随M中碳及合金元素含量的 增加，孪晶亚结构将有附加的强化，细化奥氏体晶粒 及马氏体群的大小，也能提高一些马氏体的强度。
（3）时效强化 理论计算得出，在 室温下只要几分钟甚至 几秒钟即可通过C原子扩 散而产生时效强化，在60℃以上，时 效就能进 行发生碳原子偏聚现象， 是M自回火的一种表现， C原子含量越高时效强化 效果越大。
（4）马氏体形态及大小对强度的影响 孪晶亚结构对强度有一附加的贡献，C%相同时， 孪晶M的硬度与强度略高于位错M的硬度与强度，且 C%增高，孪晶亚结构对M强度的贡献增大。 原A晶粒大小和M群的大小对M的强度也有一定 的影响，

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。

马氏体定义马氏体定义马氏体是一种金属材料的组织结构，由于其优异的力学性能和化学稳定性，成为了现代工程技术中不可或缺的材料之一。

本文将从马氏体的定义、形成机制、组织结构、性质及应用等方面进行详细介绍。

一、马氏体的定义马氏体是一种由奥氏体经过淬火或其他方式形成的金属晶格结构，具有高硬度、高强度和优异的耐磨性。

在冷却过程中，当金属达到临界温度以下时，原本存在于奥氏体中的碳原子会从晶格中分离出来，并与铁原子形成新的化学键。

这些新形成的化学键会导致晶格结构发生变化，从而形成了马氏体。

二、马氏体的形成机制1.淬火法淬火是将金属加热至高温状态后迅速冷却至室温以下。

在淬火过程中，金属内部会产生大量热应力和压应力，导致晶格结构发生变化。

当温度降至临界点以下时，碳原子会从奥氏体中分离出来，并与铁原子形成新的化学键，从而形成马氏体。

2.机械变形法机械变形法是通过在金属表面施加压力或拉伸力，使其晶格结构发生变化，从而形成马氏体。

这种方法适用于一些高强度、高硬度的金属材料，如钨、钼等。

三、马氏体的组织结构马氏体具有一定的组织结构，主要包括以下几个方面：1.板条状马氏体呈现出一种板条状的结构，在金属表面上呈现出一定的纹路。

这种结构可以有效地提高金属材料的硬度和强度。

2.网状马氏体还可以呈现出网状的结构，在金属内部形成一种类似于蜂窝状的结构。

这种结构可以有效地提高金属材料的耐腐蚀性能和化学稳定性。

3.球状在某些情况下，马氏体还可以呈现出球状的结构，在金属内部形成一个个小球状晶粒。

这种结构可以有效地提高金属材料的韧性和延展性。

四、马氏体的性质马氏体具有以下几个方面的性质：1.高硬度由于马氏体具有板条状或网状的结构，其硬度比奥氏体高出很多。

这种高硬度可以有效地提高金属材料的耐磨性和抗刮擦性。

2.高强度马氏体具有一定的强度，可以有效地提高金属材料的承载能力和抗拉伸能力。

这种高强度使得马氏体成为了现代工程技术中不可或缺的材料之一。

3.优异的耐腐蚀性能由于马氏体具有网状结构，其表面积相对较大，可以有效地提高金属材料的耐腐蚀性能和化学稳定性。

材料典故---- 从马氏体说开去对于学材料的人来说，“马氏体”的大名如雷贯耳，那么说到阿道夫•马滕斯又有几个人知道呢？其实马氏体的“马”指的就是他了。

在铁碳组织中这样以人名命名的组织还有很多，今天我们就来说说这些名称和它们背后那些材料先贤的故事。

马氏体Martensite，如前所述命名自Adolf Martens (1850-1914)。

这位被称作马登斯或马滕斯的先生是一位德国的冶金学家。

他早年作为一名工程师从事铁路桥梁的建设工作，并接触到了正在兴起的材料检验方法。

于是他用自制的显微镜（！）观察铁的金相组织，并在1878年发表了《铁的显微镜研究》，阐述金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织。

