6.2 马氏体分解时α

马氏体和回火马氏体
马氏体和回火马氏体是材料科学中常见的组织结构，具有重要的工程应用价值。

本文将介绍马氏体和回火马氏体的定义、形成机制、性能特点以及应用领域等方面的内容。

一、马氏体的定义和形成机制
马氏体是一种由奥氏体经过相变而成的金属组织，通常在高温下形成。

当金属材料受到快速冷却或压缩等外部刺激时，奥氏体晶格中的原子无法充分扩散，导致晶格变形，形成马氏体。

马氏体的晶体结构比奥氏体更加紧密，具有更高的强度和硬度。

二、回火马氏体的定义和形成机制
回火马氏体是指经过回火处理后的马氏体组织。

回火是指将马氏体加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却至室温的过程。

回火过程中，马氏体中的碳化物析出，形成细小的碳化物颗粒，使得回火马氏体的晶体结构更加稳定，同时提高了其韧性和塑性。

三、马氏体和回火马氏体的性能特点
马氏体具有高强度、高硬度、高韧性和耐磨性等优点，在很多领域都有广泛的应用。

例如，马氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和强度，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。

回火马氏体相比马氏体具有更高的韧性和塑性，同时保持了马氏体的高强度和硬度。

回火马氏体通常用于制造高强度、高韧性的金属
零件，如齿轮、轴类零件等。

四、马氏体和回火马氏体的应用领域
马氏体和回火马氏体在许多领域都有广泛的应用。

例如，马氏体不锈钢广泛应用于航空、汽车、电子等领域，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和强度。

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。

有关铸钢件热处理过程中回火的几个问题中国铸造协会李传栻除少量耐热钢铸件可以铸态交付使用外，绝大部分铸钢件都需要热处理。

碳钢铸件，大都经退火或正火处理。

各种低合金钢铸件，为了充分利用合金元素的功能，大都经淬火、回火处理。

结构用低合金钢铸件，经淬火、高温回火后，材质可以获得强度与塑性、韧性最佳的配合。

这种热处理方式通常称之为调质处理。

耐磨用铸钢件，经淬火和低温回火后，材质具有相当高的硬度和耐磨性，并保持一定的韧性。

随着工业的进步和科学技术的发展，各种低合金钢的应用增长很快。

在铸钢生产中，目前，各种低合金钢铸件的产量已在总产量中占有绝大多数的份额。

各种低合金钢铸件的热处理过程中，回火通常被视为一项辅助工序，大家在工作繁忙之际往往未能给予应有的重视。

回火，看似简单，其中却蕴含着很多问题，而且对铸钢件的使用性能有非常重要的影响。

就我所知，生产中由此而致材质力学性能不太好的情况时有发生。

钢经淬火处理后，可以具有高硬度和高强度，但是，经淬火的钢，组织为马氏体，存在位错、层错、孪晶等晶体缺陷。

在碳及合金元素含量较高的情况下，淬火后还存在较多的残留奥氏体。

这种亚稳定的组织，导致钢的塑性、韧性低，铸件的内应力大，产生脆性断裂的倾向较大。

因此，铸钢件淬火后必须及时予以妥善的回火处理，以消除内应力，从而获得稳定的组织、保证材质具有要求的力学性能。

热处理属于另一个专业，不少中、小型铸钢企业往往缺少热处理专业的技术人员，回火又是一项简单的辅助工序，因而，企业往往对此缺乏应有的了解。

有鉴于此，我想在这里谈谈低合金钢铸件淬火后回火的问题。

在这里，只讨论低合金钢的回火问题，不涉及各种高合金钢的热处理。

为了了解回火过程中的组织转变，还要简单地提到马氏体组织的一些特点。

一、淬火钢中马氏体组织的一些特点钢经淬火后组织转变为马氏体，可以使其具有很高的硬度和强度。

淬火是使钢强化的重要措施。

钢经奥氏体化后，使其转变为马氏体需要两个条件：一是冷却速率高，抑制其发生扩散性的转变；再就是快速冷却到马氏体开始转变温度Ms以下。

α和α'铁素体和马氏体解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在材料科学和冶金学中，α和α'铁素体以及马氏体是非常重要的研究对象。

