热处理原理之马氏体转变ppt课件.ppt
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1、认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目第六章马氏体转变1认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目最最初初,将将钢钢经经奥奥氏氏体体化化后后快快速速冷冷却却,抑抑制制其其扩扩散散性性分分解解,在在较较低低温温度度下下发发生生的的无无扩扩散散型型相相变变称为马氏体相变。称为马氏体相变。如如今今,马马氏氏体体相相变变的的含含义已经十分广泛。义已经十分广泛。凡凡是是相相变变的的特特征征属属于于切切变变共共格格型型的的相相变变都都称称为为马马氏氏体
2、体相相变变,其其相相变变产产物都统称为马氏体。物都统称为马氏体。2认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目硬而脆的马氏体,配以适当回火,使钢件强韧化硬而脆的马氏体,配以适当回火,使钢件强韧化Martensite Martensite M M马氏体马氏体3认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 马氏体的晶体结构马氏体的晶体结构6.1 6.1 马氏体的晶体结构和转变特点马氏体的晶体结构和转变特点固溶碳固溶碳马氏体马氏体奥氏体奥氏体Fe-CFe
3、-C合合 金金 的的马马氏氏体体是是C C在在-Fe-Fe中中的的过过饱和固溶体饱和固溶体面心立方面心立方体心立方体心立方铁素体铁素体 马氏体的晶格类型马氏体的晶格类型4认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目C C在在-Fe-Fe体体心心立立方方点点阵阵中中分分布布的的可可能能位位置置是是晶晶胞胞的的各棱边的中央和面心处;各棱边的中央和面心处;这些位置实际上是由这些位置实际上是由FeFe原子构成的扁八面体的间隙原子构成的扁八面体的间隙碳原子在马氏体点阵中的位置碳原子在马氏体点阵中的位置5认识到了贫困户贫困的根本原因
4、,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目0.500a00.707a0 ab=90铁素体的体心铁素体的体心立方点阵立方点阵 ab =90马氏体的体心马氏体的体心正方点阵正方点阵6认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目马马氏氏体体的的点点阵阵常常数数和和钢钢中中碳碳含含量量的的关关系系也也可可用用下下列列公式表示公式表示式中:式中:a a0 0为为-Fe的点阵常数的点阵常数 a0.861 =0.116 0.002;=0.113 0.002;=0.046 0.001;-马
5、氏体的碳含量(马氏体的碳含量(wt.%wt.%)正方度正方度7认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目新形成马氏体的正方度偏离公式给出的正方度,称新形成马氏体的正方度偏离公式给出的正方度,称为为马氏体异常正方度马氏体异常正方度。异异常常高高正正方方度度:新新形形成成马马氏氏体体的的正正方方度度远远高高于于公公式式给出的正方度给出的正方度碳原子发生有序化转变碳原子发生有序化转变异异常常低低正正方方度度:新新形形成成马马氏氏体体的的正正方方度度远远低低于于公公式式给出的正方度给出的正方度 碳原子不发生有序化转变碳原子不发
6、生有序化转变 马氏体的异常正方度马氏体的异常正方度8认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 马氏体转变的主要特点马氏体转变的主要特点 马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象 马氏体转变的无扩散性马氏体转变的无扩散性 马氏体转变具有特定的位向关系和惯习面马氏体转变具有特定的位向关系和惯习面 马氏体转变的不完全性马氏体转变的不完全性 马氏体转变的可逆性马氏体转变的可逆性9认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目在