（这个工作我们现在做的好像也蛮多的。

）他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则（大概其中就有马氏体），并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一（有远见）。

他还曾经担任了柏林皇家大学附属机械工艺研究所所长，也就是柏林皇家材料试验所（"Staatliche Materialprüfungsamt"）的前身，他在那里建立了第一流的金相试验室。

1895年国际材料试验学会成立，他担任了副主席一职。

直到现在，在德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。

下面说说奥氏体Austenite，套用一下无意间搜到的某个以Austenite为昵称的仁兄的话，Austenite之所以叫Austenite，不是因为发现者喜欢简•奥斯汀（Jane Austen）的作品，也不是因为德克萨斯州的首府奥斯汀（Austin）市，而是因为一位来自不列颠的冶金学家Roberts-Austen, Sir William Chandler (1843-1902)。

个人猜测，他的名字大概是罗伯茨-奥斯汀，被封为威廉•查德勒爵士。

这位爵士可算得上是有好几把刷子。

他是第一幅铁碳相图的绘制者，1897年完成初稿1899年彻底完成。

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
第五节 马氏体转变
概念：将钢加热奥氏体化，以大于vk的冷却速度快 冷至Ms点以下，将产生马氏体转变，习惯上将通 过切变进行点阵重构，而无成分变化的非扩散性 相变，称为马氏体转变。 从广义上说将材料从高温结构状态快速冷却，在 较低温度下发生的无扩散型相变。
相变温度范围：Ms-Mf 之间 相变特点：切变、无扩散、非恒温转变
板条马氏体
2. 片状马氏体
片状马氏体是中、高碳钢，高镍的铁镍 合金等铁系合金中出现的另一种典型马氏体 组织。
对于碳钢，片状马氏体只在>1.0%C时才 单独存在，<1.0%C时与板条状马氏体共存。
片状马氏体与母相奥氏体的晶体学位向 关系是K-S关系或西山关系，惯习面为(225)γ 或(259)γ。
(1) 位向关系
① K-S关系
{011}α′∥{111}γ； <111>α′∥<101>γ 按照这样的位向关系，
马氏体在母相中可以 有24个不同的取向。
K-S位向 关系示意图
② 西山关系
(111)γ∥(110)α′；
[11-2]γ∥[-110]α′
按照西山关系，在 每个{111}γ面上，马 氏体只可能有三种 不同的取向，所以 总 共 只 有 12 种 可 能 的马氏体取向。
马氏体晶体结构为含过饱和碳的体心正方，这 个正方度与含碳量有关。

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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马氏体名词解释马氏体是一种金属材料中的一种显微组织，它是一种由特殊原子结构形成的非晶态晶体。

马氏体具有高硬度、高强度、高韧性和良好的耐磨性能，在金属材料的机械性能和工艺性能方面有着重要的影响。

马氏体得名于德国冶金学家海因里希·阿格·马尔廷斯·玛氏（Heinrich Augusta Guillaume Martens），他于1890年首次发现了这种组织。

