马氏体转变(三).pdf

第33卷第1期
热处理技术与装备
Vol33.No
2012年2月
RECHULT JISHU YU ZHUANGBEI
Feb,2012
讲座
马氏体转变(三)
陈徳华2,许雯2,李响妹,朱祖昌2
(1,上海市机械制造エ艺研究所有服公司,上海200070
2.上海金属材料政性工程技术研究中心,上海2000
中图分类号:TG11.5文献标识码:A
文章编号:1673-4971(2012)01-0058-05
Martensitic Transformation (3)
CHEN De-hua", XU Wen", LI Xiang-mei ", ZHU Zu-chang
(1. Shanghai Machine Building Technology Institute Co., Ltd, Shanghai 200070, China;
2. Shanghai Engineering Research Center of Metal Materials Modification, Shanhai 200070, China
影响钢中马氏体形态和亚结构的因素
板条马氏体;再随含量增加,M点降低,马氏体形态
马氏体的组织形态与合金系组成和马氏体形成由板条向片状变化。注意,扩大γ区的Fe-Mn(<
温度有密切关系。可以这样讲,合金系中合金元素14.5%),Fe-Co(约≤24%)合金获得板条马氏体,但
对马氏体相变的影响主要表现在对马氏体相变点随Mn量增加由于具有低的层错能将发生e马氏体
Ms的影响和对马氏体形态的影响两个方面。
的转变,而Co却促使形成孪晶亚结构马氏体,。
对Fe-C合金,图19表示含C量与M。残留奥
对Fe-NiC合金可形成板条状、片状、蝶状和薄
氏体Ar和马氏体形态的关系。由图可见,随着钢中板状马氏体,马氏体形态与碳含量和M3点关系见图
含碳量增加,M、点温度降低,马氏体形态由板条状20。该图表示Ms和C%关系,未标出i%方向上的
逐渐变化为片状。含C量<0.2%C钢的马氏体基关系。实际上,图的上半部分与图19相等价:随钢
本上全部为板条状(位错亚结构),>1.0%C钢的中含碳量增加,片状马氏体的形成温度升高,溶至室
马氏体全部为片状(孪晶亚结构),0.2%~1.0%C温的组织中片状马氏体比例增加。如对含1%C
的为板条状+片状(如0.57%碳钢的淬火组织见图钢,在Ms为180℃时可获得片状马氏体(见表2中,
14(e);<0.4%C钢淬火组织中基本不含有残留1.07%C钢的Ms为180℃),按近似动力学方程计
奥氏体Ar,>0.4%C钢随M、点降低Ar量增加;对算的残余奥氏体量约17.2%,与图19表示的情况相
含碳0.4~1.0%的中碳钢和一些合金钢往往在M。符。同时,随含量增加则另出现蝶状马氏体和薄
以下较高温度先形成板条马氏体,在较低温度下形板状马氏体。已有发现,Fe-31%Mi和Fe29%Ni-
成片状马氏体。
0.26%C合金在0~60℃形成蝶状马氏体。Das等
对二元合金,加入含缩小奥氏体ャ区元素的Fe-发现9%i0.24%C及9%Ni-0.24%C-7%Co钢
Cr(<10%),Fe-Mo(<1.94%)合金形成板条马氏的板条马氏体内具有1121x孪晶。33%Ni-0.01%
体;含扩大奥氏体γ区元素的Fe-C,FeN(<0.7%),C钢的组织为孪晶马氏体。0.76%C-14%Ni经
Fe-NTi(<29%),Fe-Pt(<20.5%)等合金的马氏体为13200℃/9淬火后(Ms约60℃)得到板条+片状马
收稿日期:2011-08-01
作者简介:陈德华(1959-),男,主要从事金相检测、失效分析和热处理原理研究。
联系电话:021-56304953;E-eil;artest@sohu.com
万方数据
第1期
陈德华等:马氏体转变(三)
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氏体组织。Fe-29%Ni0.26%C合金在1200℃奥(Ms=-150℃)开始获得薄板状马氏体;当900℃
氏体化1h,M。=-26℃能获得蝶状马氏体;当在奥氏体化1h(Ms=-190℃)获得全部薄板状马氏
1000℃和110℃奥氏体化1h相应的M。为-66℃体。日本学者Maki的上述工作也与图20情况基本
和-48℃时得到片状马氏体(前者为爆发式)阿。
吻合。
关于马氏体形态和亚结构转化的原因,人们尚
不能作出合理解释。 Davies和 Magee认为,在奥氏
500?
体和铁素体中都可发生滑移的话,则会获得位错型
正世
马氏体。当奥氏体能发生滑移而铁素体发生孪生时
则形成{1225}片状马氏体,当奥氏体被强化不发生切
s板条马民体、片状马民
140
变,只在铁素体内发生孪生时则形成259}片状马氏
体。Bell和Owen曾提出临界相变驱动力的观点,认
为驱动力超过1316J/mol时,发生板条马氏体转化
0.20.40.60.8
1.21.41.61.8
为片状马氏体。这对Fe-N合金尚属符合,Fe-i合
C(%)
金中i含量达29%~30%的临界浓度时,相应相变
图19碳钢中的碳含量对Ms点、板条马氏体量及冷至
驱动力接近1316J/mod
室温时的残留奥氏体量AR的影响
Fig. 19 Effect of carbon content on Ms and amount of lath martensite
对马氏体亚结构形成决定于马氏体的不均匀切
and retained austenite at room temperature in Fe-c alloys
变方式:滑移形成位错,李生形成孪晶。由此, Thom
as认为,合金成分和马氏体形成温度决定滑移和李
晶的临界分切应力,从而决定马氏体的亚结构。图
500
21示意表示温度对滑移和孪生临界分切应力影响。
FeC合金Ms温度
板条状
两种分切应力相等的值o和温度T随合金成分改
300
马氏体
变,同时,依据某合金的M3ML处于的温度范围即可
24
说明马氏体的亚结构类型。当发生马氏体转变的温
板条状马氏体
+片状马氏体
度高于T,形成的马氏体中发生滑移则获得位错型亚
100
结构的马氏体;当发生马氏体转变的温度低于T时,
蝴状马氏体
马氏体中易发生孪生,则获得孪晶型亚结构的马氏
片状马氏
片状马氏体
体
薄片状马氏你马氏体
低碳钢
0.20.40.60.81.0
中碳钢
C(%)
髙碳钢
图20Fe-Mi-C系合金的马氏体形态与
M
碳含量及Ms点的关系
M
Fig 20 Relationship of martensitic morpholoy, carbon
content and Ms termperature in FE-NI-C alloys
孪生
由图20,随着M进一步下降,则会出现由片状
滑移
马氏体转化为薄板状马氏体。无碳的Fe-Ni钢和含
M
有0.8%C的Fe-Mi钢的转化温度分别为-196℃
和-100℃,随着含碳量增加相应转化温度升高。