7、在预预先先抛抛光光的的试试样样表表面面上上,马马氏氏体体转转变变时时在在马马氏氏体体形形成的地方出现宏观倾斜隆起,呈现表面浮凸现象。成的地方出现宏观倾斜隆起,呈现表面浮凸现象。马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象在在显显微微镜镜光光线线照照射射下下,浮浮凸凸两两边边呈呈现现明明显显的的山山阴和山阳阴和山阳.10认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目表表面面浮浮凸凸现现象象表表明明,奥奥氏氏体体中中已已转转变变为为马马氏氏体体的的部部分分发发生生了了宏宏观观切切变变而而使使点点阵阵发发
8、生生了了重重组组,即即马马氏氏体体转变是通过奥氏体均匀切变进行的。转变是通过奥氏体均匀切变进行的。马氏体形成时引起的表面倾动马氏体形成时引起的表面倾动11认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目马氏体形成时引起的表面倾动马氏体形成时引起的表面倾动马马氏氏体体长长大大是是以以切切变变方方式式进进行行的的,说说明明M和和A之之间间的的界界面面原原子子是是共共有有的的,而而且且整整个个相相界界面面是是互互相相牵牵制制的的,上上述述界界面面称称为为共共格格界界面面,它它是是以以母母相相的的切切变变来来维维持持共格关系的,因此
9、称为第二类共格界面。共格关系的,因此称为第二类共格界面。12认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目M M转转变变只只有有点点阵阵改改组组而而无无成成分分变变化化,转转变变时时原原子子做做有有规规律律的的整整体体迁迁移移,每每个个原原子子移移动动的的距距离离不不超超过过一一个原子间距,且原子之间的相对位置不发生变化。个原子间距,且原子之间的相对位置不发生变化。马氏体转变的无扩散性马氏体转变的无扩散性其主要实验证据有:其主要实验证据有:钢钢中中奥奥氏氏体体转转变变为为马马氏氏体体转转变变时时,仅仅由由面面心心立立方方点
10、点阵阵通通过过切切变变改改组组为为体体心心正正方方点点阵阵,而而无无成成分分的的变化;变化;马马氏氏体体转转变变可可以以在在相相当当低低的的温温度度(甚甚至至在在4K)以以极快速度进行。极快速度进行。13认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 马氏体转变具有特定的位向关系和惯习面马氏体转变具有特定的位向关系和惯习面A.位向关系位向关系通通过过均均匀匀切切变变形形成成的的马马氏氏体体,与与母母相相奥奥氏氏体体之之间间存存在在着着严严格格的的位位向向关关系系。在在钢钢中中已已观观察察到到的的主主要要有有K-SK-S关系
11、、西山关系和关系、西山关系和G-TG-T关系。关系。K-S关系关系库库尔尔久久莫莫夫夫(Kurdjumov)和和萨萨克克斯斯(Sachs)用用X射射线线极极图图法法,测测得得了了含含碳碳1.4%的的钢钢中中,马马氏氏体体与与奥奥氏氏体间之间存在下列位相关系,即体间之间存在下列位相关系,即K-S关系。关系。110 110 111111;14认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目按按K-SK-S关关系系,马马氏氏体体在在奥奥氏氏体体中中共共有有2424种种不不同同的的空间取向。空间取向。在在每每个个111111面面上上
12、马马氏氏体体可可能能有有6 6种种不不同同的的取取向向,而而立立方方点点阵阵中中有有4 4种种111111面。面。15认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 110 110111111;西山关系西山关系西西山山在在Fe-30%NiFe-30%Ni合合金金单单晶晶中中发发现现,在在室室温温以以上上形形成成的的马马氏氏体体和和奥奥氏氏体体之之间间存存在在K-SK-S关关系系,而而在在-70-70以以下下形形成成的的马马氏氏体体和和母母相相奥奥氏氏体体之之间间存存在在下下列列位位向向关关系,即西山关系:系,即西山关系:1