马氏体是一种由奥氏体（austenite）经过淬火（quenching）或变速冷却形成的，具有高硬度和脆性的金属组织。

淬火是一种将高温金属急速冷却的热处理工艺，在这个过程中，金属中原本具有典型结构的奥氏体转变为马氏体结构。

马氏体的形成过程涉及到原子的位移和重排。

在奥氏体中，铁原子是面心立方结构，六个铁原子组成一个小立方体，称为基元体（unit cell）。

这个基元体由6个面心立方位点和8个正二十面体位点组成。

在淬火过程中，原子的位移和重排使得奥氏体的基元体结构发生改变，转变为马氏体的基元体结构。

马氏体的基元体由12个面心立方位点和4个正二十面体位点组成，其中面心立方位点被沿着一定方向进行位错乃至相互平移，铁原子的排列出现不规则结构，形成非晶态晶体。

马氏体的特点主要包括形状记忆性和弹性记忆性。

形状记忆性是指马氏体在一定温度下具有特定的形状，并能通过加热或变形恢复到原来的形状。

这是由于马氏体的基元体结构具有双稳态性，通过改变外界温度或应力可以引起马氏体的相变，实现形状的改变和恢复。

而弹性记忆性是指马氏体在一定的应力作用下发生相变，产生“超弹性”的效应，即能在相变过程中快速恢复应变，具有非常优异的弹性性能。

马氏体在金属材料中具有广泛应用。

例如，在制造汽车、航空器等需要高强度和耐磨性的零部件时，淬火和马氏体转变是常用的工艺，可以使材料具有更高的强度和硬度。

而利用马氏体的形状记忆性和弹性记忆性，研制出了各种智能材料和器件，如马氏体合金、马氏体传感器、马氏体致动器等，广泛应用于机械、电子、信息等领域。

Hale Waihona Puke 273.按形核机制分类(a)均匀形核 (b)非经典的非均匀形核 1）强缺陷非均匀形核 2）弱缺陷非均匀形核
4.马氏体相变和赝马氏体相变
凡符合马氏体相变的定义都属于马 氏体相变；一级相变不明显或者若一级 相变的称之为赝马氏体相变
28
6. 马氏体相变的进展

马氏体相变形态学的构成 马氏体相变热力学的完善 动力学 母相状态的影响 形核和长大 晶体学 非线性物理及量子力学的应用
(b)马氏体的等温转变
• ①在Ms点以下某一温度停留，过冷A需经过一定 的孕育期后才能开始形成M； • ②随等温时间增长，M转变量不断增多，即转变量 是时间的函数； • ③随转变温度的降低，开始时转变速率增大，且孕 育期减少，但到达某一转变温度后转变速率反而减 慢，且孕育期增长。
25
(c)爆发式转变
[111]M //[211]γ
（5）马氏体内往往具有亚结构
a.低碳马氏体（板条马氏体） : 低碳钢中的 马氏体组织是由许多成群的、相互平行排列的板条 所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构 主要为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
b.高碳马氏体（片状马氏体）: 在高碳钢中形 成的马氏体完全是片状马氏体。在显微镜下观察时 呈针状或竹叶状，又称针状马氏体。片状马氏体内 部的亚结构主要是孪晶，故片状马氏体又称为孪晶 马氏体。
7
（4）新旧相之间保持一定的位向关系
共格关系 新相和母相之间保持切变共格性 惯习现象 K-S关系 {110)}M// {111}γ 西山关系(N关系) {110)}M// {111}γ G-T关系
8
[111]M //[110]γ 奥氏体 (111)面上马氏 体的六种不同K-S取向

马氏体组织马氏体马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。

最先由德国冶金学家Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。

马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，但是在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。

马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。

中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。

高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。

中文名：马氏体外文名：martensite释义：黑色金属材料的一种组织名称提出者：阿道夫·马滕斯一、马氏体发展史1、马氏体19世纪90年代最先由德国冶金学家阿道夫·马滕斯（Adolf Martens，1850-1914）于在一种硬矿物中发现。

马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。

1895年法国人奥斯蒙（F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens），把这种组织命名为马氏体(Martensite)。

人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变称为马氏体相变。

20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变，如：Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。

目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）。

2、组成类型常见马氏体组织有两种类型。

中低碳钢淬火获得板条状马氏体，板条状马氏体是由许多束尺寸大致相同，近似平行排列的细板条组成的组织，各束板条之间角度比较大；高碳钢淬火获得针状马氏体，针状马氏体呈竹叶或凸透镜状，针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内，针叶之间互成60°或120°角。

