原理第7章 马氏体相变
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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。
马氏体相变的基本特征引言马氏体相变是指固体材料经过快速冷却或机械应力作用后,在普通的冷处理条件下发生的晶体结构相变现象。
马氏体相变具有广泛的应用背景,在材料科学和工程领域具有重要的意义。
本文将从马氏体相变的定义、形成机理、基本特征以及应用方面进行探讨。
马氏体相变的定义马氏体相变是指固体材料在冷却过程中经历组织相变,从高温相变为低温相的过程。
这种相变过程是一种固态相变,属于无序到有序的结构转变,通常发生在低温下。
马氏体相变的特点是快速、均匀和可逆的。
马氏体相变的形成机理马氏体相变的形成机理主要涉及晶格畸变、原子扩散和位错运动等过程。
通常情况下,当固体材料经历冷却过程时,晶格会发生畸变,从而形成新的有序结构。
这种畸变能够通过原子的扩散来进行传播,并且位错运动也会促进马氏体相变的形成。
马氏体相变的基本特征马氏体相变具有以下几个基本特征:1.快速性:马氏体相变是一个快速的相变过程,通常在毫秒至微秒的时间尺度内发生。
这种相变速度快的特点使得马氏体相变在某些应用中具有重要意义,比如形状记忆合金。
2.可逆性:马氏体相变是可逆的,即当加热到一定温度时,马氏体又会重新转变为高温相。
这种可逆性使得马氏体材料可以多次进行相变过程,具有重复使用的特点。
3.形状记忆效应:马氏体相变材料具有形状记忆效应,即在经历应力作用后,材料可以保持其原来的形状。
这种形状记忆效应使得马氏体相变材料在机械领域有广泛的应用,比如医疗器械和航空航天。
4.结构转变:马氏体相变是由无序的高温相向有序的低温相转变的过程。
在相变中,晶格结构会发生改变,从而影响材料的力学性能和磁性能等。
马氏体相变的应用马氏体相变具有广泛的应用背景,主要包括以下方面:1.形状记忆合金:马氏体相变材料在形状记忆合金中有广泛的应用。
形状记忆合金可以通过调控温度或应力来改变其形状,并且具有良好的可逆性和稳定性。
这种特性使得形状记忆合金在医疗器械、汽车工业和航空航天等领域有广泛的应用。