6.4 马氏体转变热力学与转变动力学

第六章钢的马氏体转变马氏体转变热力学与转变动力学奥氏体稳定化的应用热处理原理与工艺第六章钢的马氏体转变1马氏体的晶体结构和组织形态2

马氏体转变的特征4

马氏体转变热力学与转变动力学

5奥氏体稳定化的应用3马氏体的力学性能6.4马氏体转变热力学与转变动力学§4马氏体转变热力学与转变动力学马氏体区别与其他相变的最基本的特点是：1、相变以共格切变的方式进行2、相变的无扩散性这些特点决定了马氏体的转变机制具有特殊性一、马氏体转变热力学

1、驱动力

M与A的自由能差△Gv

过冷度越大，△Gv越大

A晶体缺陷释放的能量:△GD2、相变阻力：马氏体转变时增加的界面能与弹性应变能之和6.4马氏体转变热力学与转变动力学由于M转变时需要增加能量较多，故阻力较大，相变过冷度大二、Ms的意义及影响因素Ms：M相变所需要的最小过冷度对应的温度

母相和马氏体两相之间的体积自由能之差达到相变所需的最小驱动力值时的温度。工程意义制订钢铁热处理工艺的依据Ms点的高低决定残余AR%，影响变形……Ms点的高低决定M的形态、亚结构，影响性能6.4马氏体转变热力学与转变动力学影响Ms点的因素1、A的化学成分碳：氮：与碳相似合金：除Co、Al外，其余使Ms下降6.4马氏体转变热力学-影响Ms的因素2、奥氏体的晶粒大小和强度、奥氏体化条件成分一定时，晶粒越粗大，屈服强度越低→切变阻力越小→Ms↑完全A化后，温度升高、时间增加→Ms略升高，影响不明显3、应力和塑性变形拉应力：Ms升高→诱发M形变诱发M：Md~Ms之间塑性变形→Ms升高→诱发M：形变诱发马氏体原因：产生的晶体缺陷有利于M形核变形量↑→诱发M%↑，但抑制后续M转变

原因：母相强化Md:可获得形变M的最高温度，若在高于Md点的温度对A进行塑性变形，就会失去诱发M转变的作用。6.4马氏体转变热力学-影响Ms的因素Theamountofstrain-inducedε-andα-martensiteincreaseswiththeamountofdeformation.Fe-18Cr-9Nistainlesssteel,70%coldrolling.

6.4马氏体转变热力学-影响Ms的因素奥氏体的稳定化：Ms下降；残余A%增加冷却过程中，停留、缓冷、一定的塑性变形(冷加工或相变时)6.4马氏体转变热力学与转变动力学A热稳定化：淬火时缓冷或停留，M转变迟滞A机械稳定化：Md点以上+大量塑性变形4、先形成组织（珠光体转变和贝氏体转变）先形成的P→A贫碳→Ms升高先形成B→A富碳→Ms降低5、冷却速率6.4马氏体转变热力学-影响Ms的因素1、变温（降温）转变多数钢

取决于过冷度，对时间不敏感；无孕育期速度快M%增加是新相形成的贡献，非长大所致中断或停止冷却→M%减少综上所述：变温形成，瞬时形核，高速长大M转变速度仅取决于形核率，而与长大速度无关6.4马氏体转变热力学与转变动力学三、马氏体转变的动力学6.4马氏体转变热力学与转变动力学2、等温转变某些钢M转变与P转变相似→有孕育期和C曲线时间增加→M%增加，对时间敏感任意温度下→M%

有限（不能进行到底，与P转变不同）某些钢先变温转变，再等温转变6.4马氏体转变热力学与转变动力学3、爆发式转变Ms小于0℃MB温度下瞬时、大量产生，随后以正常速度转变伴有大量潜热释放、声响有中脊、Z字形状6.4马氏体转变热力学与转变动力学Fe-Ni-C合金马氏体转变曲线§5奥氏体稳定化的应用1、减少淬火变形→增加残余AMs以上分级淬火Ms以上等温淬火提高淬火温度→降低Ms2、提高硬度、耐磨性→减少残余A简单零件快冷复杂零件在Ms附近短时分级淬火（A稳定化影响小）在淬火后马上冷处理（高碳钢除外）回火冷却时A转变为M6.5奥氏体的稳定化的应用3、保证尺寸稳定性→减少残余A

精密零件、工具→低于回火温度后，长时