它们是钢铁和其他合金中的两种主要晶体结构，对于材料的性能和特性起着至关重要的作用。

1.2 文章结构本文将分为五个主要部分来探讨α和α'铁素体以及马氏体。

首先，在引言中对这些概念进行简要介绍并说明文章的目的。

接下来，将详细讨论α铁素体的定义、特征、相图和相转变过程，以及形成条件和影响因素。

随后，会对α'铁素体进行类似的讨论，并深入了解其特性、相图、相转变过程以及形成条件和影响因素。

最后，将专门探讨马氏体的定义、特征、相图和相转变过程，以及形成条件和影响因素。

最后，“结论”部分总结全文，并提出一些思考。

1.3 目的本文的目标是全面了解α和α'铁素体以及马氏体在材料科学领域中的重要性。

通过对它们定义、特征、相图和相转变过程，以及形成条件和影响因素的详细讨论，读者将能够获得对这些晶体结构的深入理解，并进一步了解它们在材料性能中的作用。

同时，本文旨在为进一步研究和应用提供基础知识和理论依据。

2. α铁素体:2.1 定义和特征:α铁素体是指在钢中的一种晶体结构形式，通常以面心立方结构（FCC）为基础。

它具有一些独特的特征，包括高塑性、良好的可加工性和热处理的能力。

2.2 相图和相转变:与其他铁素体相比，α铁素体在相图上占据一个重要位置。

在低合金钢中，随着温度的升高，α铁素体会从高温下稳定存在的奥氏体（Austenite）相变成低温下稳定存在的α铁素体。

2.3 形成条件和影响因素:α铁素体的形成受多种因素影响。

其中最重要的是碳含量和合金元素含量。

碳含量较高会促使硬质块状α铁素体或粒状渗碳层生成，在一定条件下，可以通过淬火处理来形成马氏体组织。

除了碳含量，合金元素对α铁素体形成也有重要影响。

诸如锰、硅、镍等元素可以改变低合金钢中α铁素体转变到γ- γ' 铺层化合物的临界转变温度。

马氏体、铁素体、奥氏体、双相不锈钢的简介不锈钢简介：不锈钢通俗的说，就是不易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。

不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。

这种不锈性和耐蚀性是相对的。

试验表明。

钢在大气，水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。

不锈钢的分类方法有很多种，按室温下的组织结构分类，有马氏体型，奥氏体型，铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可以分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢，耐硫酸不锈钢，耐海水不锈钢等等。

按腐蚀类型费雷可分为耐点蚀不锈钢，耐应力腐蚀不锈钢，耐晶间腐蚀不锈钢等，按功能特点分类可分为无磁不锈钢，易切削不锈钢，低温不锈钢，高强度不锈钢等等。

由于不锈钢材具有优异的耐蚀性，成型性，相容性以及很宽温度范围内的强韧性等系列特点所以在重工业轻工业和生活用品行业以及建筑装饰行业中获得广泛的应用。

不锈钢的牌号分组：不锈钢的型号，按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。

200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢（能否用于食品存在争议）300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢型号301—延展性好，用于成型产品。

也可通过机械加工使其迅速硬化。

焊接性好。

抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

型号302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。

型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

型号304—通用型号；即18/8不锈钢。

GB牌号为0Cr18Ni9。

型号309—较之304有更好的耐温性。

型号316—继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。

马氏体相变介绍马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发觉的：将钢加热到必然温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），取得的能使钢变硬、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)。

人们最先只把钢中由奥氏体转变成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点积存了较多的知识，又接踵发此刻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-Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。

