第5章马氏体相变

1、第5章马氏体相变 n主要内容：马氏体相变的主要特征； 马氏体的组织结构及其力学性能； 马氏体相变的热力学、动力学； n重点内容：影响Ms点的因素、马氏体相变动力学、 马氏体的组织结构、力学性能 第5章马氏体相变 n马氏体马氏体（M, Martensite）相变特点：相变特点： 相变过程中，晶体点阵的重组是通过基体原子的集相变过程中，晶体点阵的重组是通过基体原子的集 体有规律近程迁移体有规律近程迁移切变，由一种晶体结构转变切变，由一种晶体结构转变 为另一种晶体结构，而没有原子长距离的迁移，且为另一种晶体结构，而没有原子长距离的迁移，且 新相与母相保持共格关系。新相与母相保持共格关系。 n钢中钢中

2、M相变：钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩相变：钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩 散型分解，在较低温度下发生的无扩散型相变。散型分解，在较低温度下发生的无扩散型相变。 n在纯金属（在纯金属（Zr,Li,Co），合金（），合金（Fe-Ni,Ni-Ti,Cu-Zn）,陶瓷陶瓷 （ZrO2）中也有）中也有M转变。转变。 第5章马氏体相变 n钢中马氏体：C原子在-Fe中形成的过饱和固溶体。 n马氏体定义：凡相变的基本特性属于马氏体型的转变 产物都称为马氏体。 n形成条件：淬火。 n淬火：将钢加热到Ac3 或Ac1以上，保温后以大于临界 冷却速度的速度冷却，以获得马氏体或下贝氏体的热 处理工艺。 n马氏体

3、转变的临界冷却速度：抑制所有非马氏体转变 的最小冷却速度。 n马氏体的力学性能：高硬度、高强度。 第5章马氏体相变 C1.0%时为片状马氏体； 第5章马氏体相变 第一节 马氏体相变的主要特征 一、切变共格和表面浮突现象一、切变共格和表面浮突现象 M相变过程中，在被抛光的试样表面上出现倾动或表面浮凸，相变过程中，在被抛光的试样表面上出现倾动或表面浮凸， 说明说明M相变是通过奥氏体均匀切变方式进行的，相变是通过奥氏体均匀切变方式进行的，M和和A之间之间 的界面称为切变共格界面。的界面称为切变共格界面。 第5章马氏体相变 第5章马氏体相变 n马氏体形成是以切变方式实现的，马氏体和奥氏体之间界面上 的

4、原子是共有的，整个界面是互相牵制的，且是以母相切变来 维持共格的。 n表面浮凸：由相变过程中均匀应变而导致的形状改变 n相界面：在相变中未发生转动，将此不应变平面称之为M相变 的(habit plan)，说明M相的产生是通过母相的切变而获 得的。 n亚结构：位错、孪晶、层错等，是M相变时局部切变的产物。 第5章马氏体相变 二、马氏体相变的无扩散性 n在较低温度下，碳原子和合金元素的原子扩散已很困难，在较低温度下，碳原子和合金元素的原子扩散已很困难， 马氏体相变是在原子基本不发生扩散的情况下发生的，原马氏体相变是在原子基本不发生扩散的情况下发生的，原 子之间的相对位移不超过一个原子间距。无扩散型

5、相变子之间的相对位移不超过一个原子间距。无扩散型相变 n所有参与转变的原子的运动是协调一致的，原有原子的邻所有参与转变的原子的运动是协调一致的，原有原子的邻 居关系不被破坏。居关系不被破坏。 n结构：晶体点阵发生改组。结构：晶体点阵发生改组。 n条件：低温下，原子已不能扩散。条件：低温下，原子已不能扩散。 n特点：新相和母相的化学成分相同；新相和母相间有一定特点：新相和母相的化学成分相同；新相和母相间有一定 的晶体学位相关系。的晶体学位相关系。 第5章马氏体相变 马氏体相变无扩散的原因： nC原子在-Fe中形成的过饱和固溶体，体心正方 结构，正方度随碳含量增加而线性增大。 nFe-C合金中，A