二. 影响钢的MS因素
(一)、奥氏体的化学成分的影 响 奥氏体的化学成分是影响Ｍs点 的最主要的因素。 １、碳含量Wc Wc↑，Ms↓、Mf↓；Ms和Mf下 降不一致。 Wc<0.6%，Mf比Ms下降得快。 Wc<0.2%，Wc↑，Ms显著下降； Wc>0.2%，Wc↑， Ms直线下降。 Wc<0.6%，Mf显著下降。 Wc>0.6%，Mf下降缓慢，Mf<0℃。 原因：C%↑，使A的强度↑，相 变阻力↑，切变困难，Ms↓。
(b) 西山关系
1934年，西山在铁镍合金中发现，在室温 以上形成的M与A之间存在K-S关系，而在70℃以下形成的M与A呈下列关系： {110}M //{111} A ； <110> M //<112> A
由图可见，A的 (111)面上存在三 个不同的<211>方 向。由图可见， M的(110)面中的 位向关系。
五. 马氏体转变的可逆性 由M→A的转变称为马氏体的逆转变，逆 转变开始的温度称为As，结束的温度称 为 A f。 六. 马氏体转变的不完全性 存在残余奥氏体，用γ′ A′或AR表 示。 原因：受到钢中碳含量的影响。如下图 所示。
4.2 马氏体转变的热力学
一. 马氏体转变的热力学条件
马氏体和奥氏体的自由能均随温度上升而 下降，到 T0 温度时二者相等(如图)。 与加热转 变不同，当 A 被过冷到略低于 T0 时，M转变并 不发生, 必须过冷到T0以下某一温度MS时，才 会发生M转变，到Mf点结束转变。

二十世纪三十年代，用X射线结构分析方法测 得钢中的马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和固溶体，马 氏体中的固溶碳即原奥氏体中的固溶碳。因此，曾一 度认为所谓的马氏体就是碳在α-Fe中的过饱和间隙固 溶体。对马氏体转变的研究，初期着重于了解马氏体 转变与钢中其他转变的不同点。正是由于观察到了一 系列不同于其他转变的特点，曾经有人认为马氏体转 变与其他转变不同，是一个由快冷造成的内应力场所 引起的切变过程。 四十年代前后，在Fe-Ni，Fe-Mn合金以及许多 有色金属及合金中也发现了马氏体转变，不仅观察到 了冷却过程中发生的马氏体转变，还观察到了在加热 过程中所发生的马氏体转变。 新观察到的马氏体转 变的特征和钢中马氏体转变的特征相似。 基于这一 新的发现，人们不得不把马氏体的定义修改为：在冷 却过程中所发生的马氏体转变的产物统称为马氏体。

