马氏体的性能（精选干货）

1、马氏体的性能 2 （一）马氏体的硬度（一）马氏体的硬度 与强度与强度 马氏体的硬度与屈马氏体的硬度与屈 服强度之间有很好的线服强度之间有很好的线 性对应关系，因此可以性对应关系，因此可以 很方便的将二者一并讨很方便的将二者一并讨 论。论。 1 1、 马氏体的硬度马氏体的硬度 钢中马氏体最重钢中马氏体最重 要的特点是具有高硬度要的特点是具有高硬度 和高强度。实验证明，和高强度。实验证明， 马氏体的硬度决定于马马氏体的硬度决定于马 氏体的碳含量，而与马氏体的碳含量，而与马 氏体的合金元素含量关氏体的合金元素含量关 系不大。系不大。 3 2 2、 马氏体的高硬度、高强度的本质马氏体的高硬度、高强度的

2、本质 （1 1）相变强化）相变强化 马氏体相变的特性造成在晶体内产生大量微观马氏体相变的特性造成在晶体内产生大量微观 缺陷（位错、孪晶及层错等），使马氏体强化，即相缺陷（位错、孪晶及层错等），使马氏体强化，即相 变强化。变强化。 无碳马氏体的屈服极限为无碳马氏体的屈服极限为284MPa与强化与强化F的的S很很 接近，而退火的接近，而退火的F的的S仅为仅为98137MPa，也就是说相，也就是说相 变强化，使强度提高了变强化，使强度提高了147186MPa。 4 （2 2）固溶强化）固溶强化 为严格区分为严格区分C原子的原子的 固溶强化效应与时效强固溶强化效应与时效强 化效应，化效应，Winche

3、ll专门专门 设计了一套设计了一套Ms点很低的点很低的 C%不同的不同的Fe-Ni-C合金，合金， 以保证以保证M转变能在转变能在C原原 子不可能发生时效析出子不可能发生时效析出 的低温下淬火后在该温的低温下淬火后在该温 度下测量度下测量M的强度，以的强度，以 了解了解C原子的固溶强化原子的固溶强化 效 果 ， 结 果 表 明效 果 ， 结 果 表 明 C%0.4%时的时的S随碳含随碳含 量增加急剧升高，超过量增加急剧升高，超过 0.4%后后S不再增加。不再增加。 5 原原 因：因： C原子溶入原子溶入M点阵中，使扁八面体短轴方向上的点阵中，使扁八面体短轴方向上的 Fe原子间距增长了原子间距增

4、长了36%，而另外两个方向上则收缩，而另外两个方向上则收缩4%， 从而使体心立方变成了体心正方点阵，由间隙从而使体心立方变成了体心正方点阵，由间隙C原子原子 所造成的这种不对称畸变称为所造成的这种不对称畸变称为畸变偶极畸变偶极，可以视其为，可以视其为 一个强烈的应力场，一个强烈的应力场，C原子就在这个应力场的中心，原子就在这个应力场的中心， 这个应力场与位错产生强烈的交互作用，而使这个应力场与位错产生强烈的交互作用，而使M的强的强 度提高。度提高。 当当C%超过超过0.4%后，由于碳原子靠得太近，使相后，由于碳原子靠得太近，使相 邻碳原子所造成的应力场相互重迭，以致抵消而降低邻碳原子所造成的应

5、力场相互重迭，以致抵消而降低 了强化效应。了强化效应。 合金元素也有固溶强化作用，相对碳来说要小很合金元素也有固溶强化作用，相对碳来说要小很 多，据估计，仅与合金元素对多，据估计，仅与合金元素对F的固溶强化作用大致相的固溶强化作用大致相 当。当。 6 （3 3）时效强化）时效强化 理论计算得出，在理论计算得出，在 室温下只要几分钟甚至室温下只要几分钟甚至 几秒钟即可通过几秒钟即可通过C原子扩原子扩 散而产生时效强化，在散而产生时效强化，在- 60以上，时效就能进以上，时效就能进 行发生碳原子偏聚现象，行发生碳原子偏聚现象， 是是M自回火的一种表现，自回火的一种表现， C原子含量越高时效强化原子