6、和M中碳原子相对铁原子的间隙位 置没变。 nFe-C合金中，在-20-195C之间，每片M的形成 时间约为：0.5510-7s。 n转变结果：降低了系统能量，形成低温亚稳定相。 n形成条件：冷却速度大到能避免扩散型相变，所有 金属及合金的高温相均可发生M相变。 第5章马氏体相变 马氏体相变时，新相和母相界面始终保持着切变 共格，相变后两相之间的位向关系仍然保持； KS关系：1.4%C钢中马氏体和奥氏体之间的 位向关系，111/110， 110/111 可见：M在A中可能有24种不同的取向。 西山关系： 111/110， 112/110 三、有一定的位向关系和惯习面 第5章马氏体相变 (110)

7、 钢中马氏体的惯习面随碳含量和形成温度的不同而异，有钢中马氏体的惯习面随碳含量和形成温度的不同而异，有 111 、 225 、 259 。 惯习面是无畸变不转动的平面。惯习面是无畸变不转动的平面。 第5章马氏体相变 四、在一个温度范围内完成相变 n当奥氏体过冷到马氏 体相变开始点Ms点以 下时，马氏体即刻开 始转变，且转变速度 极快，但需继续降温， 否则转变停止。 n马氏体转变量是温度 的函数，而与等温时 间无关。 第5章马氏体相变 n当当A过冷到马氏体相变终了过冷到马氏体相变终了 点点 Mf 以下时，马氏体停止以下时，马氏体停止 转变，此时未转变的奥氏体转变，此时未转变的奥氏体 称为残余奥氏

8、体。称为残余奥氏体。 n马氏体转变的不彻底性。马氏体转变的不彻底性。 nMs点低于室温时淬火得点低于室温时淬火得A n冷处理：若冷处理：若Ms点高于室温，点高于室温， Mf点低于室温，须冷却到点低于室温，须冷却到 室温以下，室温以下， AM 第5章马氏体相变 五、马氏体转变有可逆性 逆相变：加热时马 氏体向奥氏体的相 变。 As：马氏体逆转变 开始点，马氏体和 奥氏体两相自由能 差达到相变所需最 小驱动力值时的温 度。 第5章马氏体相变 六、亚结构六、亚结构 n相变伴生极高密度的晶体缺陷：孪晶（高碳 M ）、位错（低碳M ）、层错。 第5章马氏体相变 n马氏体相变的判据： 1、相变以切变共格方

9、式进行 2、相变的无扩散性 3、相变伴生极高密度的晶体缺陷：孪晶、位错、 层错 n马氏体定义： 马氏体是原子经无需扩散切变位移的晶格改组 过程、得到具有严格晶体学位向关系和惯习面 的、形成相中伴生极高密度晶体缺陷的组织。 第5章马氏体相变 第2节 马氏体相变热力学 一、马氏体相变热力学一、马氏体相变热力学 条件条件 n相变驱动力：新相相变驱动力：新相 与母相的自由能之与母相的自由能之 差，由过冷提供。差，由过冷提供。 nT To o ：两相热力学平：两相热力学平 衡温度。衡温度。 n相变的阻力：新相相变的阻力：新相 形成时的界面能和形成时的界面能和 应变能。切变和晶应变能。切变和晶 体缺陷等均

10、使马氏体缺陷等均使马氏 体相变阻力增大。体相变阻力增大。 第5章马氏体相变 nMs点：奥氏体和马氏体两 相自由能差达到相变所需 最小驱动力值时的温度。 nTo一定时， Ms点越低， 相变所需的驱动力越大。 G= S(T0-MS) As点：马氏体和奥氏体两相 自由能差达到逆相变所需 最小驱动力值时的温度。 G = S(AS-T0) 第5章马氏体相变 nTo、 Ms、 As与合金成分的 关系如图。 nMs 、As之间的温度差因引 入塑性变形而减小，使Ms 点上升到Md 、使As点下降 到Ad nMd和Ad分别称为形变诱发 马氏体相变开始点和形变 诱发奥氏体相变开始点。 nMd和Ad的上下限为T0

