马氏体相变解答
（1）化学成分
Ms及Mf点主要取决于合金的化学成分，其中以间隙型溶质原 子如C、N等的影响最为显著。
随着钢中含碳量的增加，由于马氏体相变的切变阻力增加， 相变温度下降。其中，Ms点呈现比较均匀的连续下降，而Mf 点在含碳量小于0.5%时下降得较为显著，超过0.5%以后下降 趋于平缓，此时Mf点已经下降到0℃以下，导致钢的淬火组 织中存在较多的残余奥氏体。
{111} //{110} , 110 // 111
② 西山（Nishiyama-Wassermann）关系：在Fe-30%Ni合金中 发现的，在室温以上满足K-S关系，在－70℃以下具有
{111} //{110} , 112 // 110
③G-T（Greninger-Troiano）关系：在Fe-0.8%C-22%Ni合金中发 现的，位向关系与K-S关系基本一致，略有1～2°的偏差。
（2）塑性变形
实验证实，对有些材料在Ms点以上进行塑性变形，可以应力 诱发马氏体相变，使材料的Ms升高至Md点，Md称为应力诱 发马氏体相变的开始温度，理论上讲，Md的上限温度不能超 过T0。塑性变形量越大，变形温度越低，应力诱发的马氏体 量就越多。
（3）奥氏体化条件
钢的加热工艺规范对马氏体相变点的影响较为复杂。 奥氏体化加热温度越高或保温时间越长，碳和合金元素溶
时，奥氏体转变结束，马氏体全部转变为奥氏体。
Fe-Ni和Au-Cd合金的马氏体转变可逆性比较
冷却时的马氏体转变始于Ms点，终于Mf点；加热时奥氏 体转变始于As点，终于Af点。Fe-Ni和Au-Cd合金在加热 和冷却过程中都出现了相变滞后现象。
相变滞后现象是一级相变的基本特征，马氏体相变滞后的产 生是由于在冷却时相变驱动力的一部分用于克服应变能和界面 能阻力，并以能量的形式贮存于马氏体中；升温逆相变时，应 变能和界面能逐渐释放出来。 Au-Cd合金滞后宽度比Fe-Ni合金的小得多，这是因为前者的 相变机制不同于后者。 Au-Cd合金的马氏体相变并不像Fe-Ni合金等大多数马氏体相 变那样，在升温逆相变时是通过奥氏体在马氏体中重新形核和 长大，而是原有的马氏体片随着温度升高逐渐缩小直至消失来 完成奥氏体转变，因此相变阻力小得多。
故Ms点的物理意义是奥氏体与马氏体的自由能差达
到相变所需要的最小驱动力时的温度。
当T0一定时，Ms点越低，相变阻力越大，相变需要
的驱动力也越大。
因此，在Ms点处的相变驱动力可近似表达为：
GV SV (T0 M s )
2、影响马氏体相变点的因素
T0以及Ms、Mf、As、Af是表征马氏体相变的基本特征温 度，不同合金或者同一合金在不同条件下，这些特征温度 是不同的，相变的某些性质也就不同，研究影响这些特征 温度的因素对合金的应用具有重要意义。
五、非扩散型相变
非扩散型相变也称位移型相变，相变时不存在原子扩散， 或者虽然存在原子扩散但不是相变的主要过程，主要有两 种基本类型：
① 无扩散连续型相变，相变时仅需要原子在晶胞内进行 微量的位置调整，不发生点阵应变，如在Ti-Zn合金中发 现的β→ω转变；
② 形核-长大型马氏体相变，相变时发生点阵应变，并且 以点阵畸变为主。本节讨论马氏体相变。
上述事实说明，马氏体相变是通过均匀切变方式进行
的（严格地说应该为拟切变，因为除了切应变，还伴随有
少量的正应变），刻痕在表面并未断开，而呈连续的折线，
表明相界面没有发生转动，在相变中始终保持为平面。
由于这些晶体学特征，在相界面上的原子始终为两相
所共有，故马氏体与母相之间的界面为共格界面。
3、不变平面——惯习面
应该指出，在钢铁材料等一些合金中，由于马氏体在