13、10 110 111111;K-S可可见见,西西山山关关系系与与K-S关关系系之之间间,两两者者晶晶面面的的平平行行关系相同,而晶向却有关系相同,而晶向却有516之差。之差。16认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目按按西西山山关关系系,马马氏氏体体在在奥奥氏氏体体中中只只有有4 431212种种不同的空间取向。不同的空间取向。17认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 110 110 111 111 差差 1 1 差差 2 2 G-T
14、关系关系格格伦伦宁宁格格(Greninger)和和特特赖赖恩恩诺诺(Troiano)精精确确测测量量了了Fe-0.8%C-22%Ni合合金金奥奥氏氏体体单单晶晶中中的的马马氏氏体体与与奥奥氏氏体体之之间间的的位位向向关关系系,结结果果发发现现K-S关关系系中中的平行晶面和平行晶向实际上均略有偏差,即的平行晶面和平行晶向实际上均略有偏差,即18认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目马马氏氏体体转转变变不不仅仅新新相相和和母母相相之之间间具具有有严严格格的的位位向向关关系系,而而且且马马氏氏体体总总是是在在母母相相的的
15、一一定定晶晶面面上上开开始始形形成成,这这个个晶晶面面称称为为惯惯习习面面,通通常常以以母母相相的的晶晶面面指指数数表表示示。B.惯习面惯习面钢中常见的惯习面有三种:钢中常见的惯习面有三种:(111)(111)、(225)(225)、(259)(259)。惯习面指数随马氏体的惯习面指数随马氏体的形成温度降低而增大。形成温度降低而增大。C%0.6%C%1.4%C%1.4%为为(259)(259)。惯习面随含碳量和形成温度不同而不同:惯习面随含碳量和形成温度不同而不同:19认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 马氏体
16、转变的不完全性马氏体转变的不完全性马氏体转变是在马氏体转变是在Ms sMf f之间进行的。之间进行的。当当Ms s点低于室温时,则淬火到室温将得到点低于室温时,则淬火到室温将得到100A由由于于一一般般钢钢材材的的M Mf f都都低低于于室室温温,因因此此,在在生生产产中中常常为了获得更多的为了获得更多的M M而采用深冷处理工艺。而采用深冷处理工艺。当当Ms s点点在在室室温温以以上上、Mf f在在室室温温以以下下时时,则则淬淬火火到到室室温温时时将将保保留留相相当当数数量量的的残残余余A A,若若继继续续冷冷却却到到室室温以下,则残余温以下,则残余A A将继续转变为将继续转变为M M。一一般
17、般情情况况下下,冷冷却却到到M Mf f点点以以下下仍仍不不能能得得到到100100马马氏体,还保留着一部分氏体,还保留着一部分A A。20认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目冷冷却却时时奥奥氏氏体体通通过过马马氏氏体体相相变变机机制制可可以以转转变变为为马马氏氏体体,同同样样,重重新新加加热热时时马马氏氏体体可可以以通通过过逆逆向向马马氏氏体体相相变变机机制制转转变变为为奥奥氏氏体体,即即马马氏氏体体相相变变具具有有可逆性。可逆性。马氏体转变的可逆性马氏体转变的可逆性与与M Ms sM Mf f相相对对应应,逆
18、逆相相变变有有A As sA Af f分分别别表表示示逆逆转转变变的开始和终了温度。的开始和终了温度。21认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目M M转转变变的的无无扩扩散散性性及及在在低低温温下下仍仍以以很很高高的的速速度度进进行行等等事事实实,都都说说明明在在相相变变过过程程中中点点阵阵的的重重组组是是由由原原子子集集体体的的、有有规规律律的的、近近程程迁迁移移完完成成的的,而而无无成成份份变变化化。因因此此,可可以以把把M M转转变变看看作作为为晶晶体体由由一一种种结结构通过切变转变为另一种结构过程。构通过切
19、变转变为另一种结构过程。6.2 6.2 马氏体转变的切变模型马氏体转变的切变模型人人们们为为了了认认识识马马氏氏体体转转变变时时晶晶体体结结构构的的变变化化过过程程,以以揭揭示示相相变变的的物物理理本本质质,至至今今已已经经提提出出了了不不少少模模型,其中主要有型,其中主要有BainBain模型、模型、K-SK-S模型和模型和G-TG-T模型。模型。22认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目早早在在19421942年年,BainBain就就注注意意到到可可以以把把面面心心立立方方点点阵阵看看成是轴比为成是轴比为c/