11、Md Ad 第5章马氏体相变 当温度为Ms时，相 变的化学驱动力刚好 使马氏体发生相变； 形变所提供的能量 为机械驱动力； 引入形变使Ms提高 到T1但小于T0 结论：对奥氏体进 行塑性变性可诱发马 氏体相变。 n塑性变形诱发马氏体相变的原因 第5章马氏体相变 二、影响钢中Ms点的主要因素 1、化学成分的影响 nMs点主要取决于钢 的化学成分。 n碳含量的影响最显 著，随钢中碳含量 的增加，Ms点和Mf点 的变化并不完全一 致。 第5章马氏体相变 nN和C一样在钢中形 成间隙固溶体，对 相均有固溶强化作 用，所以使马氏体 相变阻力增大，且C、 N还是稳定相的元 素，所以强烈地降 低Ms点。 第

12、5章马氏体相变 钢中常见的合金元素只 有Al、Co使Ms点升高， 其余均使Ms点降低。 合金元素对Ms点的影 响主要取决于它们对平 衡温度的影响以及对奥 氏体的强化作用。 凡是剧烈降低To温度及 强化奥氏体的元素均剧 烈地降低Ms点。 第5章马氏体相变 n在MdMs之间进行塑性变 形时会诱发马氏体相变，在 Ms Mf之间进行塑性变形 时会促进马氏体相变。 n马氏体相变时产生体积膨胀， 故多向压应力阻止马氏体的 形成，降低Ms点； 拉应力或单向压应力有利于 马氏体形成，使Ms点升高。 2、形变与应力的影响 Md Ad 第5章马氏体相变 3、奥氏体化条件的影响 n完全奥氏体化时，提高加热温度和延长

13、保温时 间，一方面有利于碳及合金元素溶入奥氏体使 Ms点下降，另一方面又引起奥氏体晶粒长大， 相变阻力减小使Ms点升高，综合作用结果将使 Ms点有所升高； n不完全奥氏体化时，提高加热温度和延长保温 时间使Ms下降； n晶粒细化，则切变阻力增大，也使Ms下降。 第5章马氏体相变 如图：在淬火速度 较低或较高时， 出 现Ms点保持恒定的 台阶，在两种淬火 速度之间， Ms随淬 火速度的增大而升 高。 4、淬火冷却速度的影响 第5章马氏体相变 5、磁场的影响 n钢在磁场中淬火冷却时将诱发马氏体相变，但马氏体 最终转变量不发生变化。 n外加磁场使马氏体的自由能降低，实际上是用磁能补 偿了一部分化学驱

14、动力。 第5章马氏体相变 第三节第三节 马氏体相变晶体学的经典模型马氏体相变晶体学的经典模型 n马氏体相变仍是一个形核和核长大的过程。 n马氏体的形核： 由于能量起伏和结构起伏，在奥氏体的晶体缺陷 处存在具有马氏体结构的微区核胚。 n奥氏体被过冷到某一温度时，尺寸大于该温度下 临界晶核的核胚将成为晶核，长成一片马氏体。 n只有进一步降温才能使更小的核胚成为晶核而长 大。即马氏体瞬时形核、瞬时长大。 n在等温时，某些尺寸小的核胚也有可能通过热激 活长大到临界尺寸，即等温形核，瞬时长大。 第5章马氏体相变 第四节 钢中马氏体的晶体结构 n马氏体点阵常数和碳 含量的关系如图 n钢中的马氏体是碳在 F

15、e中的过饱和固 溶体，具有体心正方 点阵。 n随碳含量增大，正方 度增大。 n低碳钢淬火马氏体具 有体心立方结构 第5章马氏体相变 n马氏体的点阵结构及 其畸变 n碳原子在马氏体点阵 中的可能位置如图： n碳在 Fe中的含量 远远超过了其溶解度， 所以引起点阵畸变， 使体心立方点阵变成 体心正方点阵。 第5章马氏体相变 第五节 马氏体相变动力学 n马氏体相变速度：取决于形核率和长大速度 1、：(碳钢、低合金钢) n当奥氏体过冷到Ms点以下时，能形核的晶核瞬时 形成，瞬时长大。需不断降温，晶核才能不断形成， 形核速度极快。 n马氏体相变驱动力很大，原子近程迁移所需的激活 能极小，所以形核后长大速