6、含量越高时效强化 效果越大。效果越大。 7 （4 4）动态应变时效：）动态应变时效： M 本来比较软，在本来比较软，在 外力作用下通过应变时外力作用下通过应变时 效才能使强度显著提高，效才能使强度显著提高， 碳含量越高，应变时效碳含量越高，应变时效 作用越明显。作用越明显。 0.2几乎与几乎与C%无关且无关且 数 值 也 不 高 只 有数 值 也 不 高 只 有 196MPa，而，而 2 则随 则随 C%增加而急剧增加。增加而急剧增加。 8 （5 5）马氏体形态及大小对强度的影响）马氏体形态及大小对强度的影响 孪晶亚结构对强度有一附加的贡献，孪晶亚结构对强度有一附加的贡献，C%相同时，相同时，

7、 孪晶孪晶M的硬度与强度略高于位错的硬度与强度略高于位错M的硬度与强度，且的硬度与强度，且 C%增高，孪晶亚结构对增高，孪晶亚结构对M强度的贡献增大。强度的贡献增大。 原原A晶粒大小和晶粒大小和M群的大小对群的大小对M的强度也有一定的的强度也有一定的 影响，影响， 0.2=608+69d-1/2 0.2=449+60d-1/2 单位单位 ：Mpa; 其中其中dA晶粒的平均直径；晶粒的平均直径；dM板条群的平均直径板条群的平均直径 对中碳低合金结构钢，对中碳低合金结构钢，A晶粒由单晶细化至晶粒由单晶细化至10级级 晶粒时，强度增加不大于晶粒时，强度增加不大于245MPa，因此在一般钢中以，因此在

8、一般钢中以 细化细化A晶粒的方法来提高晶粒的方法来提高M的强度作用不大。的强度作用不大。 9 总总 结：结： 低碳的马氏体的强度主要靠其中碳的固溶强化，低碳的马氏体的强度主要靠其中碳的固溶强化， 在一般淬火过程中，伴随自回火而产生的在一般淬火过程中，伴随自回火而产生的M时效强化时效强化 也具有相当的强化效果，随也具有相当的强化效果，随M中碳及合金元素含量的中碳及合金元素含量的 增加，孪晶亚结构将有附加的强化，细化奥氏体晶粒增加，孪晶亚结构将有附加的强化，细化奥氏体晶粒 及马氏体群的大小，也能提高一些马氏体的强度。及马氏体群的大小，也能提高一些马氏体的强度。 10 （二）马氏体的韧性（二）马氏体

9、的韧性 位错型位错型M具有良具有良 好的塑性和韧性。由好的塑性和韧性。由 图中可以看出，随图中可以看出，随C% 的增加韧性显著下降，的增加韧性显著下降， 对对C%为为0.6%的的M， 即使经低温回火，冲即使经低温回火，冲 击韧性还是很低。击韧性还是很低。 11 通常通常C%小于小于0.4%时时M具有较高的韧性，碳含量越具有较高的韧性，碳含量越 低，韧性越高；低，韧性越高； C%大于大于0.4%时，时，M的韧性很低，变得的韧性很低，变得 硬而脆，即使经低温回火韧性仍不高。硬而脆，即使经低温回火韧性仍不高。 除除C%外，外，M的韧性与其亚结构有着密切的关系，的韧性与其亚结构有着密切的关系， 在相同

10、的屈服极限的条件下，位错型在相同的屈服极限的条件下，位错型M的韧性比孪晶的韧性比孪晶M 的韧性高很多。的韧性高很多。 12 总总 结结 马氏体的强度主要决定于马氏体的碳含量及组织马氏体的强度主要决定于马氏体的碳含量及组织 结构（包括自回火时的时效强化），而马氏体的韧性结构（包括自回火时的时效强化），而马氏体的韧性 主要取决于马氏体的亚结构，低碳的位错型马氏体具主要取决于马氏体的亚结构，低碳的位错型马氏体具 有相当高的强度和良好的韧性，高碳的孪晶马氏体具有相当高的强度和良好的韧性，高碳的孪晶马氏体具 有高的强度，但是韧性很差。有高的强度，但是韧性很差。 13 ( (三三) )马氏体转变超塑性马氏

11、体转变超塑性 超塑性：超塑性：指高的延伸率及低的流变抗力。指高的延伸率及低的流变抗力。 相变塑性相变塑性: :金属及合金在相变过程中塑性增长，往往金属及合金在相变过程中塑性增长，往往 在低于母相屈服极限的条件下即发生了塑性变形，这在低于母相屈服极限的条件下即发生了塑性变形，这 种现象称为种现象称为相变塑性。相变塑性。 马氏体的相变塑性：马氏体的相变塑性：钢钢 在马氏体转变时也会产在马氏体转变时也会产 生相变塑性现象，称为生相变塑性现象，称为 马氏体的相变塑性。马氏体的相变塑性。 0.3%C-4%Ni-1.3%Cr 钢的钢的M相变塑性相变塑性850A 化化,Ms为为307 ,A的屈服的屈服 强度

