马氏体的组织形态.docx

马氏体的组织形态 马氏体的组织形态与合金的化学成分及转变温度有密切关系，钢中的马氏体有两种基本类型：板条状马氏体和片状马氏体。 1、板条状马氏体 板条状马氏体是在低、中碳钢或低、中碳合金钢淬火时形成的典型组织，实验已经证实其内部亚结构为高密度位错，故又称为位错马氏体，由因为它主要形成于低碳钢中，也称为低碳马氏体。 板条状马氏体的显微组织如图，为一束束平行排列的微细组织；电子显微镜观察发现，每一束马氏体是由细长的板条组成。 低碳钢淬火得到的板条状马氏体 图是板条状马氏体的组织示意图。板条状马氏体主要特征可归纳如下。 ① 显微组织：一个奥氏体晶粒通常由 3～5 个马氏体板条群组成（图 A 区），板 条群之间有明显的界面分开，板条群又可分成一个或几个平行的马氏体同位向束， 同位向束之间呈同位向束之间呈大角度界面（图 B 区）；一个板条群也可以只由 一个同位向束组成（图 C 区）；每个同位向束是由平行的板条组成，板条间为小 角度界面（图 D 区）。板条状马氏体的尺寸由大到小依次为板条群、同位向束及板条。 ②空间形态：马氏体为细长的板条状，每一个板条为一个单晶体，横界面近似为 椭圆形，马氏体的惯习面为③ 亚结构：马氏体板条内部为高密度位错，相当于经剧烈冷塑性变形金属的位错密度。 椭圆形，马氏体的惯习面为 实验证实马氏体板条之间有连续的残余奥氏体薄膜，薄膜的含碳量较高，表明相变时 C 原子曾发生微量的扩散。 2、片状马氏体 片状马氏体是在中、高碳钢或中、高碳合金钢淬火时形成的典型组织，与位错马氏体不同，其内部亚结构主要是孪晶，故又称为孪晶马氏体。 由于它总出现在高碳钢中，也称为高碳马氏体。 实际中也经常按其形态称为透镜片状马氏体或针状及竹叶状马氏体。 T10 钢淬火后的片状马氏体 片状马氏体的显微组织（a） 和 孪晶亚结构（b） 片状马氏体的主要特征可概括为以下几方面： ①显微组织：马氏体呈片状、针状或竹叶状，相互间相交成一定的角度。 在一个奥氏体晶粒内，首先生成的马氏体片一般横贯整个晶粒，随后生成的马氏体片尺寸依次减小。 ②空间形态：马氏体呈双凸透镜状，在马氏体片中间存在明显的中脊，中 脊所在的晶面即为马氏体的惯习面，按含碳量不同分别为或 ③亚结构：马氏体内部为极细的孪晶，孪晶间距离约5nm，边缘为复杂的位错组态，位错可以松弛部分孪生变形产生的弹性应力。 3、影响马氏体形态的因素 一般情况下，凡是使马氏体转变温度降低的因素都会使淬火组织中的板条状马氏体量减少，片状马氏体量增多，同时马氏体的亚结构由位错逐渐转化为孪晶。 化学成分 ① 含碳量： 钢中的含碳量不同，经过完全奥氏体化后淬火所得到的组织也不同。对于碳钢而言，随着含碳量的增加，由于马氏体相变阻力增大，相变温度下降，使得板条状马氏体含量减少，片状马氏体含量增多。 当 C＜0.2%时，淬火组织几乎全部由板条状马氏体组成； 在 0.2～0.4%C 时，淬火组织主要由板条状马氏体组成； 在 0.4～0.8%C 时，板条状马氏体和片状马氏体的混合组织； 在 0.8～1.0%C 时，以片状马氏体为主； 当 C＞1.0%时，几乎全部由片状马氏体组成。 过共析钢正常淬火时（即在 Ac1 以上 γ+Fe3C 两相区加热后淬火，也称亚温淬火），将出现无组织特征马氏体或称隐晶马氏体，实际上是细小的板条马氏体和片状马氏体的混合物。 ②合金元素 钢中加入缩小奥氏体区元素，如 Cr、Si、V 等，加热时若溶入到奥氏体中， 将使奥氏体单相区缩小，马氏体转变温度升高，易于形成板条状马氏体； 钢中加入扩大奥氏体区元素，如 Ni、Mn、Co 等，将使奥氏体单相区扩大， 马氏体转变温度降低，易于形成片状马氏体。 2、马氏体形成温度 马氏体形成温度主要取决于材料属性和奥氏体的化学成分。 化学成分对马氏体转变温度以及对马氏体形态的影响如上所述。 凡是能降低转变温度的因素都能改变马氏体的组织形态及马氏体 的亚结构，马氏体由板条状向片状转变，亚结构由位错向孪晶转变。 3. 奥氏体与马氏体的强度 马氏体相变是以共格切变的方式进行的，因此奥氏体与马氏体的屈服强度对马氏体相变及其形态也有影响。 当奥氏体和马氏体的屈服强度均较低时，有利于马氏体形成时的滑移变形， 易于形成惯习面为的板条状马氏体。 易于形成惯习面为 的板条状马氏体。 的片状马氏体。习面为的片状马氏体。 的片状马氏体。 习面为 的片状马氏体。