第4马氏体转变分析.ppt

第四章 马氏体转变;第一节 马氏体转变的主要特征;一、切变共格性和表面浮凸现象; Cu-14.2Al-4.2Ni合金的马氏体浮凸 ; 切变共格界面：界面能小，其弹性应变能却较大。 M形成，周围A中产生弹性应变，积蓄弹性应变能（或称共格应变能）。M长大到一定程度，A中弹性应力超过其弹性极限，共格关系破坏，M停止生长。;M相变是切变型相变，因此M成分与A成分完全一致； M生长速度非常快可达103m/s，不可能依靠扩散来进行。;三、具有特定的位向关系和惯习面;钢中M转变的惯习面随含碳量不同： 含碳量小于0.4%时为{111}?； 含碳量为0.5-1.4%时为{225}?； 含碳量为1.5-1.8%时为{259}?。 温度下降，M转变的惯习面向高指数面变化： 较高温度转变时，M惯习面是{225}?， 较低温度转变时为{259}?。;亚结构：M组织内出现的组织结构 低碳M：高密度位错， 高碳M： 细小孪晶； 有色金属M：位错、孪晶或层错。 亚结构的意义：是M的一个重要特征，对材料的力学性能有直接影响。;五、马氏体转变的可逆性;M转变可逆性：重新加热时M可转变为A 逆转变与M转变有相同的特点，与Ms及Mf相对应，逆转变转变开始点As及终了点Af。 注意：AS和MS，以及Af和Mf是不能对应的。 如果M在加热到As以前可析出更稳定的相就不会出现逆转变。如钢中M加热时会形成碳化物而不会发生逆转变。;温度;;第二节 钢中马氏体转变的晶体学;第4马氏体转变分析;M的轴比：;二、马氏体转变的经典切变模型;1. 贝茵（Bain）模型 把fcc点阵的奥氏体看成轴比为 的bct点阵的马氏体。 如沿b3向压缩20%，b1和b2拉长12%，该晶胞转变成bcc结构，c/a为1。; ;Bain模型成功之处： M转变时，原子只进行很小距离的挪动； 晶格改建中，原子进行集体协同、有规则的位移，转变前后原子间的相对位置不变，符合K-S关系； 碳原子处于M晶格的八面体间隙位置。 Bain模型不足：不能解释表面浮凸效应、惯习面和亚结构等，不能完整说明M转变特征。; 2. K-S模型 ;K-S切变模型示意图 ;成功之处： 很好反映了新、母相晶体学关系。 不足之处： 此模型惯习面是(111)?，只能解释低碳钢中的情况，不能解释高碳钢的习惯面???(225)?和(259)?的切变过程。 此外，表面浮凸也与实测结果不符。;G-T 模型为两次切变模型：;G-T切变模型;图4-11 马氏体转变中不均匀切变示意图 (a)奥氏体 (b)马氏体 (c)通过滑移来协调应变 (d)通过孪生来协调应变;G-T模型成功之处： 很好的解释了M的点阵改组、宏观变形、位向关系、表面浮凸，特别是预测了M内的两种主要的亚结构——位错和孪晶， 不足之处： 不能解释惯习面是不变平面以及低、中碳钢的位向关系问题。;在Cr-Ni(Mn）不锈钢和高锰钢中，有密排六方（hcp）结构的M，称为?-M。 A密排面堆垛顺序为ABCABC，hcp ?-M为ABAB。其中A、B、C为密排面。因此???-M转变实质上是密排面堆垛顺序的变化。这一转变，只需母相（111）面（密排面）上每隔一层滑过一个Shockley不全位错。对于层错能较低的铬镍不锈钢、高锰钢、Fe-Ni-Mn合金是完全可能。全位错很容易发生下面的分解： 1/2[?101] →1/6[?1?12]+1/6[?211] 结果，在两个Shockley不全位错之间夹着一层层错，层错的宽度随层错能的降低而增大。这也表明，发生???-M转变的合金中将存在较多的层错。; FCC→HCP切变侧视示意图 ;第三节 马氏体组织形态及影响因素; 板条状 透镜片状 蝶状 薄片状 ?-马氏体;1. 板条状马氏体;图4-14 低碳钢淬火板条马氏体的金相显微组织 (a) Fe-0.0026C (b) Fe-0.18C (c) Fe-0.38C (d) Fe-0.61C; ???;束：A晶粒由几个M“束”构成，每一束对应{111}?晶面族中一个晶面。 块：束由平行的“块”构成。一个束内有三个不同取向（取向差较大）的块； 板条：块则由两种特定K-S取向的变体群构成，这两个变体群取向相差比较小，约10?左右。这种变体群称为板条群，是板条M的基本单元。;2. 透镜片状马氏体;图4-17 透镜片状马氏体示意图 ;图4-18 Fe-1.86%C合金中的透镜片状马氏体显微裂纹残余奥氏体; 透镜片状M亚结构:主要是{112}??孪晶，也称为孪晶M。;3. 蝶状马氏体;在Ms点低于0℃的Fe-Ni合金中，立体形