马氏体转变
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马氏体转变动力学马氏体转变也是形核和长大过程,铁合金中马氏体形成动力学是多种多样的,大体上可以分为四种类型。
(一)马氏体的降温形成(变温瞬时形核、瞬时长大)是碳钢和低合金钢中最常见的一种马氏体转变。
其动力学特点为:马氏体转变必须在连续不断的降温过程中才能进行,瞬时形核,瞬时长大,形核后以极大的速度长大到极限尺寸,相变时马氏体量的增加是由于降温过程中新的马氏体的形成,而不是已有马氏体的长大,等温停留转变立即停止。
按马氏体相变的热力学,钢及铁合金中马氏体相变的热滞很大,相变驱动力很大,同时,马氏体长大过程中,其共格界面上存在弹性应力,使界面移动的势垒降低,而且原子只需作不超过一个原子间距的近程迁移,因此,长大激活能很小。
所以马氏体长大速度极快,以致于可以认为相变速度仅取决于形核率,而与长大速度无关。
马氏体片一般在10-4~10-7秒内即长大到极限尺寸。
降温形成马氏体的量,主要取决于冷却所达到的温度,即M S以下的深冷程度,等温保持时转变一般不再进行,这一特点意味着,成核似乎是在不需要热激活的情况下发生的,所以也称其为非热学性转变。
奥氏体的化学成分虽然对M S有具有很大的影响,但其对马氏体转变动力学的影响,几乎完全是通过M S点起作用,在M S以下的转变过程不随成分发生显著变化。
冷却速度对M S点以下的转变过程有明显的影响。
只要是在马氏体转变之前,无论是缓慢冷却或冷却中断,都会引起马氏体转变发生迟滞,导致马氏体转变温度下降和马氏体转变量的减少。
这种现象称为奥氏体稳定化。
影响M S点和马氏体转变动力学过程的一切因素都会影响到转变结束后残留奥氏体数量的多少。
例如:化学成分对M S点有显著影响,结果导致室温下残余奥氏体量的巨大差异,如下表所示。
每增加1%合金元素时残余奥氏体量的变化元素 C Mn Cr Ni Mo W Si Co Al50 20 11 10 9 8 6 -3 -4Aˊ量变化(%)可以看出,碳含量对残余奥氏体量的影响十分显著,般认为淬火钢C%>0.4%后就应考虑残余奥氏体对性能的影响。
马氏体与贝氏体转变有哪些异同点?(1)二者转变都有一个转变温度区,马氏体转变对应于M s~M f,贝氏体转变与B s~B f点。
(2)贝氏体转变可等温进行,而钢中马氏体转变是非恒温性的,即马氏体转变是在不断降温的条件下才能进行。
由此可见,马氏体转变量是温度的函数,而与等温时间无关。
(3)马氏体转变只有点阵改组而无成分的改变,如钢中的奥氏体转变为马氏体时,只是点阵由面心立方通过共格切变改组成体心立方(或体心正方),因而马氏体的成分与奥氏体的成分完全一样。
这种母相(奥氏体)以均匀切变方式转变为新相(马氏体)的转变称为无扩散型相变—现在各种合金中广泛地叫做马氏体转变。
此时钢中的铁、碳原子均无扩散,而贝氏体转变只有碳原子的扩散,而无铁原子和合金元素的扩散。
这种中温转变包含着两种不同机制的转变,贝氏体为两相混合物组织,而马氏体是单相组织。
(4)贝氏体中铁素体在形成时,与马氏体转变一样,在抛光面上均引起浮凸。
所不同的是马氏体浮凸呈“N”形,而贝氏体中铁素体的浮凸呈“V”形或“A”形。
贝氏体的晶体学特征,其中包括位向关系与惯习面等与马氏体接近。
(5)二者转变均存在不完全性,即转变不能进行到终了。
马氏体转变还具有可逆性,即快速反向加热不到A1点发生逆转变珠光体、贝氏体和马氏体的组织和性能有什么区别?珠光体转变是奥氏体在过冷度不大的情况下发生的共析转变,C和金属原子都可以的扩散;珠光体组织是铁素体和碳化物的机械混合物,通常形态为层片装状碳化物加铁素体组织,其层片的厚度及完整程度主要取决于转变过冷度,在特殊情况下也生产碳化物也生产粒状,形成粒状珠光体。
马氏体转变是奥氏体快速冷却到马氏体转变点以下,发生切变,形成过饱和C的α-Fe固溶体,转变中C和金属原子都来不及扩散,由于过饱和的C使晶格发生畸变,钢在受力时位错运动受到阻碍,由此提高钢的强度。
贝氏体转变介于珠光体与马氏体转变之间,但目前对此转变的机制还存在争议,但在贝氏体转变中主要C可扩散,金属原子不发生扩散,根据奥氏体过冷度的不同和C扩散能力的不同等条件,生成各种形态贝氏体组织。
贝氏体、珠光体、马氏体的转变关系摘要: 贝氏体、珠光体、马氏体组织都是高温奥氏体在不同温度条件转变后得到的产物。
由于转变的温度条件不同,转变的机理也就不同,一次得到的转变产物也不尽相同。
本文主要针对贝氏体、珠光体、马氏体的基本特征、形成过程、组织形态、热力学与动力学转变条件、机械性能等方面进行一些简单的对比介绍。
关键词:对比、贝氏体、珠光体、马氏体、基本特征、组织形态、转变热力学、转变动力学、机械性能一、组织形态1、珠光体的组织形态共析碳钢加热到均匀的的奥氏体化状态后缓慢冷却,稍低于A1温度将形成珠光体组织,为铁素体和渗碳体的机械混合物,其典型形态呈片状或层状。
片状珠光体是由一层铁素体与一层渗碳体交替堆叠而成。
片状珠光体组织中,一对铁素体和渗碳体片的总厚度,称为“珠光体片层间距”。
工业上所谓的片状珠光体,是指在光学显微镜下能够明显看出铁素体与渗碳体呈层状分布的组织形态,其片层间距约在0.15~0.45μm之间。
透射电镜观察表明,在退火状态下,珠光体中的铁素体位错密度小,渗碳体中的位错密度更小,片状珠光体中铁素体与渗碳体两相交界处的为错密度高,在每一片铁素体中还有亚晶界,构成许多亚晶粒。
工业用钢中,也可以见到铁素体基体上分布着粒状渗碳体组织,称为“粒状珠光体”或“球状珠光体”,一般是经球化退火处理后获得的。
2、马氏体的组织形态a、板条状马氏体板条状马氏体是低、中碳钢,马氏体时效钢,不锈钢等铁系合金中形成的一种典型的马氏体组织。
因其显微组织是由许多成群的板条组成,故称为板条状马氏体。
又因为这种马氏体的亚结构主要为位错,通常也称它为位错型马氏体。
板条状马氏体的显微组织(如图所示),其中A为板条束,成不规则形状,尺寸约为20—35μm,是由若干单个马氏体板条所组成。