马氏体相变的分类及动力学

1、 1 1按相变驱动力分类按相变驱动力分类 2 2按马氏体相变动力学特征按马氏体相变动力学特征分类分类 4.2 4.2 马氏体相变的分类马氏体相变的分类 及动力学及动力学内蒙古科技大学内蒙古科技大学 刘忠昌教授刘忠昌教授1 1按相变驱动力分类按相变驱动力分类1）. .相变驱动力大的马氏体相变。相变驱动力较大，相变驱动力大的马氏体相变。相变驱动力较大，达几百卡达几百卡/ /克原子克原子. .2 2）. .相变驱动力小的马氏体相变。这种相变的驱动力相变驱动力小的马氏体相变。这种相变的驱动力很小，只有几卡很小，只有几卡/ /克原子到几十卡克原子到几十卡/ /克原子。如面心克原子。如面心立方的母相转变为

2、六方相马氏体以及热弹性马氏体。立方的母相转变为六方相马氏体以及热弹性马氏体。 马氏体和母相的自由焓马氏体和母相的自由焓与温度的关系示意图与温度的关系示意图 马氏体相变动力学分为：马氏体相变动力学分为：l变温相变动力学，碳素钢、合金钢的马氏体变温相变动力学，碳素钢、合金钢的马氏体相变一般属于此类；相变一般属于此类；l等温相变动力学，在等温相变动力学，在Fe-Ni-MnFe-Ni-Mn等特殊合金中等特殊合金中出现；出现；l爆发型转变动力学，在爆发型转变动力学，在Fe-NiFe-Ni合金中出现；合金中出现；此外，还有如在铬轴承钢和高速钢中出现的变此外，还有如在铬轴承钢和高速钢中出现的变温转变兼有等温

3、相变的动力学。温转变兼有等温相变的动力学。2 2按马氏体相变动力学特征分类按马氏体相变动力学特征分类 1）变温马氏体相变在Ms以下，随着温度的降低，马氏体转变量不断增加 ，转变量与（Ms-Tq）呈现线性关系。用下式表示： 其中，为常数，取决于成分，对于碳素钢， 0.011%C。 Fe-C合金变温马氏体相变动力学曲线合金变温马氏体相变动力学曲线30CrNi4Mo钢马氏体的变温动力学曲线2 2）等温马氏体相变）等温马氏体相变l 某些某些Fe-Ni-MnFe-Ni-Mn，Fe-Ni-CrFe-Ni-Cr合金或某些高合金钢，在合金或某些高合金钢，在一定条件下恒温保持，经过一段孕育期也会产生马一定条件下

4、恒温保持，经过一段孕育期也会产生马氏体，并随着时间的延长，马氏体量增加。此称为氏体，并随着时间的延长，马氏体量增加。此称为马氏体的等温形成马氏体的等温形成 Fe-Ni-MnFe-Ni-Mn合金等温马氏体转变动力学合金等温马氏体转变动力学C-C-曲线曲线轴承钢等温马氏体轴承钢等温马氏体组织组织 U-0.85CrU-0.85Cr合金等温马合金等温马氏体转变氏体转变C-C-曲线。曲线。 3 3）爆发型马氏体相变）爆发型马氏体相变l 马氏体点低于室温的某些合金，当冷却到一定温度马氏体点低于室温的某些合金，当冷却到一定温度M MB B（M MB BMsMs）时，在瞬间形成大量马氏体）时，在瞬间形成大量马

5、氏体T Tf f曲线的开始阶曲线的开始阶段呈垂直上升的势态。此称爆发型马氏体相变。段呈垂直上升的势态。此称爆发型马氏体相变。 Fe-Ni-C合金马氏体转变动力学曲线4 4）. .热弹性马氏体相变热弹性马氏体相变l弹性马氏体相变是指马氏体与母相的界面弹性马氏体相变是指马氏体与母相的界面可以发生双向可逆移动。分为热弹性和机可以发生双向可逆移动。分为热弹性和机械弹性两类。械弹性两类。l本节主要讲热弹性马氏体。本节主要讲热弹性马氏体。热弹性马氏体形成特点是：热弹性马氏体形成特点是：l冷却到略低于冷却到略低于T T0 0温度开始形成马氏体，加温度开始形成马氏体，加热时又立刻进行逆转变，相变热滞很小。热时

6、又立刻进行逆转变，相变热滞很小。如图如图4-84-8示出了相变热滞的比较。可见，示出了相变热滞的比较。可见，Fe-NiFe-Ni合金马氏体相变的热滞大。冷却时，合金马氏体相变的热滞大。冷却时，冷到冷到Ms= -30Ms= -30，发生马氏体相变；加热，发生马氏体相变；加热时，温度升到时，温度升到As =390As =390，马氏体逆转变，马氏体逆转变为奥氏体。而为奥氏体。而Au-CdAu-Cd马氏体相变的热滞小马氏体相变的热滞小得多。得多。 Fe-Ni 合金合金和和Au-Cd合金合金马氏体相变的热滞马氏体相变的热滞 热弹性马氏体形成的本质性特征热弹性马氏体形成的本质性特征l热弹性马氏体形成的本

7、质性特征是：马热弹性马氏体形成的本质性特征是：马氏体和母相的界面在温度降低及升高时，氏体和母相的界面在温度降低及升高时，作正向和反向移动，并可以多次反复。作正向和反向移动，并可以多次反复。从从MsMs降到降到M Mf f ，再升温到，再升温到As As 、A Af f ，每一，每一片马氏体都可以观察到形核片马氏体都可以观察到形核长大长大停停止止缩小缩小消失这样一个完整的消长过消失这样一个完整的消长过程。程。 a.25.5b.8.5c.-19e.-41f.-29g.-17d.-28.5h.26.5图图4-7解解 热弹性马氏体在升温、降温过程中的弹性消长热弹性马氏体在升温、降温过程中的弹性消长l

8、Ni- Cu14.2-Al4.3, Ms = -38,la)在室温施以少量塑性变形诱发部分马氏体在室温施以少量塑性变形诱发部分马氏体 。lb) 到到 h) 为为降温和升温过程中的马氏体消长情况。降温和升温过程中的马氏体消长情况。钢中一般不发生热弹性马氏体相变钢中一般不发生热弹性马氏体相变l在钢中，奥氏体可转变为变温马氏体。在钢中，奥氏体可转变为变温马氏体。 1 1）由于相变热滞很大，难以发生逆转变。）由于相变热滞很大，难以发生逆转变。 2 2）在马氏体相变过程中，碳原子已经扩）在马氏体相变过程中，碳原子已经扩散，或马氏体随即自回火；散，或马氏体随即自回火； 3 3）马氏体和奥氏体的共格界面已经破坏，）马氏体和奥氏体的共格界面已经破坏，当然难以逆转变为奥氏体了。当然难以逆转变为奥氏体了。 5.5.表面马氏体的形成表面马氏体的形成 l表面马氏体则不受三向压应力的阻碍，比表面马氏体则不受三向压应力的阻碍，比较容易转变。在稍高于较容易转变。在稍高于MsMs点的温度下等温，点的温度下等温，往往会在表面出现马氏体组织，称为表面往往会在表面出现马氏体组织，称为表面马氏体。马氏体。l表面马氏体的惯习面不是表面马氏体的惯习面不是 而而是是 。位向关系是西山关系，形貌。位向关系是西山关系，形貌为条片状。为条片状。22511218CrNiWA钢的表面马氏体的変温转