12、为强度为137MPa 14 近年来的研究工作表明，近年来的研究工作表明，M相变诱发的塑性还可相变诱发的塑性还可 以显著提高钢的韧性。以显著提高钢的韧性。 0.6%C-9%Cr-8%Ni-2%Mn 15 原原 因因 1、由于塑性变形而引起的局部区域的应力集中，、由于塑性变形而引起的局部区域的应力集中， 将由于将由于M的形成而得到松驰，因而能防止微裂纹的形的形成而得到松驰，因而能防止微裂纹的形 成，即使微裂纹已经产生，裂纹尖端的应力集中也会成，即使微裂纹已经产生，裂纹尖端的应力集中也会 因因M的形成而得到松驰，故能抑制裂纹的扩展，从机的形成而得到松驰，故能抑制裂纹的扩展，从机 时使塑性和断裂韧性得

13、到提高；时使塑性和断裂韧性得到提高； 2、在发生塑性变形的区域，有形变、在发生塑性变形的区域，有形变M形成，随形形成，随形 变变M量的增多，形变强化指数不断提高，这比纯量的增多，形变强化指数不断提高，这比纯A经大经大 量变形后接近断裂时的形变强化指数要大，从而使已量变形后接近断裂时的形变强化指数要大，从而使已 发生塑性变形的区域继续发生变形困难，故能抑制颈发生塑性变形的区域继续发生变形困难，故能抑制颈 缩的形成。缩的形成。 16 （四）马氏体的物理性能（四）马氏体的物理性能 1 1、比容、比容 M组织的比容较大，组织的比容较大，M形成时比容的增大，造形成时比容的增大，造 成钢淬火时产生较大的组

14、织应力，从而促进成钢淬火时产生较大的组织应力，从而促进M显微显微 裂纹的扩展。裂纹的扩展。 2 2、磁性、磁性 M具有铁磁性，具有很高的磁矫顽力。具有铁磁性，具有很高的磁矫顽力。 3 3、电阻、电阻 M的电阻比的电阻比P的大很多，稍高于的大很多，稍高于A，且随，且随C%增增 加加M的电阻值增大。的电阻值增大。 17 （五）高碳片状马氏体的显微裂纹（五）高碳片状马氏体的显微裂纹 是由于是由于M形成时互相碰撞形成的，形成时互相碰撞形成的，M形成速度极快，形成速度极快， 相互碰撞或与相互碰撞或与A晶界相撞时，将因冲击而形成相当大晶界相撞时，将因冲击而形成相当大 的应力场，又因为高碳片状的应力场，又因

15、为高碳片状M很脆不能通过滑移或孪很脆不能通过滑移或孪 生变形来消除应力，因此容易形成撞击裂纹，这种先生变形来消除应力，因此容易形成撞击裂纹，这种先 天性的缺陷使高碳附加了脆性。天性的缺陷使高碳附加了脆性。 度度 量：量：钢中钢中M显微裂形成的难易程度用马氏体显微显微裂形成的难易程度用马氏体显微 裂纹敏感度来表示。以单位裂纹敏感度来表示。以单位M体积中出现裂纹的面积体积中出现裂纹的面积 作为马氏体内形成显微裂纹的敏感度，用作为马氏体内形成显微裂纹的敏感度，用SV（mm-1) 表示。表示。 18 19 20 1 1、影响显微裂纹敏感度的因素、影响显微裂纹敏感度的因素 （1 1）碳含量的影响）碳含量

16、的影响 是影响是影响S V的主要 的主要 因素，因素，C%小于小于1.4% 时随时随C%的增加的增加SV急急 剧增加，当剧增加，当C%大于大于 1.4%时时SV随随C%的增的增 加反而下降。加反而下降。 C%小于小于1.4%，M为为225惯习面，而当惯习面，而当C%大于大于 1.4%，后，后M为为259惯习面。惯习面。 21 （2 2）奥氏体晶粒大）奥氏体晶粒大 小的影响小的影响 随随A晶粒直径的晶粒直径的 增大增大SV急剧增加。急剧增加。 22 （3 3）淬火冷却温度）淬火冷却温度 的影响的影响 冷却温度越低，冷却温度越低， M转变量越多，残余转变量越多，残余 奥氏体量越少，奥氏体量越少，S