加热过程中在未发生奥氏体转变之前，就已经发生了马氏
体的分解，如淬火钢在回火时所发生的马氏体分解及碳化
物类型转变，因此在这些合金中也就不会发生马氏体的逆
相变。
综上所述，马氏体相变与扩散型相变的最本质区别是：
相变的无扩散性和相变的共格切变性，而其他特点都是由
入到奥氏体中的就越多，相变的切变阻力就越大，使Ms 点下降。 另一方面，加热温度过高或时间过长会使奥氏体中的结构 缺陷减少，马氏体相变形核容易，相变阻力减小，使Ms 点升高。 奥氏体化条件对马氏体相变点的影响取决于哪一个因素起 主要作用。
3、马氏体相变的形核
尽管马氏体相变速度极快，但实验发现它仍然是形核与长大的过程。且 马氏体转变是非均匀形核，马氏体形核是在母相中的晶界、亚晶界、位 错等地方形成。
例如，Cu-Al合金的β→β′转变，Cu-Zn合金的β→β′转
变，In-Ti合金的fcc→fct转变，Zr中的bcc→hcp转变，以及
ZrO2的四方相→单斜相转变等，均属于马氏体相变。
一、马氏体相变的基本特征
1、无扩散性
马氏体相变是低温相变，有些高合金钢的转变温度在
0℃以下甚至还要低得多。在这样低的温度下，原子不可 能扩散，其有利证据是：
行的扩散来达到如此高的形成速度是不可能的，因此无扩
散性是马氏体相变的基本特征。
尽管有些实验证实，低碳马氏体相变由于形成温度较
高，尺寸较小的碳原子可以进行微量的短程扩散，但这并
不是相变的控制因素。
事实上，马氏体相变是通过切变方式进行的，相界面
处的母相原子协同地集体迁移到马氏体中去，迁移距离不
超过一个原子间距，这一点与扩散型相变明显不同。
续转变为马氏体，这种工艺称为冷处理 。
6、可逆性
理论上讲，马氏体相变具有可逆性。
将高温奥氏体以大于临界淬火速度冷却至Ms点马氏体 转变开始，冷却至Mf点马氏体转变结束。
反之，将马氏体加热也会发生由马氏体向奥氏体的逆转
变，加热至As（奥氏体转变开始温度（点））时，奥氏
体转变开始，加热至Af（奥氏体转变终了温度（点））
是非扩散型相变的最主要类型。
由于马氏体相变是材料强化的重要手段，在生产中得到
广泛应用，获得马氏体组织的热处理工艺称为马氏体淬火。
从广义来说，马氏体相变是共格切变型相变。
共格切变型相变是指相变过程不是通过原子扩散，而
是通过切变方式使母相（奥氏体）原子协同式地迁移到新
相（马氏体）中，迁移距离小于一个原子间距，并且两相
这两个基本特征演变出来的。
二、马氏体相变热力学
1、相变驱动力
马氏体相变符合一级相变的一般规律，遵循相变的热力学
条件，其中研究最多的是fcc→bcc或bct（体心正方）的转变，
如钢中马氏体相变。
马氏体相变驱动力是马氏体与奥氏体之间的化学自由能
差， GV GV GV ，温度越低，过冷度越大，则相变驱动 力越大。
间的界面能及孪晶界面能。
应变能除了弹性应变能外，相变时因为马氏体周围的奥
氏体的屈服强度较低，在奥氏体中会产生少量的塑性变形，
从而引起塑性应变能。马氏体与奥氏体间的比体积应变能和
共格应变能构成了弹性应变能。
马氏体相变时，当合金冷却到T0温度并不发生马氏体
相变，只有过冷到低于Ms点以下时，相变才能发生。
体片的惯习面有一定的分散度，会因马氏体片的析出先后
和形貌的不同而有所差异。
4、位向关系
由于马氏体是以切变方式形成的，这就决定了马氏体与
母相间是共格的，它们间存在确定的位向关系。
如果两相中的原子密排面或者密排方向相互平行或者接
近平行，则形成的相界能较低。
已发现的位向关系主要有：
① K-S（Kurdjumov-Sachs）关系：在Fe-1.4%C合金中发现的
间保持共格关系的一种相变。