马氏体相变条件《马氏体相变条件》话说我有个朋友小李，他在材料学这块钻研得挺深的。

有一天我们凑一块儿唠嗑，他特兴奋地跟我讲起他正在搞的马氏体相关的研究。

我就好奇地问这马氏体相变到底是咋回事啊。

他看我一脸懵，就说这马氏体相变可是有条件的。

这不，把我的好奇心一下就勾起来了，今天我也和大家好好唠唠马氏体相变条件这事儿。

马氏体相变啊，首先温度是个很关键的因素。

马氏体相变往往是在冷却条件下发生，一般需要快速冷却。

你想啊，就像热锅里的水分子，要是慢慢冷却，它就规规矩矩地变成液态水珠变小那样降温。

但材料里的马氏体相变，可不是这么悠闲的过程。

就好比一个着急赶场的演员，温度得迅速降下来，它才能完成从奥氏体到马氏体的转变。

要是冷却速度不够快，晶格就会有别的变化，就变不成马氏体啦。

化学成分也在其中起着重要的作用。

不同的合金元素，那可是各有各的性格。

比如碳元素，这个在马氏体相变里就像个强心剂。

碳含量高一些的时候，马氏体的硬度会噌噌往上冒。

我问小李为啥呢，他就和我比划着说：“你看啊，碳就像是一个个小钉子，嵌在晶格里面，让晶格变扭，这变形的晶格就是马氏体的特点了，所以碳多了硬度就大了。

”除了碳之外，像铬啊，镍啊这些元素也在马氏体的相变里凑着热闹，它们能影响原子之间的键能，改变相变的行为。

应力状态也不容忽视。

就像是一群人排队，如果四周都很宽松，大家站得就很散漫。

但要是周围有一股压力让他们必须紧凑起来，形式就不一样了。

材料在有应力存在时，原子的排列也会根据应力的状态调整。

比如说有的时候，一个方向上的拉应力或者压应力，会促使马氏体相变更容易发生在特定的晶面上。

我又问小李说：“那这个应力怎么就这么神奇呢？”小李给我一个小螺母，示意我握住，他在另一头拧，说：“你看啊，这个力一加，就好像给里边的原子团喊了个号子，让它们按照应力指挥的方向站队变化呢。