17、V越越 大。大。 23 （4 4）马氏体转变）马氏体转变 量的影响量的影响 随随M量的增加量的增加 SV增大，但当增大，但当M的的 体 积 份 数体 积 份 数 f 大 于大 于 0.27后，后，SV不再随不再随 f增大。增大。 V 每一片每一片M的平均体积；的平均体积； NV单位体积中单位体积中M片的数目。片的数目。 24 （5 5）马氏体）马氏体 片长度的影响片长度的影响 SV随随M片长片长 度（即片的最度（即片的最 大尺寸）的增大尺寸）的增 大而升高。大而升高。 25 2 2、减少显微裂纹的途径、减少显微裂纹的途径 降低高碳钢降低高碳钢A化的温度。化的温度。 淬火过程中已产生了显微裂纹的

18、工件，应及时淬火过程中已产生了显微裂纹的工件，应及时 回火，这样可以使部分裂纹消失。回火，这样可以使部分裂纹消失。 26 八、马氏体的可逆转变及形状记忆效应八、马氏体的可逆转变及形状记忆效应 马氏体可逆转变，按其特点不同，可分为马氏体可逆转变，按其特点不同，可分为热弹性热弹性 马氏体的可逆转变和非热弹性马氏体的可逆转变两马氏体的可逆转变和非热弹性马氏体的可逆转变两 类类。热弹性马氏体的可逆转变是近代发展形状记忆材。热弹性马氏体的可逆转变是近代发展形状记忆材 料的基础。而非热弹性马氏体可逆转变则导致材料的料的基础。而非热弹性马氏体可逆转变则导致材料的 相变冷作硬化，成为材料强化的途径之一。相变冷

19、作硬化，成为材料强化的途径之一。 （一）马氏体的可逆转变（一）马氏体的可逆转变 具有具有M可逆转变的不同合金，可逆转变的不同合金，M相变的热滞后现相变的热滞后现 象有明显的差异；例如：象有明显的差异；例如：Fe-Ni合金（以此作为非热弹合金（以此作为非热弹 性性M可逆转变的代表）中可逆转变的代表）中As较较Ms高高420，Au-Cd合合 金（以此作为热弹性金（以此作为热弹性M可逆转变的代表）中可逆转变的代表）中As较较Ms高高 16。很明显这两种合金。很明显这两种合金M相变的驱动力差别很大，相变的驱动力差别很大， 前者的驱动力很大，而后者的驱动力很小，因此它们前者的驱动力很大，而后者的驱动力很

20、小，因此它们 的相变行为也有很大的差别。的相变行为也有很大的差别。 27 这两种合金的共同特点：这两种合金的共同特点： 急冷或急热均不能抑制转变的进行，在连续冷急冷或急热均不能抑制转变的进行，在连续冷 却时，转变量随温度的变化都是连续的，即转变量却时，转变量随温度的变化都是连续的，即转变量 是温度的函数，符合降温形成是温度的函数，符合降温形成M动力学的一般规律。动力学的一般规律。 在在Ms以下两种合金以下两种合金M的长大方式有差明显的差别：的长大方式有差明显的差别： 1 1、非热弹性、非热弹性MM：连续冷却时新连续冷却时新M片不断形成，每片不断形成，每 一片一片M都是突然出现，并迅速长大到极限

21、尺寸，相都是突然出现，并迅速长大到极限尺寸，相 变速率是由形核率及每一片变速率是由形核率及每一片M长大后的大小决定的，长大后的大小决定的， 而与而与M片长大速度无关。片长大速度无关。 2 2、热弹性、热弹性MM：M核也是突然形成并以爆发式迅速核也是突然形成并以爆发式迅速 长大到一定尺寸，但不是长大到一定尺寸，但不是M片最始尺寸，当温度继片最始尺寸，当温度继 续降低时，片的厚度和长度也将随之增加，并常常续降低时，片的厚度和长度也将随之增加，并常常 表现为跳跃方式。表现为跳跃方式。 28 热弹性热弹性MM转变的特点：转变的特点： 热滞非常小，只有几度到热滞非常小，只有几度到2030，相变全过程中，