凡是满足这一特征的相变都称为马氏体相变，其转变
产物称为马氏体。
除了早期在钢铁材料中发现的马氏体相变外，变。
从理论上讲，只要冷却速度快到能避免扩散型相变或
者半扩散型相变，所有金属及合金的高温相都能发生马氏
体相变。
钢中常加入的合金元素除了Co和Al外，以及Si影响不大，其 他合金元素均使钢的Ms点下降，但是这些置换型溶质原子的 效果远不如间隙型溶质原子的强烈。
合金元素按降低Ms点的程度由强到弱排列：Mn、Cr、Ni、 Mo、Cu、W、V、Ti。其中强碳化物形成元素W、V、Ti 等一般在钢中以碳化物形式存在，加热时溶入奥氏体中的 量很少，故对Ms点影响不大。
将钢加热到奥氏体单相区保温一定时间，然后将奥氏体
以足够快的冷却速度（大于临界淬火速度Vc，其意义为能获
得全部马氏体组织的最小冷却速度）冷却，以避免高温或中
温转变，从而在Ms（马氏体转变开始温度）和Mf（马氏体 转变终了温度）之间的低温范围内转变为马氏体（一般用M
或α′表示）。
马氏体相变是迄今为止所发现的最重要的相变之一，也
5、变温形成
马氏体相变一般是在一个温度范围 内形成，当高温奥氏体冷却到Ms （马氏体转变开始温度（点））时 开始转变，冷却到Mf（马氏体转变 终了温度（点））时结束转变。
由于马氏体的比容较大，相变时产生体积膨胀，引起未转变 的奥氏体稳定化，即使温度下降到Mf点以下，也有少量未转 变的奥氏体，这种现象称为马氏体转变的不完全性，被保留
① 马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量相同；
② 有些马氏体的有序结构与母相的有序结构相同；
③ 有些合金在非常低的温度下发生马氏体相变时，其形
成速度仍然很快，如在Fe-C、Fe-Ni合金中，在－20～－ 195℃范围内，一片马氏体的形成时间约为0.05-0.5μs。
上述事实说明，在如此低的温度下以单个原子跳动进
第四章 马氏体相变
第四章 马氏体相变随着科学技术的发展和人们对材料性能的要求越来越高，材料相变的研究也成为了一个热门的领域。
其中，固态相变是最为基础和广泛的相变形式之一。
在这其中，马氏体相变是一个相对特殊和有意义的相变过程。
一、马氏体相变的定义和分类马氏体相变，是指在含碳钢中，当钢经过一定的热处理过程后，在室温下形成一种具有变形性能的组织结构。
其核心原理是在高温下形成一种奥氏体，然后通过快速冷却过程，在室温下形成一种具有弹性、变形及塑性的马氏体组织结构。
根据马氏体相变的不同起始组织结构，其可以分为两种类型：一类是由完全奥氏体组成的马氏体相变，另一类是由贝氏体（以及在贝氏体上产生马氏体）组成的马氏体相变。
1.完全奥氏体马氏体相变当钢经过高温处理后，在其细小的晶粒中，完全转化为奥氏体组织。
通过钢的快速冷却 （通常在水、油、盐水等介质中进行），奥氏体中的部分碳原子被固溶，在马氏体的组织中重新排列，最终形成一种具有高强度和塑性的马氏体组织结构。
这种马氏体相变过程，称为完全奥氏体马氏体相变。
2.贝氏体马氏体相变贝氏体正常情况下是由冷却慢、回火温度低的钢中形成的。
它是由一种由铁与铁素体间化合物构成的细小晶粒组成的组织，这种组织强度比较低，韧性高，且具有较高的弹性变形和形变能力。
当这种钢经过高温处理后，由于组织发生了相变，大量贝氏体消失，而代替它的则是奥氏体组织。
这样在快速冷却的过程中，就会在奥氏体中形成一定数量的针状马氏体组织结构。
二、马氏体相变的影响因素马氏体相变的过程涉及到多个变量和影响因素，其中最重要的一些因素包括：1.冷却速度作为一种固态相变过程，马氏体相变的核心就是快速冷却过程。