”我觉得，要是想深入研究马氏体相变条件，那可不能纸上谈兵。

咱们得像小李那样，亲自去做实验，不断调整温度、研究化学成分，试试不同的应力状态。

镍板材的马氏体相变研究及其热处理机制探讨镍是一种常见的金属材料，在工业领域具有广泛的应用。

其中，镍板材作为一种重要的材料，在航空航天、电子、化工等领域有着广泛的应用。

而镍板材的性能主要受到其微观结构的影响。

其中，马氏体相变是镍板材微观结构变化的重要过程之一。

本文将根据任务名称，对镍板材的马氏体相变研究及其热处理机制进行探讨。

首先，我们将从马氏体相变的基本概念开始。

马氏体相变是一种固态相变过程，是指当材料在一定温度和应力下发生体相变为马氏体。

马氏体是一种具有高硬度和较高强度的组织结构，对材料的力学性能有着重要的影响。

针对镍板材的马氏体相变研究，许多学者进行了广泛的研究工作。

他们主要关注的是镍板材的相变温度、相变时间以及相变过程中的组织结构变化等。

其中，相变温度是镍板材马氏体相变的重要指标，它决定了马氏体相变是否能够顺利进行。

相变时间则与相变过程中的组织结构变化密切相关，它反映了相变过程的快慢以及相变后组织结构的稳定性。

研究表明，镍板材的马氏体相变温度与合金成分、冷却速率等因素密切相关。

一般来说，合金中的合金元素含量越高，相变温度就越低。

这是因为合金元素的加入会促进晶格构建，使得晶格难以发生相变。

此外，冷却速率也会影响相变温度。

较快的冷却速率可以提高相变温度，有利于得到更高的热处理强度。

而马氏体相变的过程与镍板材的组织结构变化密切相关。

相变过程中，镍在一定的温度和应力下发生晶格变形，形成马氏体。

马氏体的形成将导致材料的硬度和强度提高，但同时也会降低材料的韧性。

因此，为了兼顾材料的强度和韧性，在镍板材的热处理过程中需要对相变温度和相变时间进行精确的控制。

合适的热处理工艺能够使得马氏体相变得到有效控制，从而实现材料性能的优化。

除了对镍板材的马氏体相变研究之外，还有一些学者探讨了热处理对马氏体相变的影响。

研究表明，合适的热处理可以改变镍板材的相变温度和相变行为，进而提高材料的性能。

其中，时效处理是一种常见的热处理方法，它能够使得材料的相变温度升高，提高材料的强度和塑性。

马氏体钢应变诱导析出马氏体钢，听起来是不是有点像“硬核”材料的名字？没错，的确是一个不折不扣的“硬汉”，就是那种在工业中能扛得住重压的钢材。

它的强度那是没得说的，像一块铁板一样坚硬，甚至在火炉里都能保持冷静。

但你知道吗？这块硬邦邦的“铁板”，在特定的条件下，竟然还会发生一些变化，产生一些神奇的“析出”现象——这个变化啊，叫做应变诱导析出。

是不是听起来有点“高大上”？其实讲白了，它就是钢材在受到拉伸或压缩时，发生了一些细微的变化，而这些变化会让它的性能变得更强。

你要知道，马氏体钢虽然硬得像石头，但它并不是一成不变的。

你拉一下它，或者是压一下它，这些外力就像是给它打了个“按摩”，钢材内部的结构就会有所反应。

有些时候，这种反应就会导致某些元素在钢材里“析出”出来，形成一些新的微小结构。

这些结构一旦生成，就会大大增强钢材的硬度和强度。

好像什么事情啊，越压越强，钢材也变得越来越硬。

你要是仔细看这些小结构，它们其实是像“珍珠”一样，点缀在钢材的组织中。

这些“珍珠”可不是普通的珍珠，它们可是非常重要的“硬核”，让马氏体钢不仅仅是坚硬那么简单，还能在高强度环境下保持优异的性能。

再说到这应变诱导析出，听着有点复杂，其实就是钢材在拉伸或者压缩的过程中，它里面的原子开始“动起来”了。

原来在马氏体钢里，这些原子是比较紧密地排列在一起的，形成一种相对稳定的结构。

可是一旦钢材受到应力，钢材内部的原子就开始“跳跃”。

有些原子在钢材内部的“排列”状态发生了变化，它们不再是原来那样紧密的组合，反而开始聚集，形成了一些特殊的微观结构。

这些结构会在应变的作用下逐渐成长，从而提高钢材的强度和硬度。

说到这，你是不是会想，嗯，怎么有点像是打破原有的秩序，然后重新拼凑成一个新的秩序？没错，实际上这就是应变诱导析出的核心——通过外力的作用，让钢材内部的元素发生重新排列，然后变得更强。

这种现象在某些特殊的工艺中非常有用，尤其是在制造高强度、耐磨损的工具和设备时，马氏体钢的这种“特性”可就派上大用场了。

『材料典故』从马氏体说开去对于学材料的人来说，“马氏体”的大名如雷贯耳，那么说到阿道夫·马滕斯又有几个人知道呢？其实马氏体的“马”指的就是他了。

在铁碳组织中这样以人名命名的组织还有很多，今天我们就来说说这些名称和它们背后那些材料先贤的故事。

马氏体Martensite，如前所述命名自Adolf Martens (1850-1914)。

这位被称作马登斯或马滕斯的先生是一位德国的冶金学家。

他早年作为一名工程师从事铁路桥梁的建设工作，并接触到了正在兴起的材料检验方法。

于是他用自制的显微镜（！）观察铁的金相组织，并在1878年发表了《铁的显微镜研究》，阐述金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织。

（这个工作我们现在做的好像也蛮多的。

）他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则（大概其中就有马氏体），并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一（有远见）。

他还曾经担任了柏林皇家大学附属机械工艺研究所所长，也就是柏林皇家材料试验所（"Staatliche Materialprüfungsamt"）的前身，他在那里建立了第一流的金相试验室。

1895年国际材料试验学会成立，他担任了副主席一职。

直到现在，在德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。

下面说说奥氏体Austenite，套用一下无意间搜到的某个以Austenite为昵称的仁兄的话，Austenite之所以叫Austenite，不是因为发现者喜欢简·奥斯汀（Jane Austen）的作品，也不是因为德克萨斯州的首府奥斯汀（Austin）市，而是因为一位来自不列颠的冶金学家Roberts-Austen, Sir William Chandler(1843-1902)。