20、a=1.41(c/a=1.41(即即20.5:1)的体心正方点阵。的体心正方点阵。如如果果把把面面心心立立方方点点阵阵沿沿着着Z Z轴轴压压缩缩,沿沿着着X X、Y Y轴轴伸伸长长,使使轴轴比比变变为为1 1,则则面面心心立立方方点点阵阵就就可可变变为为体体心正方点阵。心正方点阵。贝茵贝茵(Bain)模型模型23认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目BainBain模模型型给给出出了了奥奥氏氏体体的的面面心心立立方方点点阵阵变变化化为为马马氏氏体体的的体体心心立立方方点点阵阵的的清清淅淅的的模模型型,且且奥奥氏氏体
21、体和和马马氏氏体体之之间间的的晶晶体体学学关关系系正正好好与与后后来来提提出出的的K-SK-S关关系系相符。相符。但但BainBain模模型型不不能能解解释释表表面面浮浮凸凸效效应应和和惯惯习习面面的的存存在在,也不能解释马氏体内部的亚结构。也不能解释马氏体内部的亚结构。24认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目库库尔尔久久莫莫夫夫(Kurdjumov)和和萨萨克克斯斯(Sachs)测测出出含含碳碳量量为为1.4%1.4%的的碳碳钢钢中中马马氏氏体体与与奥奥氏氏体体之之间间存存在在的的位位向向关关系系,即即K KS
22、 S关关系系。为为了了满满足足这这一一取取向向关关系系必必须须有有点点阵阵的的切切变变,于于是是他他们们在在19301930年年提提出出了了轴比相当于轴比相当于1.061.06的点阵转换模型,即的点阵转换模型,即K KS S模型。模型。KS切变模型切变模型首首先先考考虑虑没没有有C C存存在在的的情情况况,设设想想马马氏氏体体分分以以下下几几个步骤转变为马氏体:个步骤转变为马氏体:25认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 第第一一次次切切变变:在在(111)(111)面面上上沿沿-211211方方向向产产生生第第
23、一一次次切切变变,第第二二层层原原子子(B(B层层原原子子)移移动动1/121/12-211211,而而更更高高层层原原子子则则按按比比例例增增加加,但但相相邻邻两两层层原原子子的的相相对对位位移移都都是相同的。第一次切变角是是相同的。第一次切变角是19281928。26认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 第第二二次次切切变变:在在垂垂直直于于(111)(111)面面的的(11(11-2)2)面面上上,沿沿11-1010方方向向产产生生10301030的的切切变变。第第二二次次切切变变后后,使顶角由使顶角由12
24、0120变为变为1093010930或或6060角增至角增至70307030。27认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 经经两两次次切切变变后后,再再作作一一些些小小的的调调整整,使使晶晶面面间间距距和测得结果相符合。和测得结果相符合。28认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目K-SK-S切切变变模模型型的的成成功功之之处处,在在于于它它给给出出了了由由奥奥氏氏体体的的面面心心立立方方点点阵阵改改建建为为马马氏氏体体的的体体心心正正方
25、方点点阵阵的的清清晰晰模模型型,并并能能很很好好反反应应出出新新相相和和母母相相之之间间的的晶晶体学取向关系。体学取向关系。但但是是高高碳碳钢钢的的实实际际惯惯习习面面与与K-SK-S切切变变模模型型得得到到的的惯惯习习面面不不同同,此此外外,按按K-SK-S模模型型引引起起的的表表面面浮浮凸凸也也与与实测结果相差较大。实测结果相差较大。由由于于没没有有C C原原子子存存在在,得得到到的的是是铁铁素素体体的的体体心心立立方方点点阵阵。在在有有C C原原子子存存在在的的情情况况下下,面面心心立立方方点点阵阵改改建建为为体体心心立立方方点点的的过过程程基基本本相相同同,区区别别在在于于两两次次切切
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