马氏体转变(十七).pdf

第35卷第3期
热处理技术与装备
Vol. 35. No. 3
2014年6月
RECHULI JISHU YU Z HUANGBEI
Jun,2014
讲座
马氏体转变(十七)
朱祖昌',王洪,许变2
(1上海工程技术大学,上海201620;2上海市机械制造工艺研究所有限公司,上海200070
中图分类号:TG11.5文献标志码:A文章编号:6734971(2014)03-0064-07
Martensitic Transformation (17)
ZHU Zu-chang, WANG Hong, XU Wen
(1. Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 201620, China
2. Shanghai Machine Building Technology Institute Co, Ltd., Shanghai 200070, China)
有色金属中的马氏体相变
构部分转变为马氏体相。这些合金中很多是母相沿
通常,有色金属和代位型有色合金中发生的马(011)的不同方向切变产生不同变态马氏体相。
氏体相变同样是具有表面浮突的无扩散位移型转它属于弱的一级相变。
变,但具有比较小的应变和小的热滞。马氏体的形
第三组是Mn和In合金的由fcc转变为面心四角
态有片状和板条两种。马氏体的亚结构有堆垛层(fat)的转变,属很弱的一级相变或具二级相变特征。
错、李晶和位错。在相变中沿切变面发生孪生或滑
第二组已在形状记忆合金中作了详述。第三组
移进行调整,以符合晶体结构的相变和形状上的改也不作介绍。本节主要阐述T、zr合金在大于临界
变,马氏体中亚结构的出现和相应数量取决于合金冷速条件下发生的马氏体相变。和Zr及其合金
系和合金组成05。
淬火过程中发生的马氏体转变为 bcc-+hcp(实际上
有色金属和合金中的马氏体相变可分成三还包括H和i合金)。hp相与缓慢冷却中的转变
组?。第一组为溶剂原子具有同素异构转变,如相相同,但转变却具有马氏体相变的特征,hp结构
Co、Ti、r、Hf和Ui合金。Co及其合金按每隔一个的马氏体以α'表示。
(11)晶面移动。[112]的偏位错完成由fc--hcP(6-2)
纯T和纯Zr的同素异构转变为式(6-1)和式
(e)的马氏体转变,位向关系为:(111)m∥
(0001)hm,[112]∥[10m。为此,在Co和Co-
B(bcc)
1139
Ni合金的马氏体中会含数量多的堆垛层错。Ti、Zr
B(bcc)
a( ncp
(6-2)
Hf和i合金常是由bc(β相)转变成hep结构马氏
其相的结构符号为A3, Pearson符号为hp2,
体(标记为a'),和转变成正交结构马氏体(标记为空间群为P63/mc;β相的相应为A2,cl2和Im3m
i和Zr的对应点阵常数(nm):hep的a=0.29506
第二组为Cu、Au和Ag合金属于β体心立方c=0.4683(c/a=1.5873);bco的a=0.33065;和
Ni-T合金)。合金母相中的有序或无序和超点阵结的a=0.3609?=0.51475(c/a=1.5929);bec
Hume- Rothery合金组和NMi基形状记忆合金(Ni-Al,hep的a=0.32316
收稿日期:2010-08-01
作者简介:朱祖昌(1941-),男,教授,主要从事材料表面改性和模具钢的热处理研究。
联系电话:13816379552;E-mail:zhuzhang@126.com
万方数据
第1期
朱祖昌:马氏体转变(十七)
bec-hep马氏体转变的位向关系( Burgers)和转是合金元素的高度饱和引起马氏体晶格畸变呈现正
变机制已在马氏体相变晶体学2.2.4作了说明。
交结构。
6.1Ti-X合金
对T合金典型的Q稳定和β稳定合金元素为
A?和Mo,其它元素的加人可以以[A]v和[Mo],表
1100
示如下
0(计算
リPbc)
[Al]=[Al]+[Zrl/3+[Sn]/3+10[0]
+β
(6-3
290
00
[Mo]=[Ml]+[Ta]/5+[Nb/3.6+[W/2.5+
V]/1.25+1.25[Cr]+1.25[Ni]+1.7[Mn]+1.7
MS(Duwez, 1951)
[Co]+2.5[Fe
700
(hep)
式(6-3)和式(6-4)中[X]表示合金中元素X的
0102030405060708090100
原子百分数/at%
o%。由此可知,Al和0元素是强α相稳定元素;过
渡金属增加β相稳定的能力按照下列次序递增:Ta、
图6-1Tzr相图指出T。温度和测定的M、与Zr的
Nb、W、V、Mo、Cr和Ni、Mn和Co,以及Fe。这样,
原子百分数X之间的关系
Pig 6-1 Ti-zr phase diagram showing the relationship between
i5Al-2.5Sn为aTi合金;Ti-8Al-1Mo-lV,Ti6Al
T, and observed M, temperatures and atom percent X of Z
2Sn4Zr-2Mo为近cT合金;T6Al-4V,Ti6Al-2Sn-
6V,T-3A-2.5V为(x+B)T合金;T6Al-2Sn4Zr
6Mo,Ti-5Al-2Sn-2zr4Cr4Mo,Ti-3Al-10V-2Fe为近β
X=0.2
X=0.1
△Fで-,40Camo
Ti f i: TI-13V-11CR-3A1. Ti-15v-3cr-3a1-3sn. Ti-
+100k
M
4Mo-8V6Cr4Zr-3Al,Ti-1.5Mo6Zr4.5Sn为β-Ti
金
对Ti-X合金的热力学和动力学分析已有前人
的工作,本文只讲述TiX合金马氏体相变不同于Fe
x=0.5
X=0.4
基合金的主要特点
1)1959年 Kaufman处理了二元i-Zr合金的To
X=0.9X=1.0
60 Carmol
温度和Zr的原子分数X之间的关系曲线,示于图6
+00
1中。To的意义可参见前文,图中还列出了Du
wez1951年测定的Ms数据。T-Zr合金马氏体相变
驱动力△F。-e(cal/ml)与原子分数X及温度的关
系示于图6-2中,请与Fe-C合金相似的图(马氏体
-100
X=0.6
转变(一)图2)对照可以知道:引起β→'马氏体相
x=0.7
900100011001200
变的化学驱动力约为50ca/mol(图上分别为40和
温度/K
60cal/mol),Fe-C合金约300cal/mol,相比要小得
图62TiZr合金马氏体相变化学驱动力F。-B
多。当然,这驱动力是为了抵消马氏体形成的应变
与组成(原子百分数)和温度的关系
能和表面能以及基体中的储存能。这样,T,-M、≈
Fig 6-2 The chemical driv