个人猜测，他的名字大概是罗伯茨-奥斯汀，被封为威廉·查德勒爵士。

这位爵士可算得上是有好几把刷子。

他是第一幅铁碳相图的绘制者，1897年完成初稿1899年彻底完成。

影响钢的ms因素5先马氏体转变的影响如果m转变前发生b转变ms6外场的影响点升高马氏体相变量增加材料加工原理一微裂纹的产生马氏体片形成速度极快互相撞击或与奥氏体晶界相撞时可形成很大的应力集中加之高碳马氏体本身很脆故在撞击时极易产生裂纹
材料加工原理
马氏体相变
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材料加工原理
前期内容回顾……….
马氏体的晶体结构 马氏体的形态 马氏体转变的主要特点 本节要点 影响马氏体转变的主要因素 马氏体的微裂纹及其影响因素 马氏体的机械性能 钢中的残余奥氏体及其作用
一、微裂纹的产生
马氏体片形成速度极快，互相撞击或与奥氏体 晶界相撞时可形成很大的应力集中，加之高碳马氏 体本身很脆，故在撞击时极易产生裂纹。这些裂纹 虽很小，但可成为疲劳裂纹源而导致开裂。
二、影响显微裂纹因素
以单位体积马氏体内出现显微裂纹的面积 Sv(mm2/mm3})作为形成显微裂纹的敏感度。
材料加工原理
材料加工原理
一、马氏体转变的主要影响因素
二.影响钢的Ms因素
1、化学成分的影响 奥氏体的化学成分是影响 Ms点的最主要的因素。 碳含量的影响 C%↑，Ms、Mf↓；Ms和Mf 下降不一致。 • C%<0.6%, Mf比Ms下降快 • C%>0.6%, Mf下降缓慢， Mf<0℃。 原因: C%↑，使A的强度↑，相变阻 力↑，切变困难，Ms ↓
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四、钢中的残余奥氏体及其作用
奥氏体的热稳定化
• 冷却中断后继续冷却，转变并 不立即恢复，而要滞后一段温 度e，转变才继续进行。 • 冷却到室温时，未转变的残余 奥氏体量也增多。 • 奥氏体热稳定化程度可用滞后 温度e以及室温时的残余A增量 表示。 • 冷却缓慢相当于在一连串温度 下的短时间停留，故也会造成 稳定化

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2、应力诱发相变增韧的能量条件 ZrO2陶瓷的t→m相变时系统的自由能变化: ∆Gt→m=-∆Gchem +∆Ge + ∆Ga + ∆Gb （1） ∆Gchem t相和m相的化学自由能差 ∆Ge 相变的弹性应变能变化 ∆Ga 诱发相变外力所消耗的能量 ∆Gb m相与基体的界面能和t相相与基体 的界面能之差，很小，可忽略
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ZrO2-Y2O3陶 瓷中t→m马 氏体等温相 变过程动态 观察和示意 图
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• 整个“N”字形m相群的形成是在瞬间形成 的，其自促发形核快速以及纵向长大的过 程与钢中的马氏体相变非常相似。 • 其后是片的侧向长大，这种侧向长大是一 个很缓慢的过程，它是通过界面处原子的 短程迁移而实现界面迁移的。 • 当Y2O3含量较低时，侧向长大至相邻m相 互相接触而形成平行的条状组织，相邻条 之间为孪晶关系。这种侧向缓慢的长大机 制与钢中马氏体相变是不同的。
ZrO2-Y2O3相图
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• 由于t-m相变有 体积变化，用 膨胀法研究相 变很方便。
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可见： • 降温中发生t→m相变，在Ms与Mf之间的温 度范围完成相变。 • 升温中发生m→t逆相变，在As与Af之间的 温度范围完成逆相变。
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§2 ZrO2基陶瓷中的马氏体相变
一、马氏体相变的特点 ZrO2基陶瓷中的t→m相变属于马氏体相 变，具有马氏体相变的基本特征。 1、无扩散切变型 2、产生表面浮突现象 3、相变产物单斜相（m-ZrO2）的内部亚结 构为孪晶，有时伴有位错
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• t相和m相的化学自由能差∆Gchem为相变驱动 力， 相变的弹性应变能变化∆Ge 为相变阻 力。 • 能否发生相变，取决于相变后系统的自由 能是否降低，即∆Gt→m是否小于或等于零。 • 所以发生t→m相变的能量条件为：