16、度极快。10-410-7S n马氏体晶粒长大到一定尺寸就不再长大，随温度降 低，马氏体继续形核、长大。 第5章马氏体相变 n结论：结论： 马氏体相变速度仅取 决于由冷却速度所决定的形核率，与长大速度无 关； n马氏体转变量仅取决于冷却时所达到的温度，与 该温度下的停留时间无关； n是碳钢和低合金钢马氏体相变的类型； 1.当Ms点高于100C，则在Ms点以下的相变过程 相似。 第5章马氏体相变 晶核形成过程： n等温过程中，某些尺寸小于该温度下临界晶核尺 寸的核胚有可能通过热激活而长大到临界尺寸。 相变特点： n马氏体晶核可等温形成； n晶核形成有孕育期； n形核率随过冷度增大而先增后减； n马

17、氏体晶核形成后长大速度极快，且长大到一定 尺寸后也不再长大，所以转变量取决于形核率，与 长大速度无关； n马氏体的转变量随等温时间的延长而增加； 第5章马氏体相变 马氏体等温转变动力学“C”曲线，随合金元素含量 增加右移。形核率随过冷度增大而先增后减；相变速 度随时间延长而先增后减、随等温温度降低也先增后 减。形核后长大速度极快，且只长大到一定尺寸。 时间时间 第5章马氏体相变 n等温马氏体相变的特点： n相变不能进行到底，只有部分奥氏体可以等温 转变为马氏体，需增大过冷度才能继续进行。 n等温马氏体相变可以被快速冷却所抑制。 n等温马氏体的形成，可以是原有马氏体片等温 继续长大，也可以从奥氏

18、体中重新形核长大。 第5章马氏体相变 nMdMd：爆发转变温度；：爆发转变温度； n相变突然发生，伴有响声，放相变突然发生，伴有响声，放 出相变潜热使试样温度升高；出相变潜热使试样温度升高； n一片一片M M形成时，其尖端应力可形成时，其尖端应力可 使另一片马氏体形核和长大；使另一片马氏体形核和长大； n转变量可达转变量可达70%70%，继续降温才，继续降温才 能继续转变，但转变量减小；能继续转变，但转变量减小； n马氏体长大速度极快，且与温马氏体长大速度极快，且与温 度无关；度无关； n细晶粒合金爆发转变量较小。细晶粒合金爆发转变量较小。 上述三种相变的差别：上述三种相变的差别： 形核和形核

19、率形核和形核率 第5章马氏体相变 n条件：稍高于Ms点等温，在试样表面形成M ； n原因：表面形成马氏体时可以不受三向压应力的阻碍，所 以表面的相变开始点较高； n形核过程也需要孕育期，但长大速度极慢。 小小 结结 1）降温瞬时形核、瞬时长大降温瞬时形核、瞬时长大是变温马氏体相变，如碳钢、 低合金钢； 2）等温形核、瞬时长大等温形核、瞬时长大是等温马氏体相变，如某些高碳钢、 高合金钢 3）自触发形核、瞬时长大自触发形核、瞬时长大是爆发型马氏体相变，如Fe-Ni-C 合金。 第5章马氏体相变 钢的成分、晶粒粗细、热处理条件不同 马氏体的组织形态、晶体结构、亚结构不同 钢的组织、性能不同 一、板条