通常来说，冷却速度越快，产生的马氏体组织也就越细小，强度也就越高。
2.合金元素含量合金元素在钢制造中有着重要的作用。
它们可以调节钢的合金成分和钢的性能，使钢的性能得到提升。
其中，加入Cr、Ni、Mn等元素可以有效地提高马氏体相变的开始和结束温度，这有利于得到良好的马氏体组织结构。
不锈钢的马氏体相变
不锈钢的马氏体相变不锈钢是一种在各种环境条件下都具有高度耐腐蚀性的合金。
其名称源于其成分中含有的高比例铬元素，这有助于防止材料在暴露于氧气和其他腐蚀性物质时发生氧化。
不锈钢根据其微观结构，可以分为不同的类型，其中最常见的是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢。
马氏体相变是金属材料的一种重要现象，尤其是不锈钢。
在本文中，我们将深入探讨不锈钢中的马氏体相变，包括其定义、影响因素以及与不锈钢性能的关系。
一、马氏体相变的定义马氏体相变是一种固态相变过程，发生在铁基合金中，特别是在不锈钢中。
当温度降低时，奥氏体不锈钢会通过马氏体相变转变成一种硬且脆的同素异形体，称为马氏体。
这种转变是热力学上的自发过程，通常伴随着体积的膨胀和磁性的改变。
二、马氏体相变的影响因素1. 温度：马氏体相变通常在特定的温度以下发生。
对于大多数不锈钢，这个温度大约在200°C至300°C之间。
2. 合金成分：不同类型的不锈钢具有不同的马氏体相变温度。
这主要取决于其合金成分，特别是碳和其他合金元素的比例。
3. 应力和应变：应力和应变状态也会影响马氏体相变。
例如，淬火可以提高材料的硬度，这是由于马氏体相变和随后的组织结构变化。
三、马氏体相变与不锈钢性能的关系马氏体相变对不锈钢的性能有重要影响，主要包括以下几个方面：1. 机械性能：马氏体相变会导致不锈钢的硬度增加，从而提高其耐磨性和耐腐蚀性。
然而，这也可能导致材料变脆，特别是在较低温度下进行淬火处理时。
2. 耐腐蚀性：马氏体相变对不锈钢的耐腐蚀性有双重影响。
一方面，由于硬度增加，材料更难以被腐蚀；另一方面，淬火处理可能会在材料表面形成微裂纹，从而降低耐腐蚀性。
3. 磁性和热性能：马氏体相变还影响不锈钢的磁性和热性能。
例如，某些类型的马氏体不锈钢具有高磁导率，这在某些应用中是有利的。
此外，马氏体相变也影响不锈钢的热导率和热膨胀系数。
四、不锈钢中马氏体的应用场景由于马氏体相变对不锈钢的性能有显著影响，这种相变在许多应用场景中都得到了利用。
马氏体相变的基本特征
马氏体相变的基本特征一、马氏体相变的概念及基本过程马氏体相变是指在一定条件下，由奥氏体向马氏体的转变。
奥氏体是指碳钢中的一种组织结构，具有良好的塑性和韧性，但强度和硬度较低；而马氏体则是碳钢中另一种组织结构，具有较高的强度和硬度，但韧性较差。
因此，在特定情况下将奥氏体转变为马氏体可以提高材料的强度和硬度。
马氏体相变的基本过程包括两个阶段：淬火和回火。
淬火是指将钢件加热至适宜温度后迅速冷却至室温，使其形成完全马氏体组织；回火是指将淬火后的钢件加热至适宜温度后进行恒温保持一段时间，然后缓慢冷却至室温，使其形成具有良好韧性和适当硬度的马氏体-贝氏体组织。
二、影响马氏体相变的因素1. 淬火介质淬火介质的选择对马氏体相变的影响非常大。
常用的淬火介质包括水、油和空气等。
水冷却速度最快，可以使钢件形成完全马氏体组织，但易产生变形和裂纹；油冷却速度较慢，可以降低变形和裂纹的风险，但易产生不完全马氏体组织；空气冷却速度最慢，可以避免变形和裂纹，但难以形成马氏体组织。
2. 淬火温度淬火温度是指将钢件加热至何种温度后进行淬火。
