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马氏体转变作业1.什么是马氏体？何谓马氏体的正方度？马氏体的晶体结构如何？2.试述钢中马氏体组织形态及亚结构，影响马氏体组织的因素是什么？3.为什么钢中板条马氏体具有较好的强韧性，而片状马氏体的塑、韧性较差？4.钢中马氏体的硬度主要与什么因素有关？合金元素的影响如何？马氏体转变定义：钢从奥氏体状态快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度下（低于Ms点）发生的转变。马氏体转变的含义：7.3碳钢冷却时的组织转变---马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变，转变产物称为马氏体。是热处理强化的主要手段。马氏体转变条件：1.钢从奥氏体状态快速冷却----VC2.在较低温度下----低于Ms点马氏体的晶体结构：体心正方晶格碳溶于α-Fe中的过饱和间隙固溶体，记为M。(1895年法国人F.Osmond为纪念德国冶金学家A.Martens)马氏体定义：马氏体转变马氏体正方度：正方度:轴比c/a称为马氏体的正方度.取决于含碳量.表示马氏体中碳的过饱和程度.马氏体转变马氏体转变板条马氏体TEM：透射电子显微镜（TransmissionElectronMicroscope）SEM：扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope）板条马氏体显微组织示意图马氏体转变片状马氏体马氏体转变P194片状马氏体显微组织示意图马氏体转变马氏体转变带有中脊面的片状马氏体显微组织（500×）马氏体转变片状马氏体中的显微裂纹（500×）（P195）马氏体转变影响马氏体形态的因素：(1).含碳量影响马氏体形态的因素：(2)合金元素马氏体转变马氏体转变马氏体转变马氏体转变马氏体转变马氏体的性能a.马氏体的硬度和强度:a.马氏体的硬度和强度:钢中马氏体力学性能的显著特点是具有高硬度和高强度。马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。合金元素对马氏体的硬度影响不大，但它提高马氏体的强度马氏体转变马氏体的性能马氏体转变马氏体相变强化机制:a.固溶强化:b.相变强化:c.时效强化:d.晶界强化:马氏体的性能b.马氏体的塑、韧性马氏体转变马氏体的性能马氏体的塑性和韧性:主要取决于马氏体的亚结构。板条马氏体有相当高的塑、韧性。其主要原因是胞状位错亚结构中位错存在低密度位错区，有利于韧性；含碳量低，碳化物分布均匀。片状马氏体脆性较大。其主要原因是孪晶亚结构的存在，大大减少了有效滑移系；片状马氏体中含碳量高，晶格畸变大，同时马氏体高速形成时互相撞击使得片状马氏体中存在许多显微裂纹。马氏体转变马氏体的性能C.比容大;电阻高;具有铁磁性和高矫顽力。马氏体的性能马氏体转变a.高硬度和高强度；b.高的塑、韧性--板条马氏体；脆性较大--片状马氏体；C.比容大;电阻高;具有铁磁性和高矫顽力。马氏体的性能特点马氏体转变马氏体转变四、马氏体转变特点：1、马氏体转变热力学特点马氏体形成的热力学条件----△G＜0奥氏体形成时系统总的自由能变化为△G=△GV+△GS+△Ge△GV---马氏体与奥氏体的体积化学自由能差（动力△GV=Gα-Gγ）△GS---形成马氏体时所增加的界面能（阻力，较小）△Ge---形成奥氏体时所增加的应变能（阻力，较大）马氏体转变马氏体转变2.马氏体转变晶体学特点：（1）无扩散性：碳浓度完全相同;过冷度大;转变速度极快(-20～-195℃之间,5×10-5～5×10-7S)马氏体转变2.马氏体转变晶体学特点：（2）切变性：马氏体转变马氏体转变2.马氏体转变晶体学特点：（3）共格性：新相和母相的点阵间保持共格关系马氏体转变马氏体转变2.马氏体转变晶体学特点：（4）严格的位相关系和惯习面K-S关系：（Курдюмов和Sachs）{110}α’‖{111}γ;111α’‖110γN关系：（Nishiyama）{110}α’‖{111}γ;110α’‖211γ惯习面:马氏体在奥氏体特定晶面上形成,称为～.Wc≤0.5%----{111}γ0.5%≤Wc≤1.4%--{225}γWc≥1.4%----{259}γ马氏体转变马氏体转变马氏体转变3.马氏体转变的动力学特点：(1)降温转变:马氏体转变量是在Ms~Mf温度范围内，通过不断降温来增加的。马氏体转变3.马氏体转变的动力学特点：(2)奥氏体稳定化:在外界因素作用下,Ms降低和Ar量增加的转变迟滞现象.1)热稳定化:.Mc2)机械稳定化:•相变强化机械稳定化----体积膨胀,塑性变形•形变强化机械稳定化----形变诱发马氏体相变(Md)马氏体转变四、马氏体转变的特点：4.马氏体转变的可逆性:在某些铁基合金中,奥氏体可以在冷却时转变为马氏体，而已形成的马氏体重新加热时又能无扩散地转变为奥氏体的现象。马氏体转变马氏体应用实例:(1)低碳钢(Wc＜0.30%)方法:强烈淬火组织:M板条性能:较高的强韧性，低的脆性转变温度典型零件:压力容器，马氏体转变马氏体应用实例:(2)中碳钢(Wc:0.30～0.60%)方法:高温加热淬火组织:M板条性能:高的强韧性典型零件:轴类、齿轮、连杆、衬套、弹簧钢等马氏体转变马氏体应用实例:(3)高碳钢(Wc＞0.60%)方法:低温快速、短时加热淬火组织:M板条性能:高强性典型零件:工具钢、轴承钢、模具钢马氏体转变马氏体应用实例:(4)焊接方面焊接结构件----桥梁用钢性能：刚度好，强度较高，冷脆倾向小钢种：低碳使用状态：热轧（正火）；特殊淬火回火马氏体转变马氏体应用实例:(5)日常生活宝剑钢钉菜刀马氏体的组织、性能比较板条马氏体:（位错马氏体）显微组织：相互平行排列的板条空间形态:扁条状亚结构：高密度的位错含碳量：低/中碳钢性能:强韧性片状马氏体:（孪晶马氏体）针状或竹叶状凸透镜状孪晶高碳钢硬而脆马氏体转变马氏体转变马氏体相变强化机制:a.固溶强化:首先是碳对马氏体的固溶强化。过饱和的间隙原子碳在α相晶格中造成晶格的正方畸变，形成一个很强的应力场，该应力场阻碍位错的运动，从而提高马氏体的强度和硬度。b.相变强化:马氏体转变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚结构。如板条马氏体中高密度的位错、片状马氏体中的孪晶等，这些缺陷都将阻碍位错的运动，使马氏体得到强化。c.时效强化:马氏体形成以后，在随后的放置过程中，碳和其它合金元素的原子会向位错线等缺陷处扩散而产生偏聚，使位错难以运动，从而造成马氏体的强化。d.晶界强化:通常情况下，原始奥氏体晶粒越细小，所得到的马氏体板条束也越细小，而马氏体板条束阻碍位错的运动，使马氏体得到强化。