20、状一、板条状(位错型位错型)马氏体马氏体 n常见于：低碳钢、中碳钢、马氏体时效钢等 n亚结构：高密度的位错 第六节第六节 钢及铁合金中马氏体的组织形态钢及铁合金中马氏体的组织形态 第5章马氏体相变 显微组织： 条状排列分布， 相邻的马氏体条 大致平行，位向 差较小， 平行的马氏体条 组成一个板条群 一个奥氏体晶粒 内可以形成几个 板条群。 第5章马氏体相变 20钢淬火钢淬火 第5章马氏体相变 板条状马氏体由若干 2035m、位向大致平行 的板条群组成(A) 一个板条群可分成几个呈 大角晶界的平行的区域 同位向束(B) 一个板条群也可只由一种 同位向束组成(C) 每个同位向束由若干个平 行板条所

21、组成(D) 每一个板条为一个马氏体 单晶体，0.55.020m 第5章马氏体相变 n马氏体板条具有平直界面， 界面平行于奥氏体的111- -惯习面 n相同惯习面的M板条平行排 列构成马氏体板条群 n马氏体板条多被连续的高度 变形残余A薄膜隔开 n一个奥氏体晶粒内可有35个 板条群 n相邻马氏体板条一般以小角 晶界相间,同位向束之间呈大 角晶界. 第5章马氏体相变 nM板条内具有高密度位错 n板条状M的纤维组织构成随钢 的成分而变化，随碳含量升高， 板条状马氏体组织的同位向束 趋于消失 n一个A晶粒内生成的M板条群 的数量、板条宽度基本不变， 但大小随奥氏体晶粒变化 n淬火时加速冷却有细化板条状

22、 马氏体组织的作用 第5章马氏体相变 二、片状马氏体二、片状马氏体 n常见于淬火高、中 碳钢及高镍合金钢 中. n显微组织呈双凸透 镜片状，且马氏体 片间不平行 n片状马氏体的亚结 构主要为孪晶 n特征：M片间不平行 第5章马氏体相变 n先形成的第一片M贯穿 整个A晶粒，因此片状M 的大小不一。 n有明显的中脊 n片状M的亚结构主要是 孪晶 n亚结构可分为： 以中脊为中心的相变孪 晶区、无孪晶区，随Ms 点降低，孪晶区增大 n惯习面惯习面:225 、259 第5章马氏体相变 T12钢淬火钢淬火 第5章马氏体相变 45钢淬火钢淬火 第5章马氏体相变 蝶状马氏体蝶状马氏体 nFe-Ni、 Fe-N

23、i-C n形成条件：在板条形成条件：在板条 状和片状马氏体的状和片状马氏体的 形成温度范围之间形成温度范围之间 的温度区域形成的温度区域形成 n亚结构为高密度位亚结构为高密度位 错，无孪晶存在错，无孪晶存在 n惯习面：惯习面：225 n形成温度：形成温度：-30度度 第5章马氏体相变 薄片状马氏体薄片状马氏体 n在Ms点极低的 Fe-Ni-C合金 中形成 n内部亚结构是 孪晶 n形成温度： -150度以下 第5章马氏体相变 -马氏体 n具有密排六方 点阵结构 n极薄的片状 n亚结构为高密 度层错 n18-8不锈钢、 Fe-Mn合金钢 第5章马氏体相变 三、影响马氏体形态及其内部亚结构的因素三、

24、影响马氏体形态及其内部亚结构的因素 1、化学成分 n奥氏体的含碳量是主要影响因素 nFe-C合金中，C1.0%时为片状马氏体，之间为混合组织。 n合金元素中，凡能缩小相区的合金元素均能 促使得到板条状马氏体，反之得到片状马氏体。 n能显著降低马氏体层错能的合金元素将促使转 化为马氏体。 第5章马氏体相变 2 2、马氏体的形成温度、马氏体的形成温度 n随形成温度降低，马 氏体的形状按照板条 状混合片状薄 片状的顺序转化；亚 结构由位错逐步转化 为孪晶。 n由于马氏体相变是在 一定的温度范围内进 行的，所以可能转变 为几种不同形态的马 氏体。 第5章马氏体相变 3、奥氏体的层错能 n奥氏体的层错能