淬火温度越高，钢件中残留奥氏体的含量越高，从而影响马氏体相变的程度。
一般来说，淬火温度越低，马氏体相变越充分。
3. 回火温度回火温度是指将淬火后的钢件加热至何种温度进行回火处理。
回火温度对马氏体-贝氏体组织的形成有重要影响。
过高或过低的回火温度都会导致组织不均匀或性能下降。
4. 淬火时间淬火时间是指将钢件放入淬火介质中的时间。
淬火时间越长，相变程度越充分，但也容易产生变形和裂纹。
三、马氏体相变的应用马氏体相变广泛应用于制造高强度、高硬度的零部件。
例如汽车发动机凸轮轴、齿轮、摇臂等零部件，以及航空航天领域中的发动机叶片、转子等部件均采用了马氏体相变技术。
此外，马氏体相变还可以用于制造刀具、弹簧等产品。
总之，马氏体相变是一种重要的金属加工技术，在提高材料强度和硬度方面具有重要作用。
了解其基本特征和影响因素有助于更好地掌握该技术，并在实践中取得更好的效果。
马氏体相变的体积效应
马氏体相变的体积效应全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：马氏体相变是金属材料中常见的一种相变现象，它涉及到原子在晶格中的重新排列，从而改变材料的性能。
与晶体结构的改变相伴随的是体积的变化，这就是马氏体相变的体积效应。
在材料科学和工程中，研究马氏体相变的体积效应具有重要的理论和应用价值。
体积效应是马氏体相变的一个重要特征，它与马氏体形成的过程密切相关。
当金属材料经历马氏体相变时，原子的重新排列会引起晶格结构的变化，从而导致材料的体积发生变化。
一般来说，当金属从奥氏体相变为马氏体时，其体积会发生收缩；而当金属从马氏体相变为奥氏体时，其体积会发生膨胀。
这种体积效应的发生是由于马氏体和奥氏体的晶格结构不同而引起的。
体积效应在工程实践中具有重要的应用价值。
一方面，通过控制马氏体相变的体积效应，可以实现金属材料的形状记忆功能，从而设计出具有特定形状变化能力的金属构件。
体积效应还可以用于调控金属材料的力学性能，例如提高材料的强度和硬度。
研究马氏体相变的体积效应对于开发新型金属材料和提高材料性能具有重要意义。
除了在金属材料中的应用外，马氏体相变的体积效应还在其他材料领域有着广泛的研究和应用。
形状记忆合金是利用马氏体相变的体积效应设计制造的一类新型材料，在医疗器械、航空航天和汽车等领域有着广泛的应用。
马氏体相变的体积效应还被用于传感器、致动器和微机器人等微纳米器件的设计和制造中。
马氏体相变的体积效应是材料科学和工程中一个重要的研究课题，它具有广泛的应用前景和理论意义。
通过深入理解马氏体相变的体积效应，可以为材料设计和性能调控提供有力支撑，推动材料科学的发展和创新。
以上是关于【马氏体相变的体积效应】的一些基本介绍，希望对您有所帮助。
如果还有其他问题，欢迎继续咨询。
谢谢！第二篇示例：马氏体相变是固体中晶体结构的一种重要变化，它在金属材料的研究领域中占有重要地位。
在金属中，当温度发生变化时，晶体结构会发生相变，从而引起材料的性能变化。
马氏体相变与形状记忆效应讲解
Gc P→M
右图中:T0是母相与马氏体相 吉布斯自由能相等的温度， 即两相处于平衡的温度．
马氏体形成：驱动力必须 克服相变阻力，即： －Gc P→MGnc P→M + Gs 即相变要有过冷度．
马氏体转变开始的温 度：Ms．
2
• 对于一些材料，如钢，相变时应变能等相变阻力较高，需要很大的过冷度. • 有一些合金，相变阻力较小，相变时应变能在合金的弹性应变能范围内, 只需
• 马氏体对称性低，{128}晶面组的各个晶面不等效， <2 1 0>晶向组的各个晶 向也不等效.