22、相变全过程中 母相和新相始终维持共格关系，相变具有完全可逆性，母相和新相始终维持共格关系，相变具有完全可逆性， 即逆转变可以恢复到母相原来的点阵结构和原来的位即逆转变可以恢复到母相原来的点阵结构和原来的位 向，或者说在晶体学上完全恢复到母相原来的状态。向，或者说在晶体学上完全恢复到母相原来的状态。 出现热弹性出现热弹性MM的必要条件：的必要条件： （1）母相和）母相和M的比容差要小；的比容差要小； （2）母相的弹性极限要高；）母相的弹性极限要高； （3）母相点阵应呈有序化状态。）母相点阵应呈有序化状态。 29 3 3、逆转变的特点：、逆转变的特点： 热弹性热弹性M的逆转的逆转 变的热滞不大，加

23、热变的热滞不大，加热 时时M片差不多是连续片差不多是连续 收缩的，具有完全可收缩的，具有完全可 逆性。逆性。 非热弹性非热弹性M的逆的逆 转变的热滞很大，是转变的热滞很大，是 一个形核长大过程，一个形核长大过程， 完全逆转变后，原来完全逆转变后，原来 的单晶体变成多晶体。的单晶体变成多晶体。 30 31 （二）形状记忆效应（二）形状记忆效应 指一定形状的合金在某指一定形状的合金在某 种条件下经任意塑性变形，种条件下经任意塑性变形， 然后加热至该材料固有的某然后加热至该材料固有的某 一临界以上时，又完全恢复一临界以上时，又完全恢复 其原来形状的现象。其原来形状的现象。 具有形状记忆效应的合具有形

24、状记忆效应的合 金称为形状记忆合金。金称为形状记忆合金。 形状记忆效应的能恢复形状记忆效应的能恢复 的变形量约为的变形量约为68%，最高可，最高可 以达到百分之十几，变形量以达到百分之十几，变形量 过大时不能完全恢复。过大时不能完全恢复。 形状记忆合金可分为单形状记忆合金可分为单 程和双程记忆合金程和双程记忆合金 32 所谓形状记忆效应实质上是指将完全或部分所谓形状记忆效应实质上是指将完全或部分M相变相变 的试样加热到的试样加热到Af以上时，则其恢复到原来母相状态所给以上时，则其恢复到原来母相状态所给 予的形状。其原因是：由于变形所引起的组织上的变化，予的形状。其原因是：由于变形所引起的组织上

25、的变化， 因可逆转变而完全消除，换句话说，只有逆转变使变形因可逆转变而完全消除，换句话说，只有逆转变使变形 完全消除时才能看到该合金的形状记忆效应。完全消除时才能看到该合金的形状记忆效应。 变形方式如何对于形状记忆效应是很重要的，在具变形方式如何对于形状记忆效应是很重要的，在具 有热弹性有热弹性M可逆转变的合金中，可逆转变的合金中，M内部的变形方式为孪内部的变形方式为孪 生变形，生变形，M和母相间的变形体现为和母相间的变形体现为M本身的长大和收缩，本身的长大和收缩， 即两者均以界面移动的方式发生变形，这种界面的后高即两者均以界面移动的方式发生变形，这种界面的后高 移动容易导致原来位向的完全恢复

26、，而产生形状记忆效移动容易导致原来位向的完全恢复，而产生形状记忆效 应。应。 33 具有形状记忆效应的合金应具备的条件：具有形状记忆效应的合金应具备的条件： 1、必须是热弹性马氏体；、必须是热弹性马氏体； 2、亚结构为孪晶或层错；、亚结构为孪晶或层错； 3、母相具有有序结构。、母相具有有序结构。 （三）形状记忆合金的应用（三）形状记忆合金的应用 Ni-Ti合金宇航天线、结固件；合金宇航天线、结固件； （1）自动组装的结构件；）自动组装的结构件； （2）热敏装置和安全装置；）热敏装置和安全装置； （3）热能和机械能转换装置；）热能和机械能转换装置； （4）医学上的应用。）医学上的应用。 34 （

27、四）相变冷作硬化（四）相变冷作硬化 马氏体形成时的体积效应会引起周围马氏体形成时的体积效应会引起周围A产生塑性产生塑性 变形，同时变形，同时M相变的切变特性，也将在晶体内产生大相变的切变特性，也将在晶体内产生大 量微观缺陷，如位错、孪晶、层错等。量微观缺陷，如位错、孪晶、层错等。 这些缺陷在这些缺陷在M逆转变过程中会被继承，即母相的晶逆转变过程中会被继承，即母相的晶 体学缺陷会遗传给新相，体学缺陷会遗传给新相，这种现象称为相遗传。这种现象称为相遗传。 性能上的变化：性能上的变化： 强度明显升高，而塑性韧性下降，强度明显升高，而塑性韧性下降，这种现象被这种现象被 称为相变冷作硬化。称为相变冷作硬