25、低时，易于形成马氏体 或位错型马氏体. 4、奥氏体与马氏体的强度 n在Ms点处，当奥氏体的屈服强度小于 200MPa时，形成的低强度马氏体为板条 状，高强度马氏体为片状；当奥氏体的屈 服强度大于200MPa时，形成的马氏体为 强度较高的片状。 第5章马氏体相变 5 5、滑移和孪生变形的临界分切应力的大小、滑移和孪生变形的临界分切应力的大小 n马氏体内部的亚结构取决于相变时的变形方式是滑移变形马氏体内部的亚结构取决于相变时的变形方式是滑移变形 还是孪生变形还是孪生变形 合金成分和温度决定合金成分和温度决定 临界分切应力的大小，临界分切应力的大小， 所以滑移变形和孪生所以滑移变形和孪生 变形的临界

26、分切应力变形的临界分切应力 的大小是控制马氏体的大小是控制马氏体 亚结构及其形态的因亚结构及其形态的因 素素 第5章马氏体相变 碳含量碳含量 % 晶体结构晶体结构位向关系位向关系惯习面惯习面Ms点点M形态形态亚结构亚结构 350板条状板条状位错位错 0.31.0体心正方体心正方K-S关系关系 板板 (111)r 针针 (225)r 350 200 混合混合M位错位错 孪晶孪晶 1.01.4体心正方体心正方K-S关系关系(225)r200片状片状M位错位错 孪晶孪晶 1.41.8体心正方体心正方西山关系西山关系(259)r0.4%C0.4%时，碳原子可通过时效强时，碳原子可通过时效强 化使马氏体

27、强度升高，化使马氏体强度升高， n时效强化由碳原子扩散偏聚钉扎位时效强化由碳原子扩散偏聚钉扎位 错引起。错引起。 nMsMs点高于室温的钢，在淬火过程点高于室温的钢，在淬火过程 中伴随着自回火现象。中伴随着自回火现象。 3 3、时效强化：淬火形成的马氏体在室温下通过碳原子的扩、时效强化：淬火形成的马氏体在室温下通过碳原子的扩 散，产生碳原子偏聚和析出，从而产生的强化现象。散，产生碳原子偏聚和析出，从而产生的强化现象。 第5章马氏体相变 4、形变强化：马氏体在形变强化：马氏体在 外力作用下因塑性变形外力作用下因塑性变形 而产生的加工硬化现象而产生的加工硬化现象 碳含量越高，加工硬碳含量越高，加工

28、硬 化率越高化率越高 第5章马氏体相变 5 5、孪晶对马氏体强度的贡献、孪晶对马氏体强度的贡献 C0.3%C0.3%C0.3%的马氏体，除了的马氏体，除了 碳原子的固溶强化以外，还碳原子的固溶强化以外，还 附加了孪晶对强度的贡献。附加了孪晶对强度的贡献。 孪晶使有效滑移系减少，孪晶使有效滑移系减少， 引起强化。引起强化。 第5章马氏体相变 6、原始奥氏体晶粒大小和马氏体板条群大 小对马氏体强度的影响 原始奥氏体晶粒越细小，板条马氏体束越小， 则马氏体的强度越高-细晶强化细晶强化；但提高不大。 当奥氏体晶粒细化到15级以上时，才能明显的 提高马氏体的强度。 第5章马氏体相变 小 结： 1）Fe-

29、C合金马氏体的强化主要靠其中的C原子 的固溶强化作用； 2）淬火过程中伴随马氏体的时效（自回火）有 显著的强化作用； 3）马氏体的相变强化可使屈服强度提高一倍多 4）随马氏体中碳和合金元素含量的增加，孪晶 亚结构将有附加的强化作用。 结结 论：马氏体的强度主要取决于它的含碳量论：马氏体的强度主要取决于它的含碳量 第5章马氏体相变 二、马氏体的韧性 n低碳位错型马氏体具有良好的韧性、较高的强度、低碳位错型马氏体具有良好的韧性、较高的强度、 较低的脆性转折温度和缺口敏感性；较低的脆性转折温度和缺口敏感性； n高碳孪晶型马氏体具有高的强度，但韧性很差；高碳孪晶型马氏体具有高的强度，但韧性很差； n结

