论坛风格切换切换到宽版
  • 342阅读
  • 2回复

[资料]马氏体 [复制链接]

楼层直达
在线huanggj
 

发帖
32647
盟币
274993
威望
1912
魅力值
199
版主工龄
91
宣传币
1515
从事行业
材料
(毕业)院校
安徽工程大学
马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转 博研论坛 。 立即注册 已有账号? 关闭

马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath),但是在金相观察中(二维)通常表现为针状(needle-shaped),这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。

基本信息

  • 中文名称马氏体
  • 外文名称martensite
  • 释义黑色金属材料的一种组织名称
  • 提出者阿道夫·马滕斯

[backcolor=url(&amp]目录1基本介绍2概念提出3名称来历4相变特性5相关信息

基本

马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。马氏体(M)是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体,是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等组织,这是产生淬火应力,导致变形开裂的主要原因。马氏体最初是在钢(中、高碳钢)中发现的:将钢加热到一定温度(形成奥氏体)后经迅速冷却(淬火),得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。

概念提出

最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath),片状马氏体在金相观察中(二维)通常表现为针状(needle-shaped),这也是为什么在一些地方通常描述为针状、竹叶状的原因,板条状马氏体在金相观察中为细长的条状或板状。奥氏体中含碳量≥1%的钢淬火后,马氏体形态为片状马氏体,当奥氏体中含碳量≤0.2%的钢淬火后,马氏体形状基本为板条马氏体。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一,同时马氏体的脆性也比较高。20世纪以来,对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识,又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变,如:Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体。

名称来历

马氏体的“马”指的就是阿道夫·马滕斯。马氏体Martensite,如前所述命名自Adolf Martens (1850-1914)。这位被称作马登斯或马滕斯的先生是一位德国的冶金学家。他早年作为一名工程师从事铁路桥梁的建设工作,并接触到了正在兴起的材料检验方法。于是他用自制的显微镜观察铁的金相组织,并在1878年发表了《铁的显微镜研究》,阐述金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则(大概其中就有马氏体),并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一,他还曾经担任了柏林皇家大学附属机械工艺研究所(柏林皇家材料试验所(Staatliche Materialprüfungsamt)的前身)所长,他在那里建立了第一流的金相试验室。1895年国际材料试验学会成立,他担任了副主席一职。直到现在,在德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。

相变特性

martensitic transformation马氏体最初是在钢(中、高碳钢)中发现的:将钢加热到一定温度(形成奥氏体)后经迅速冷却(淬火),得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。1895年法国人奥斯蒙(F.Osmond)为纪念德国冶金学家马滕斯(A.□artens),把这种组织命名为马氏体(□artensite)。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的相变称为马氏体相变。20世纪以来,对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识,又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变,如:Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。目前广泛地把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体(见固态相变)。相变特征和机制 马氏体相变具有热效应和体积效应,相变过程是形核和长大的过程。但核心如何形成,又如何长大,目前尚无完整的模型。马氏体长大速率一般较大,有的甚至高达10□cm□s□。人们推想母相中的晶体缺陷(如位错)的组态对马氏体形核具有影响,但目前实验技术还无法观察到相界面上位错的组态,因此对马氏体相变的过程,尚不能窥其全貌。其特征可概括如下:马氏体相变是无扩散相变之一,相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃,因而新相(马氏体)承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷。马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移,这种位移是切变式的(图1切变式位移示意)。原子位移的结果产生点阵应变(或形变)(图2 原子位移产生点阵应变)。这种切变位移不但使母相点阵结构改变,而且产生宏观的形状改变。将一个抛光试样的表面先划上一条直线,如图3a马氏体相变时的形状改变中的PQRS,若试样中一部分(A□B□C□D□-A□B□C□D□)发生马氏体相变(形成马氏体),则PQRS直线就折成PQ、QR□及R□S□三段相连的直线,两相界面的平面A□B□C□D□及A□B□C□D□保持无应变、不转动,称惯习(析)面。这种形状改变称为不变平面应变(图3 马氏体相变时的形状改变)。形状改变使先经抛光的试样表面形成浮突。由图4 高碳钢中马氏体的表面浮突×600可见,高碳钢马氏体的表面浮突,它可由图5表面浮突示意示意,可见马氏体形成时,与马氏体相交的表面上发生倾动,在干涉显微镜下可见到浮突的高度以及完整尖锐的边缘(图6Co-30.5Ni合金形成六方马氏体时产生的表面浮突干涉图像)。马氏体的惯习(析)面 马氏体相变时在一定的母相面上形成新相马氏体,这个面称为惯习(析)面,它往往不是简单的指数面,如镍钢中马氏体在奥氏体(γ)的{135}上最先形成(图7 Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体及其周围的奥氏体)。马氏体形成时和母相的界面上存在大的应变。为了部分地减低这种应变能,会发生辅助的变形,使界面改变如图7Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体及其周围的奥氏体中由{135}变为{224}面。图7Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体及其周围的奥氏体中马氏体呈透镜状,它具有中脊面,是孪晶密度很高的面,即{135}□面,这些马氏体内部的孪晶是马氏体内的亚结构。在铁基合金的马氏体中存在孪晶或(和)位错,在非铁合金中一般存在孪晶或层错。由图7Fe-25Ni-0.3V-0.3C钢中的马氏体及其周围的奥氏体还可见到:在马氏体周围的母相(奥氏体)中形成密度很高的位错,这是在马氏体相变时,母相发生协作形变而形成的。由于马氏体相变时原子规则地发生位移,使新相(马氏体)和母相之间始终保持一定的位向关系。在铁基合金中由面心立方母相γ变为体心立方(正方)