• 由马氏体逆转变回母相时，没有多个1等效的取向关系．马氏体只能按其在母 相中形成的取向关系逆转变回母相．这样，马氏体逆转变完成后，母相在晶 体学上回复到马氏体相变前的状态．这一晶体学上的回复以及相变热力学上 的可逆性是形状记忆效应的基础．
境温度,马氏体开始形成.
14
• 右图：
–变形温度T＜Mf， 呈现形状记忆效应；
–变形温度Ａf ＜ T＜ Md ， 呈现超弹性效应； –变形温度T：Ms－As， 施加外力，应力诱发马 氏体形成．卸除外力， 因T ＜As，马氏体不能 逆转变回母相，需加热， T ＞Af，马氏体才能完 全逆转变回母相．合金 仍呈现形状记忆效应．
较小的驱动力，即较小的过冷度, 就开始形成马氏体. – 对这些合金： • 随着马氏体的形成，弹性应变能 ，需温度 ，化学驱动力 ，母相 马氏体． • 温度，化学驱动力，弹性应变能驱动逆转变：马氏体母相． • 相变中，冷却时马氏体长大，加热时马氏体缩小．马氏体的长大和缩 小受热效应（化学驱动力）和弹性效应两个平衡条件的制约．这种由 热效应与弹性效应之间的平衡控制的马氏体相变称热弹性马氏体相变， 其产物称热弹性马氏体． • 由于热弹性马氏体相变的应变能在弹性应变能范围内，相变的过冷度 很小，热弹性马氏体相变是可逆相变．
马氏体相变的晶体学特征
马氏体相变的晶体学特征嘿，朋友们！今天咱来唠唠马氏体相变的晶体学特征。
咱先想想啊，这晶体就好比是一个有组织有纪律的大家庭。
马氏体相变呢，就像是这个家庭来了一次大变革。
在这个过程中，晶体的结构和性质都发生了巨大的变化，那可真是相当神奇呢！你看啊，马氏体相变的时候，晶体的形状会突然发生改变。
就好像一个原本规规矩矩的方块，一下子变成了奇奇怪怪的形状。
这多有意思啊！而且这种变化可不是随随便便的，那是有它特定的规律和特点的。
晶体的对称性也会在马氏体相变中发生变化。
这就好比原本左右对称的一幅画，突然变得不对称了，是不是很奇妙？这种对称性的改变，可是对晶体的性质有着深远的影响呢。
还有啊，马氏体相变的速度那叫一个快！就好像是一瞬间的事情，晶体就完成了华丽的变身。
这要是放在咱生活中，那不就是眨眼间的魔法嘛！这么迅速的变化，真让人惊叹不已。
再说说晶体的晶格，在马氏体相变中也会有很大的调整。
就像是重新排列组合一样，让晶体以一种全新的面貌出现。
这难道不是一种神奇的创造吗？咱想想，要是没有马氏体相变，那很多材料的性能可就没法得到提升啦。
就好比一把钝了的刀，经过打磨才能变得锋利。
马氏体相变就是这样一个让晶体变得更强大、更有用的过程。
那马氏体相变的晶体学特征到底有多重要呢？这就好比是盖房子的基石呀！没有这些特征，很多先进的材料和技术都没法实现。
它让我们的生活变得更加丰富多彩，从坚固的建筑到精密的仪器，哪里都有它的功劳。
所以啊，可别小看了这马氏体相变的晶体学特征，它可是材料世界里的大明星呢！它的存在让我们能够不断探索和创新，让科技的发展日新月异。
咱得好好研究它，利用它，让它为我们的生活带来更多的惊喜和便利呀！这就是马氏体相变的晶体学特征，神奇又重要，不是吗？。
第四章 马氏体相变
26
第二节 马氏体转变的主要特征