28、化。 经相变冷作硬化的经相变冷作硬化的A，在随后的冷却进行，在随后的冷却进行M转变转变 时会使时会使Ms点降，点降，M转变量减少，即造成转变量减少，即造成A的稳定化。的稳定化。 35 九、粗大晶粒的遗传与切断九、粗大晶粒的遗传与切断 （一）非平衡组织加热（一）非平衡组织加热A A的形成的形成 1 1、影响非平衡组织加热转变的因素、影响非平衡组织加热转变的因素 与平衡组织相比，非平衡组织可能具有以下一些不同：与平衡组织相比，非平衡组织可能具有以下一些不同： 1）可能存在残余奥氏体；）可能存在残余奥氏体； 2）铁素体的成份及状态；）铁素体的成份及状态； 3）碳化物的种类、形态、大小、数量及分布等。

29、）碳化物的种类、形态、大小、数量及分布等。 36 （1 1）钢材的化学成份：）钢材的化学成份： 钢料的化学成分不同，将影响非平衡态组织在加钢料的化学成分不同，将影响非平衡态组织在加 热过程中所发生的转变。其中包括过饱和热过程中所发生的转变。其中包括过饱和相的分解过相的分解过 程以及程以及基底的再结晶过程。对于不含合金元素的碳钢基底的再结晶过程。对于不含合金元素的碳钢 来说，再次加热时预淬火所得马氏体极易分解，来说，再次加热时预淬火所得马氏体极易分解， 基底基底 也极易再结晶。合金元素的加入将使分解及再结晶过也极易再结晶。合金元素的加入将使分解及再结晶过 程变慢。这将影响加热转变开始时的组织状态

30、，从而程变慢。这将影响加热转变开始时的组织状态，从而 影响加热转变过程。影响加热转变过程。 钢中碳含量的不同还将影响淬火所得马氏体的形钢中碳含量的不同还将影响淬火所得马氏体的形 态，马氏体形态的不同也将影响再次加热时的加热转态，马氏体形态的不同也将影响再次加热时的加热转 变。变。 37 （2 2）预处理）预处理A A化温度及化温度及A A化后的冷待温度化后的冷待温度 非平衡组织是通过预淬火得到的。非平衡组织是通过预淬火得到的。为获得非平衡为获得非平衡 组织所进行的处理称为预处理组织所进行的处理称为预处理。预处理时奥氏体化。预处理时奥氏体化 温度愈高，则碳化物溶解愈充分，碳及合金元素分布温度愈高

31、，则碳化物溶解愈充分，碳及合金元素分布 愈均匀，奥氏体晶粒愈粗大，奥氏体晶界上的偏聚集愈均匀，奥氏体晶粒愈粗大，奥氏体晶界上的偏聚集 也愈少。也愈少。奥氏体化后冷至高于奥氏体化后冷至高于Ac3Ac3的某一温度停留片的某一温度停留片 刻再快冷淬火称为冷待。刻再快冷淬火称为冷待。尽管冷待温度仍在奥氏体单尽管冷待温度仍在奥氏体单 相区，但在冷待过程中仍有可能析出某些特殊的碳氮相区，但在冷待过程中仍有可能析出某些特殊的碳氮 化物，也可能在奥氏体晶界发生某些偏聚。这一切都化物，也可能在奥氏体晶界发生某些偏聚。这一切都 将影响快冷所得的非平衡组织，当然也将影响再次加将影响快冷所得的非平衡组织，当然也将影响

32、再次加 热时所发生的加热转变。热时所发生的加热转变。 38 （3 3）淬火所得组织及淬火后的回火规程）淬火所得组织及淬火后的回火规程 钢料成分不同，预淬火所得的组织也可能不同。钢料成分不同，预淬火所得的组织也可能不同。 对于成分一定的钢料来说，也会由于淬火规程的不对于成分一定的钢料来说，也会由于淬火规程的不 同而得到不同的淬火组织。如由高温直接淬至室温同而得到不同的淬火组织。如由高温直接淬至室温 得到马氏体及少量残余奥氏体；如采用等温淬火，得到马氏体及少量残余奥氏体；如采用等温淬火， 则将得到贝氏体和较多的残余奥氏体。如果预淬火则将得到贝氏体和较多的残余奥氏体。如果预淬火 后再进行一次不充分的

