热处理原理及工艺8 讲解

?若提高T0的作用大时，则使Ms点升高，如Al、Co ； ?若强化奥氏体的作用大时，则使Ms点降低；
?若两方面作用大致相当时，则对Ms的影响不大，如 Si 。
2、奥氏体化条件对 Ms的影响
? 一般，不完全奥氏体化，提高加热温度和保温时间， 将使奥氏体中碳和合金元素含量增加，使 Ms降低 ? 完全奥氏体化条件下，温度高时间长，将因马氏体相 变阻力减小，使 Ms 有所提高（约在几度到几十度范围内）
? 因新相与母相 比体积不同 和维持切变而引起的弹性应变 能。
? 产生宏观均匀切变而作的功。 ? 产生微观不均匀切变 而在马氏体内形成的高密度位错或
孪晶所消耗的能量。 ? 近邻奥氏体基体发生的协作形变而作的功。
?马氏体相变热滞大是由于切变特性而引起额外能量消耗造 成的。
2 、T0、Ms、As之间的关系：
3、冷却速度的影响
基本条件：冷却速度＞v临时，奥氏体才能过冷到Ms点以下转变 为马氏体。
?在一般生产条件下，冷却速度对Ms无影响。
?若进一步提高冷速，则 Ms点也会发生变化。如对于 Fe-0.5C2.05Ni合金，当冷却速度超过104℃／s 时，Ms点才将上升
原因：
?正常淬火条件下，C原子偏聚倾向随温度降低 扩散能力减弱而逐渐增大，其对 A有强化作用, Ms降低；而A中C降低，Ms升高。 故Ms稳定 ?冷速极快时，则抑制了“碳原子气团”的形成， 使A弱化，降低M相变阻力，Ms↑。 ?冷速足够大时，气团被完全抑制， Ms点不再 随冷速变化。
1、奥氏体化学成份的影响 （1）碳的影响
（2）合金元素的影响 ? 一般规律： 钢中常见的合 金元素，除 Al和Co可以提高 Ms 外，其它合金元素均使Ms 降低。 ? 降低 Ms 点的元素，按其影 响的强烈顺序排列如下：
Mn 、Cr 、 Ni、 Mo 、Cu 、 W、V、Ti ? 钢中单独加入 Si 时，对 Ms 影响不大，但是在 Ni-Cr 钢中可 以降低钢的Ms点。
§5－5 马氏体转变动力学
形核 和 长大 一、马氏体的降温形成（变温瞬时形核、瞬时长大）
碳钢和低合金钢中最常见的一种马氏体转变。 1.动力学特点 ?多数M转变必须在连续不断的降温过程中才能进行，瞬时 形核，瞬时长大，形核后以极大的速度长大到极限尺寸， ? 相变时M量的增加是由于降温过程中 新马氏体片的形成， 而不是已有M片的长大。等温停留转变立即停止。
?逆转变与冷却时的刚好相反，需 过热度 ，逆转变是在升温过程中 进行的。 As与Ms之差视合金的 种类不同而不同。
为什么钢的马氏体相变所以热滞如此之大？
? 一般相变理论的能量方程
ΔG=-ΔGV+ΔGS+ΔGE ?相变驱动力来自于M与A的单位体积自由能之差， ?相变阻力来自： （1）形成新的界面而消耗界面ห้องสมุดไป่ตู้ΔGS （2）弹性能ΔGE主要分以下几方面：
T0 、 Ms 、 As 都是合金 成 分的函数，不同的合金系
As-Ms 之差不同，例如， FeNi 合金中 As 较 Ms 高 420℃， Au-Cd 合 金 中 As 较 Ms 仅 高 16℃。
3、形变诱发马氏体转变
? 实验证明： ? Ms和As之间的温度差可以因为引入塑性变形而减小。 ? 如果在Ms点以上对奥氏体进行塑性变形 会诱发马氏体转 变而引起Ms点升高达到Md点,同样塑性变形也可以使 As下 降到Ad点。
４、形变的影响
在Md 、Ms之间对奥氏体进行塑性变形，可使Ms升 高，马氏体转变提前发生。
获得相同的M转变量，形变温度越低，需要的形变量越小
5、应力的影响
? 单向的拉应力和压应力都促进马氏体转变，使 Ms升高。
? 多向压应力阻碍马氏体转变，使Ms降低。
6、磁场的影响
磁场的存在可使 Ms 升高 ，在相同温度 下马氏体转变量增加， 但磁场对 Ms 以下的转 变行为无影响。
Ms=A-x1C-x2Mn-x3Ni-x4Cr….
? 合金元素的影响Ms点的原因：
主要取决于合金元素对 平衡温度T0的影响及对奥氏体的强 化效应。
? 凡强烈降低 T0及强化奥氏体的元素，就强烈降低 Ms ， 如Mn 、Cr 、Ni、Cu 和C类似，既降低T0温度，又稍增加奥 氏体的屈服强度，所以降低Ms点。 ? Al、Co、Si、Mo、W、V、Ti等均提高T0温度，但也不 同程度地增加奥氏体屈服强度，
? Ad点的物理意义是可获得形变奥氏体的最低温度。 ? 马氏体相变的热力学， Md的上限温度为 T0 ，而Ad的 下限温度也为 T0。实验证明 ,Co-Ni合金中 Md和Ad可以重 合,即 Md=Ad=T0。如果某合金系中Md和Ad不重合时,则可 取： T0=1/2(Md+Ad)。
?形变诱发马氏体转变的原因 :
形变能为相变提供一定的能量 ?如果形变能量与化学驱动力 相互作用，能够达到相变所需 的最小驱动力，则相变就可以 提前发生。形变所提供的能量， 称为机械驱动力。
?若机械驱动力可全部代替化 学驱动力,Md 点已上升到T0 ， 但这要求一种合适的变形方式 , 以提供足够的机械驱动力。
二、影响钢Ms点的因素
A与M自由能随温度的变化
?Ms的物理意义 母相和马氏体两相之间的自由能之差达到相变所需的最
小驱动力值时的温度。
?马氏体转变热滞代表所需的驱动 力，取决于 马氏体转变时增加的 界面能 （M/A界面共格，故较小） 和弹性能 之和。其中 弹性能是主 要影响因素。
?热滞的大小，视合金的种类和合 金的成份而异， Fe系合金的热滞 可高达 200℃以上 ，而有的合金， 其热滞仅十几度到几十摄氏度， 例如：Au-Cd 、Ag-Cd 。
? Md, Ad分别称为形变马氏体点和形变奥氏体点 。因为形变 诱发马氏体转变而产生的马氏体 ,常称为形变马氏体,同样形变 诱发马氏体逆转变而产生的奥氏体，称为 形变奥氏体。
?Md、Ad点的物理意义 :
? Md 可获得形变马氏体的 最高温度 ,若在高于 Md点的温 度对 A 进行塑性变形，就会失去诱发马氏体转变的作用。
热处理原理及工艺 （8）
§5－4马氏体转变的热力学 一、马氏体转变的热力学条件
1、相变驱动力
?马氏体转变与其它类型的转变有 许多不同之处，但仍然是热学性的， 即相变的驱动力仍是马氏体与母相 之间的自由能之差。
?马氏体转变的热力学条件是必须 在一定的过冷度下转变才能进行。
通常把 Ms与T0之差称为 马氏体 转变的热滞