zhiyugao@
第
四
③不变平面应变：在不变平面上所产生的均匀应变。
章
马
氏 体
均匀应变——发生马氏体相变时，虽发生了变形，
转
变
但母相中的任一直线仍为直线，任一平面仍为平面，这
种变形即为均匀应变。
27
第二节 马氏体转变的主要特征
zhiyugao@
第
四 章
室温下马氏体的点阵常数与含碳量的关系由X-ray
马
氏 体
测得： c = a0 + αρ
转
变
a = a0 - βρ
c/a = 1 + γρ （正方度）
式中，α=0.116±0.002；β=0.013±0.002；
γ=0.046±0.001；ρ马氏体的含碳量(wt.%)；
a0——α-Fe的点阵常数2.861Ǻ。
zhiyugao@
第
四
二、切变共格性和表面浮凸现象
章
马
氏 体
表面浮凸：马氏体形成时，试样表面发生倾动，一
转
变
边凹陷，一边凸起，并牵动界面附近未转变的奥氏体突
出表面。可见马氏体形成是以切变方式实现的，切变过
程中实现晶格重构，由面心变成体心立方，相界面上原
子即属于马氏体又属于奥氏体，称为“切变共格” 。
变
区 域 (B) ， 称 为 同 位 向 束 ， 同 位
向束之间呈大角晶界；一个板条
群也可以只由一种同位向束所组
成（C）。
38
zhiyugao@
第三节 马氏体的组织形态及影响因素
有时仅显现出板条群的边界，而使
第
四 章
【固态相变原理】第七章 马氏体相变
马氏体相变的阻力
主要是新相形成时的界面能Sσ及应变能Vε。此外， (1)需要克服切变阻力而使母相点阵发生改组的能量； (2) 在马氏体晶体中造成大量位错或孪晶等晶体缺陷，导致能量升高； (3)在周围奥氏体中还将产生塑性变形，也需要消耗能量。
因此，Ms点的物理意义是： 奥氏体和马氏体两相自由能差达到相变所需最小驱动力值时的温度。
显然，若To点一定，Ms点越低，则相变所需的驱动力就越大。反之， Ms点高时，相变所需的驱动力则减小。所以，马氏体相变驱动力 △Gγ→α′与（To—Ms）成比例，即
式中，△S为γ→α′相变时的熵变。 As点的定义与Ms点类似，为马氏体和奥氏体两相自由能差达到逆相 变所需最小驱动力值时的温度，并且逆相变驱动力△Gα′→γ的大小与 （As—To）成比例。
3）奥氏体化条件的影响
加热温度升高和保温时间延长，有利于碳和合金元素进 一步溶入奥氏体中，而使Ms点下降，但同时又会引起奥氏 体晶粒的长大，并使其晶体缺陷减少，马氏体形成时的切变 阻力减小，从而使Ms点升高。
奥氏体成分一定时，晶粒细化则奥氏体强度提高，马氏体 相变切变阻力增大，Ms点下降。
4）淬火冷却速度的影响
凡剧烈降低T0温度及强化奥氏体的元素（如C）均剧烈地降低Ms点。 Mn、Cr、Ni等既降低T0温度又稍增加奥氏体强度，所以也降低Ms点。
A1、Co、Si、Mo、W、V、Ti等均提高T0温度，但也程度不同地增 加奥氏体强度。所以，若前者作用较大时，则使Ms点升高，如A1、Co； 若后者作用较大时，则使Ms点降低，如Mo、W、V、Ti；当两者作用 大致相当时，则对Ms点影响不大，如Si。
1.2.1马氏体相变热力学条件 马氏体相变驱动力是马氏体（α′）与奥氏体（γ）的化学自由能差Gγ→α′＝ Gα′－Gγ。