目前普遍地把大体特点属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）。

相变特点和机制：马氏体相变具有热效应和体积效应，相变进程是形核和长大的进程。

但核心如何形成，又如何长大，目前尚无完整的模型。

马氏体长大速度一样较大，有的乃至高达105cm·s-1。

人们推想母相中的晶体缺点（如位错）的组态对马氏体形核具有阻碍，但目前实验技术还无法观看到相界面上位错的组态，因此对马氏体相变的进程，尚不能窥其全貌。

其特点可归纳如下：马氏体相变是无扩散相变之一，相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃，因此新相（马氏体）承袭了母相的化学成份、原子序态和晶体缺点。

马氏体相变时原子有规那么地维持其相邻原子间的相对关系进行位移,这种位移是切变式的（图1）。

原子位移的结果产生点阵应变(或形变)（图2）。

这种切变位移不但使母相点阵结构改变，而且产生宏观的形状改变。

将一个抛光试样的表面先划上一条直线，如图3a中的PQRS，假设试样中一部份(A1B1C1D1-A2B2C2D2)发生马氏体相变(形成马氏体),那么PQRS直线就折成PQ、QR'及R'S'三段相连的直线,两相界面的平面A1B1C1D1及A2B2C2D2维持无应变、不转动，称惯习（析）面。

第四章马氏体相变（Martensitic transformation）学习目的与要求：掌握马氏体相变的主要特征；马氏体形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。

马氏体相变是钢件热处理强化的重要手段，产生马氏体相变的热处理叫淬火。

马氏体相变是最典型的切变共格型相变。

所谓切变共格，是指晶体点阵的重构是通过切变的方式来完成的，切变时，基体原子集体有规则的近程迁移。

所以，新相和母相之间保持共格关系。

凡是点阵重构来不及按扩散的方式进行，而是通过切变共格的形式完成的相变，都叫马氏体相变。

不仅金属材料，在陶瓷材料中也发现马氏体相变。

相变产物称为马氏体（Martensite），是为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens）而命名的。

4.1 马氏体相变的主要特征马氏体相变是发生在低温下的一种非扩散型相变，相变时不仅基体金属原子和置换型原子不能扩散，而且间隙型原子也难以长程扩散。

所以，马氏体相变具有一系列不同于扩散型相变的特征。

4.1.1 非扩散性试验表明，过冷奥氏体转变为马氏体时，点阵结构由面心立方变为体心立方（或体心正方），而无成分变化；在相当低的温度（甚至在4K）下也可能以极快的速度发生马氏体相变，这种情况下，原子已不可能长程扩散。

非扩散并不意味着原子绝对没有移动，只是相变时相邻原子的相对位置没有变化，相邻原子之间的相对位移不超过一个原子间距。

4.1.2 切变共格和表面浮凸马氏体相变时，点阵的改组是通过―切变‖的方式来完成的，即新相的原子相对母相原子集体发生有规则的近程迁移。

切变必然伴随两种后果：其一，新相马氏体和母相过冷奥氏体的相界面是共格的，马氏体长大时，原子只作有规则的迁移而不改变界面的共格状态；其二，光滑的试样表面必然能观察到切变留下的宏观证据，即表面浮凸，如图4-1a所示。

相变前试样抛光面的直线划痕STR，变成相变后的折线S´T´TR，见图4-1b。

4.1.3 位向关系和惯习面1. 位向关系切变共格的另外一个证据是，马氏体和母相过冷奥氏体之间存在严格的位向关系。

第三节马氏体的组织形态(本节建议时间：15分钟)一马氏体的形态1. 板条马氏体出现于低、中碳钢中，其形貌可见图3-3-1，其中的板条束为惯习面相同的平行板条组成，板条间有一层A膜；板条的立体形态可以是扁条状，也可以是薄片状；一个奥氏体晶粒有几个束，一个束内存在位向差时，也会形成几个块。