33、回火，则回火所得组织与回后再进行一次不充分的回火，则回火所得组织与回 火规程，即回火温度及回火时间密切有关。温度愈火规程，即回火温度及回火时间密切有关。温度愈 高，时间愈长，回火也就愈充分。高，时间愈长，回火也就愈充分。这一切都将影响这一切都将影响 残余奥氏体的量，残余奥氏体的量， 相的成分及状态以及碳化物相的成分及状态以及碳化物 的类型、大小、分布等等。的类型、大小、分布等等。因此也将影响再次加热因此也将影响再次加热 时的加热转变。时的加热转变。 39 （4 4）最终加热时的加热速度）最终加热时的加热速度 最终加热时的加热速度将影响非平衡组织在临界最终加热时的加热速度将影响非平衡组织在临界

34、点以下加热所发生的转变过程。加热速度愈慢，加热点以下加热所发生的转变过程。加热速度愈慢，加热 转变愈充分，加热转变开始时的组织愈接近调质组织。转变愈充分，加热转变开始时的组织愈接近调质组织。 加热速度愈快，则转变愈不充分，加热转变开始的组加热速度愈快，则转变愈不充分，加热转变开始的组 织的不平衡程度愈高。由于加热转变开始时的组织状织的不平衡程度愈高。由于加热转变开始时的组织状 态不同，加热转变当然也就不同。态不同，加热转变当然也就不同。 在非平衡组织的加热转变中，加热速度是一个极在非平衡组织的加热转变中，加热速度是一个极 为重要的影响因素。为重要的影响因素。 40 （二）加热速度对非平衡组织加

35、热转变的影响（二）加热速度对非平衡组织加热转变的影响 1 1、慢速加热时的加热转变、慢速加热时的加热转变 以以12/min12/min的速度加热称为慢速加热。的速度加热称为慢速加热。用此速用此速 度从室温加热到度从室温加热到700 需需612小时。对于碳钢来说，小时。对于碳钢来说， 不仅不仅相中的碳已完全析出，且相中的碳已完全析出，且相可能也已发生再结相可能也已发生再结 晶而消除了板条特征，得到碳化物呈均匀分布的调质晶而消除了板条特征，得到碳化物呈均匀分布的调质 组织，这种组织的转变接近平衡状态。但是合金钢而组织，这种组织的转变接近平衡状态。但是合金钢而 言情况就不同了，在长达言情况就不同了，

36、在长达612小时的加热过程中，可小时的加热过程中，可 能能中的碳已全部析出，但中的碳已全部析出，但相的再结晶并未发生，板相的再结晶并未发生，板 条马氏体的特征依然存在。当这种组织发生加热转变条马氏体的特征依然存在。当这种组织发生加热转变 时将发生组织遗传。时将发生组织遗传。 41 2 2、快速加热时的加热转变、快速加热时的加热转变 以大于以大于1000/S1000/S的速度加热称为快速加热。的速度加热称为快速加热。淬淬 火态的中碳结构钢以火态的中碳结构钢以1000/S的速度进行快速加热时，的速度进行快速加热时， 将使原奥氏体晶粒得到完全恢复。用金相及将使原奥氏体晶粒得到完全恢复。用金相及X射线

37、结射线结 构分析等方法证实奥氏体晶粒的大小、形状及取向等构分析等方法证实奥氏体晶粒的大小、形状及取向等 均得到恢复。不仅如此，加热后再淬火下来所得的马均得到恢复。不仅如此，加热后再淬火下来所得的马 氏体也与预淬火所得的马氏体完全一样。这是又一种氏体也与预淬火所得的马氏体完全一样。这是又一种 组织遗传现象。钢中所含能提高奥氏体稳定性的合金组织遗传现象。钢中所含能提高奥氏体稳定性的合金 元素愈多，预淬火后所保留的残余奥氏体量愈多，等元素愈多，预淬火后所保留的残余奥氏体量愈多，等 温淬火成贝氏体时这一现象愈易出现。如预淬火后先温淬火成贝氏体时这一现象愈易出现。如预淬火后先 进行一次回火，则再快速加热

