第六章 钢的热处理2 机械工程材料

(三)马氏体的转变Transformation of Martensite1. 马氏体形成过程： 1)转变温度 230(Ms)~-50℃(Mf) 转变温度 2)转变条件 快速冷却(冷却过程中不与C 转变条件 曲线相遇) 3)转变特点 转变特点 M转变是非扩散性的，Fe、C不能扩散。 快速冷至 Ms以下，γ- Fe要转变为α- Fe,C在 α- Fe中的溶解度极小。但又不能扩散出去，形 成C在α- Fe中的过饱和固溶体—M。

晶格严重畸变，形成大量位错。 晶格严重畸变，形成大量位错。M和原 含C量是一样的，使α- Fe的 和原A含 量是一样的 量是一样的， 和原 的 体心立方晶格被歪曲成为体心正方晶格。 体心立方晶格被歪曲成为体心正方晶格。 < 0.25%,M的晶格仍为体心立方(C原 的晶格仍为体心立方( 原 ， 的晶格仍为体心立方 子偏聚在缺陷处不产生明显畸变所致) 子偏聚在缺陷处不产生明显畸变所致); > 0.25%, ( c/a>1,正方度 ) 体心正方 正方度) , 正方度 晶格。 晶格 。 C%↑, 正方度愈大 、 硬度极高 、 , 正方度愈大、 硬度极高、 比容增大。 比容增大。

马 氏 体 的 体 心 正 方 晶 格

转变是在一段温度区间形成，不是恒温 转变是在一段温度区间形成 ，

转变。 相变是不完全的。 转变 。 A→M相变是不完全的 。 即使冷却 相变是不完全的 点温度，也不能获得100%M,总有 至Mf点温度，也不能获得 ，总有A 不能转变——残余奥氏体 ˊ。 Aˊ<10% 残余奥氏体Aˊ 不能转变 残余奥氏体 ˊ 不会影响HB, ˊ 会影响HB。 不会影响 ，Aˊ>10% 会影响 。 Ms、Mf温度线 由 A的成分决定， 不受冷 温度线由 的成分决定 的成分决定， 却速度及其它因素影响。 却速度及其它因素影响 。 C%↑,Ms 、 Mf↓。 , 。 0.5%C以上， Mf 点下降室温以下 。 ( 图 6以上， 点下降室温以下。 以上 15,P69) , )

奥氏体含碳量对Ms、Mf及Ar的影响 奥氏体含碳量对Ms、Mf及Ar的影响 Ms

2. M组织形态 组织形态低碳M(< 0.2%),板条状、大量位错； 高碳M(> 1.0%),针片状、大量孪晶； 0.2~1.0%C,混合M。

3. 性能★HB:决定于含碳量。C%↑→HB↑。0.6以后 处于平缓(图6-14)。合金元素对M硬度影响 不大。 含碳量对M硬度的影响主要是由于过饱和 碳原子与M中的晶体缺陷的交互作用引起的固 溶强化所造成。

板条状马氏体

100× ×

粗大片壮马氏体

500× ×

含碳量对马氏体硬度的影响

★板条状M的塑性 、韧性 k好： 板条状 的塑性δ、韧性α 原因： 原因： 过饱和程度小c/a≈1,晶格畸 (1)C在M过饱和程度小 ) 在 过饱和程度小 晶格畸 变轻微，残余应力小； 变轻微，残余应力小； (2)亚结构是位错。 )亚结构是位错。 针片状M的塑

性δ、韧性α ★针片状 的塑性 、韧性 k差： 原因： 原因： 过饱和程度大c/a>>1, 晶 ( 1) C在 M过饱和程度大 ) 在 过饱和程度大 ， 格严重畸变，残余应力大； 格严重畸变，残余应力大； (2)亚结构是孪晶。 )亚结构是孪晶。

影响C 三. 影响C曲线的因素1. 含碳量的影响： 碳量的影响： C%↑ →“C”曲线右移 亚共析钢 曲线右移 C%↑→“C”曲线左移说明 过亚共析钢 曲线左移说明 共析钢的过冷A最稳定 最稳定。 共析钢的过冷 最稳定。 注意： A→F先析 注意：图5-12,P113(a) 2 先析 出线。 出线。

含碳量对C曲线的影响

含碳量对C曲线的影响

2. 合金元素的影响： 合金元素的影响： 所有溶入A的合 ( 1) 除钴 ( Co) 外 ， 所有溶入 的合 ) 除钴( ) 金元素都使“ 曲线右移 缓慢冷却， 曲线右移。 金元素都使 “ C”曲线右移 。 缓慢冷却 ， 也得M,可淬硬。 也得 ，可淬硬。 (2)碳化物形成元素能改变“ C”曲线 )碳化物形成元素能改变“ 曲线 形状。 形状。 3. 加热温度、保温时间的影响： 加热温度、保温时间的影响： 升高加热温度，延长保温时间→提高 升高加热温度，延长保温时间 提高 过冷A的稳定性 的稳定性， 曲线右移。 过冷 的稳定性，使“C”曲线右移。 曲线右移

合金元素使C曲线右移( Co外 合金元素使C曲线右移(除Co外)

碳化物形成元素改变C 碳化物形成元素改变C曲线形状