30、论：马氏体的强度主要取决于它的含碳量，结论：马氏体的强度主要取决于它的含碳量， 马氏体的韧性主要取决于它的亚结构；马氏体的韧性主要取决于它的亚结构； n马氏体的强韧化途径：以各种途径强化马氏体，使马氏体的强韧化途径：以各种途径强化马氏体，使 其亚结构仍然保持位错型。其亚结构仍然保持位错型。 n马氏体的形态和马氏体的形态和Ms点直接有关，点直接有关， Ms点越高，马氏点越高，马氏 体的韧性和塑性越好。体的韧性和塑性越好。 第5章马氏体相变 三、马氏体的相变诱发塑性 n相变诱发塑性：金属及相变诱发塑性：金属及 合金在合金在MM相变过程中塑相变过程中塑 性增大，往往在低于母性增大，往往在低于母 相屈

31、服极限的条件下即相屈服极限的条件下即 发生了塑性变形的现象发生了塑性变形的现象 n发生在高强度亚稳发生在高强度亚稳A A中中 n图中图中A A的屈服强度为的屈服强度为 137MPa137MPa 第5章马氏体相变 马氏体相变诱发的塑性可以显著提高钢的韧性 n马氏体相变诱发塑性的原因：马氏体相变诱发塑性的原因： n马氏体形成可减小塑性变形引起的应力集中，马氏体形成可减小塑性变形引起的应力集中， 可防止裂纹的形成和抑制裂纹扩展可防止裂纹的形成和抑制裂纹扩展 n发生塑性变形的区域，有马氏体的形变强化作发生塑性变形的区域，有马氏体的形变强化作 用，使已变形的区域难以继续变形，可抑制颈用，使已变形的区域难

32、以继续变形，可抑制颈 缩现象。缩现象。 n应应 用：用： Md20CMs的钢，具有高的强度和塑性的钢，具有高的强度和塑性 第5章马氏体相变 第九节第九节 马氏体可逆转变和形状记忆效应马氏体可逆转变和形状记忆效应 n马氏体相变具有可逆性，马氏体相变具有可逆性， 将马氏体向高温相的转将马氏体向高温相的转 变称为逆转变或反相变；变称为逆转变或反相变； n已发现具有可逆马氏体已发现具有可逆马氏体 转变的合金有：转变的合金有： Fe-NiFe-Ni，Fe-MnFe-Mn， Au-Au- Cd Cd ，Cu-AlCu-Al，Cu-AuCu-Au， Ni-TiNi-Ti等等 第5章马氏体相变 一、马氏体的逆

33、转变 nFe-Ni合金： As比Ms高420C， Ms=-30C， 马氏 体相变驱动力很大 nAu-Cd合金：As比Ms高16C， Ms=58C，马氏体 相变的驱动力很小，马氏体核胚突然形成并迅速长大 到一定尺寸。 n如果相变驱动力不足以克服使一片马氏体充分成长时 所需的弹性变形能及其他的能量消耗时，马氏体片在 未长大到其极限尺寸之前就会停止长大，共格关系不 被破坏，当温度继续降低时，马氏体随之长大。 第5章马氏体相变 nAu-Cd合金中，在马氏体片形成之后，由于新相和母相 的比容不同，在新相和母相之间产生的弹性变形随着马 氏体片的长大而增大，在一定温度下，当弹性应变能和 共格界面能与相变的化学驱动力相等时，新相和母相即 达到了一种热弹性平衡状态，这时相变会自然停止。 n因形变未超过弹性极限，若继续降温，马氏体片又继续 长大；当温度升高时，马氏体片又会缩小，称这种马氏 体为热弹性马氏体。 n热弹性马氏体相界面推移很快，并能够和降温同步 第5章马氏体相变 二、热弹性马氏体 n马氏体相变为热弹性的重要条件是： n在相变的全过程中，新相和母相必须始终维持共 格，所以相变时应具有较小的体积