板条M的亚结构为位错，密度高达(0.3 0.9)×1012/cm2，故称位错M。

3-3-1板条马氏体显微组织特征示意图2. 透镜片状马氏体(简称片状M)出现于中、高碳钢中，其形貌可见图3-3-2。

立体外形呈双凸透镜状，断面为针状或竹叶状。

马氏体相变时，第一片分割奥氏体晶粒，以后的马氏体片愈来愈小。

M形成温度高时，惯习面为{225}A，符合K-S关系；形成温度低时，惯习面为{259} A，符合西山关系.片状M的亚结构为{112}M的孪晶。

M还有其它形态如蝶状、薄片状与薄板状等。

3-3-2透镜片状马氏体二影响M形态及其内部亚结构的因素1. 化学成分奥氏体中碳含量的影响最为重要，在碳钢中，当C含量：C<0.3%时，生成板条M，亚结构为位错；C>1.0%时，生成片状M，亚结构为孪晶@c000000255；C为0.3 1.0%时，生成混合型组织(片状+板条)。

2. 形成温度M S点高的A，冷却后形成板条M，亚结构为位错;M S点低的A，冷却后形成片状M，亚结构为孪晶;M S点不高不低的A，冷却后形成混合型组织(片状+板条M)，亚结构为位错+孪晶。

9.5 马氏体转变钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度下发生无扩散性相变－马氏体相变，这一过程通常称为淬火。

9.5.1 钢中马氏体的晶体结构轴比c/a称为马氏体的正方度9.5.2 钢中马氏体转变的主要特点无扩散相变，以共格切变的方式进行；特点：无扩散性；具有一定的位向关系和惯习面：钢中马氏体的惯习面随奥氏体的含碳量及马氏体的形成温度不同而异；表面浮凸现象；转变在一个温度范围内完成；不需要孕育期，高速长大。

马氏体的结构1. 引言马氏体是一种金属材料中常见的相变结构，具有优异的力学性能和热稳定性。

它在材料科学和工程领域中具有广泛的应用。

本文将介绍马氏体的结构特点、形成机制以及对材料性能的影响。

2. 马氏体的定义与分类马氏体是一种由奥氏体通过固态相变形成的组织。

奥氏体是一种面心立方结构，而马氏体则是一种体心立方或者是六方最密堆积结构。

根据形成机制和组织特点，马氏体可分为等轴马氏体、板条马氏体和巨大马氏体等几种类型。

•等轴马氏体：由于等轴马氏体在晶粒内部均匀分布，并且无明显取向性，因此其力学性能相对较低。

•板条马氏体：板条状的马氏体沿着特定晶格面排列，具有较高的强度和韧性。

•巨大马氏体：由于巨大尺寸的马氏体晶粒，其力学性能优异。

3. 马氏体的形成机制马氏体的形成是通过固态相变实现的。

在金属材料中，当温度降低到一定程度时，奥氏体会发生相变，转变为马氏体。

这一相变过程可以分为两个阶段：核形成和核长大。

3.1 核形成核形成是指在晶界、位错等缺陷处形成微小的马氏体晶核。

这些晶核具有高能态，并且能够吸附周围的原子或离子。

3.2 核长大在核形成之后，马氏体晶核会继续生长并扩张。

这个过程中，原有的奥氏体结构逐渐被马氏体所替代，直到整个材料都转变为马氏体。

4. 马氏体的结构特点4.1 晶格结构马氏体的晶格结构取决于金属材料的组分和相变条件。

常见的马氏体结构包括正交、六方和四方等几种类型。

4.2 形貌特征不同类型的马氏体在形貌上也有所差异。

等轴马氏体呈球状或块状，板条马氏体则呈细长的形态。

4.3 原子排列马氏体的原子排列方式与奥氏体有所不同。

奥氏体是面心立方结构，而马氏体则是体心立方或六方最密堆积结构。

5. 马氏体对材料性能的影响马氏体的形成对材料性能具有显著影响。

以下是几个主要方面：5.1 强度提高由于马氏体具有较高的硬度和强度，其形成可以显著提高材料的强度和抗拉性能。

5.2 韧性改善板条马氏体可以有效阻止裂纹扩展，从而提高材料的韧性和断裂韧度。