相关信息

马氏体转变简介

马氏体由奥氏体急速冷却(淬火)形成,这种情况下奥氏体中固溶的碳原子没有时间扩散出晶胞。当奥氏体到达马氏体转变温度(Ms)时,马氏体转变开始产生,母相奥氏体组织开始不稳定。在Ms以下某温度保持不变时,少部分的奥氏体组织迅速转变,但不会继续。只有当温度进一步降低,更多的奥氏体才转变为马氏体。最后,温度到达马氏体转变结束温度Mf,马氏体转变结束。马氏体还可以在压力作用下形成,这种方法通常用在硬化陶瓷上(氧化钇、氧化锆)和特殊的钢种(高强度、高延展性的钢)。因此,马氏体转变可以通过热量和压力两种方法进行。马氏体和奥氏体的不同在于,马氏体是体心立方结构,奥氏体是面心立方结构。奥氏体向马氏体转变仅需很少的能量,因为这种转变是无扩散位移型的,仅仅是迅速和微小的原子重排。马氏体的密度低于奥氏体,所以转变后体积会膨胀。相对于转变带来的体积改变,这种变化引起的切应力、拉应力更需要重视。马氏体在Fe-C相图中没有出现,因为它不是一种平衡组织。平衡组织的形成需要很慢的冷却速度和足够时间的扩散,而马氏体是在非常快的冷却速度下形成的。由于化学反应(向平衡态转变)温度高时会加快,马氏体在加热情况下很容易分解。这个过程叫做回火。在某些合金中,加入合金元素会减少这种马氏体分解。比如,加入合金元素钨,形成碳化物强化机体。由于淬火过程难以控制,很多淬火工艺通过淬火后获得过量的马氏体,然后通过回火去减少马氏体含量,直到获得合适的组织,从而达到性能要求。马氏体太多将使钢变脆,马氏体太少会使钢变软。

两种形态马氏体的区别和联系

板条状马氏体是低碳钢,马氏体时效钢,不锈钢等铁系合金形成的一种典型的马氏体组织,因其单元立体形状为板条状,故称板条状马氏体。由于它的亚结构主要是由高密度的位错组成,所以又称位错马氏体。片状马氏体则常见于高,中碳钢,每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状,故称片状马氏体或针状马氏体.由于其亚结构主要为细小孪晶,所以又称为孪晶马氏体。一般当Wc<0.3%时,钢在马氏体形态几乎全为板条马氏体;当Wc>1.0%时,则几乎全为片状马氏体;当Wc=0.3%-1.0%时,为板条马氏体和片状马氏体的混合物,随含碳量的升高,淬火钢中板条马氏体的量下降,片状马氏体的量上升。高碳钢在正常温度淬火时,细小的奥氏体晶粒和碳化物都能使其获得细针状马氏体组织,这种组织在光学显微镜下无法分辨称为隐针马氏体。

欢迎光临材料学院材料加工版块!bbs.myboyan.com/forum-293
您好,谢谢阅读,把本文推荐给朋友或其它网站,每次被点击增加您在本站的积分[1宣传币]!
地址:
离线bbliux

发帖
2145
盟币
4083
威望
30
魅力值
22
版主工龄
0
宣传币
0
从事行业
机械
(毕业)院校
university
只看该作者 沙发  发表于: 07-01  粉丝: 51   好友:46
了解一下
bbliux
在线wuyoujiao201

发帖
163
盟币
6
威望
0
魅力值
6
版主工龄
0
宣传币
0
从事行业
材料
(毕业)院校
只看该作者 板凳  发表于: 08-09  粉丝: 0   好友:0
感谢楼主分享,让我了解了一些知识。