38、时将不出现这种现象。进行一次回火，则再快速加热时将不出现这种现象。 42 3 3、中速加热时的加热转变、中速加热时的加热转变 加热速度介于慢速与快速之间时称为中速加热。加热速度介于慢速与快速之间时称为中速加热。 在生产中大多数加热均为中速加热。在生产中大多数加热均为中速加热。 淬火态中速加热时，加热转变将被移到较高的、淬火态中速加热时，加热转变将被移到较高的、 接近接近Ac3的温度进行。此时奥氏体的晶核将在原奥氏体的温度进行。此时奥氏体的晶核将在原奥氏体 晶界、板条马氏体束界等处形成并成细小颗粒状奥氏晶界、板条马氏体束界等处形成并成细小颗粒状奥氏 体。而原奥氏体内部则将按慢速或快速加热方式转变

39、体。而原奥氏体内部则将按慢速或快速加热方式转变 成粗大奥氏体晶粒。沿奥氏体晶界出现细小颗粒状奥成粗大奥氏体晶粒。沿奥氏体晶界出现细小颗粒状奥 氏体晶粒的现象称为晶粒边界效应。氏体晶粒的现象称为晶粒边界效应。 43 44 组织遗传组织遗传 采用非平衡组织加热时，如果条件不当，采用非平衡组织加热时，如果条件不当，A晶粒晶粒 有可能部分或全部恢复到获得非平衡组织的有可能部分或全部恢复到获得非平衡组织的A晶粒形晶粒形 状和大小，状和大小，此现象称为组织遗传。此现象称为组织遗传。 快速加热时出现快速加热时出现 的组织遗传的组织遗传 左图左图37XH3A1300 油淬；油淬； 右图右图1300 油淬后油淬

40、后 再快速加热到再快速加热到Ac3以以 上淬火上淬火 45 十、过热、过烧及其校正十、过热、过烧及其校正 加热转变终了，随温度的进一步提高及高温停留时加热转变终了，随温度的进一步提高及高温停留时 间的延长，奥氏体晶粒将不断长大，形成粗大晶粒；随间的延长，奥氏体晶粒将不断长大，形成粗大晶粒；随 后，在粗大奥氏体晶粒边界还有可能发生一些变化而使后，在粗大奥氏体晶粒边界还有可能发生一些变化而使 奥氏体晶界弱化。这些都将影响冷却后所得组织与性能。奥氏体晶界弱化。这些都将影响冷却后所得组织与性能。 （一）过热及其校正（一）过热及其校正 1 1、过热及组织遗传、过热及组织遗传 如果仅仅是晶粒长大而在晶界上

41、并未发生能使晶界如果仅仅是晶粒长大而在晶界上并未发生能使晶界 弱化的某些变化，弱化的某些变化，则被称为过热则被称为过热。过热将使随后冷却所。过热将使随后冷却所 得铁素体晶粒、珠光体团以及马氏体组织变粗。这将使得铁素体晶粒、珠光体团以及马氏体组织变粗。这将使 钢的强度和韧性变坏。因此必须用再次热处理来校正由钢的强度和韧性变坏。因此必须用再次热处理来校正由 于加热不当而出现的过热。于加热不当而出现的过热。 46 2 2、过热组织的校正、过热组织的校正 （1）由于控温不当导致加热温度，在已经引起过热）由于控温不当导致加热温度，在已经引起过热 的情况下应采用较缓慢的冷却以获得平衡组织，再次的情况下应采

42、用较缓慢的冷却以获得平衡组织，再次 加热到正常温度即可获得细晶粒奥氏体。加热到正常温度即可获得细晶粒奥氏体。 （2）如果过热后仍进行淬火，得到粗大的不平衡组）如果过热后仍进行淬火，得到粗大的不平衡组 织，则应采取以下方法进行校正以消除组织遗传。织，则应采取以下方法进行校正以消除组织遗传。 1）采用中间退火已经淬火的过热钢。采用一次中间）采用中间退火已经淬火的过热钢。采用一次中间 退火，得到细小的平衡组织。这种退火可用等温退火，退火，得到细小的平衡组织。这种退火可用等温退火， 也可用连续冷却退火，而以等温退火效果好。也可用连续冷却退火，而以等温退火效果好。 2）多次加热和冷却。新旧相之间虽然有一定的位向）多次加热和冷却。新旧相之间虽然有一定的位向 关系，但每经一次转变，位向关系就可能遭到一些破关系，但每经一次转变，位向关系就可能遭到一些破 坏。经过多次加热和冷却，晶体学位向关系就可能基坏。经