第5章 马氏体相变讲解
? 主要内容：马氏体相变的主要特征； 马氏体的组织结构及其力学性能； 马氏体相变的热力学、动力学；
? 重点内容：影பைடு நூலகம் Ms点的因素、马氏体相变动力学、 马氏体的组织结构、力学性能
前言
? 马氏体（ M, M artensite ）相变特点： 相变过程中，晶体点阵的重组是通过基体原子的集 体有规律 近程 迁移—— 切变， 由一种晶体结构 转 变为另一种晶体结构，而 没有 原子长距离的迁移， 且新相与母相保持 共格关系。
? 形成条件：淬火。
? 淬火：将钢加热到 Ac3 或Ac1以上，保温后以大于 临界 冷却速度 的速度冷却，以获得马氏体或下贝氏体的热 处理工艺。
? 马氏体转变的临界冷却速度：抑制所有非马氏体转变 的最小冷却速度。
? 马氏体的力学性能：高硬度、高强度。
?C<0.3% 时为板条状马氏体； ?C在0.3%~1.0% 时为板条状马氏体和片状马氏体的 混合组织。
? 钢中M相变：钢经奥氏体化后 快速冷却，抑制其扩 散型分解，在较低温度下发生的 无扩散型相变。
? 在纯金属（ Zr,Li,Co ），合金（ Fe-Ni,Ni-Ti,Cu-Zn ）,陶瓷 （ZrO 2）中也有M转变。
? 钢中马氏体： C原子在? -Fe中形成的过饱和固溶体。
? 马氏体定义：凡相变的基本特性属于马氏体型的转变 产物都称为马氏体。
金属及合金的高温相均可发生 M相变。
三、有一定的位向关系和惯习面
? 马氏体相变时，新相和母相界面始终保持着切变 共格，相变后两相之间的 位向关系仍然保持；
? K—S关系： 1.4%C 钢中马氏体和奥氏体之间的 位向关系， {111}?//{110}? ' ， 〈110〉?//〈111〉? '
热处理原理之马氏体转变
马氏体转变过程中，存在熵变，熵变与热力学第二定律有关。
马氏体转变的相变驱动力与热力学关系
温度
温度是影响马氏体转变的重要因素之一 ，温度的升高或降低会影响马氏体的形 成和转变。
VS
应力
应力也是影响马氏体转变的因素之一，应 力可以促进或抑制马氏体的形成和转变。
马氏体转变过程中的热效应与热力学关系
马氏体转变的种类与形态
板条状马氏体
01
02
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定义
板条状马氏体是一种具有 板条状结构的马氏体，通 常在低合金钢和不锈钢中 形成。
形态
板条状马氏体由许多平行 排列的板条组成，每个板 条内部具有单一的马氏体 相。
特点
板条状马氏体具有较高的 强度和硬度，同时具有良 好的韧性。
片状马氏体
定义
片状马氏体是一种具有片 状结构的马氏体，通常在 高速钢和高温合金中形成 。
这种转变主要在钢、钛、锆等金属及 其合金中发生，常温下不发生马氏体 转变。
马氏体转变的特点
01
马氏体转变具有明显的滞后效应，转变速度与温度 和时间有关。
02
转变过程中伴随着体积的收缩或膨胀，并伴随着能 量的吸收或释放。
03
马氏体转变过程中晶体结构发生改变，但化学成分 基本保持不变。
马氏体转变的应用
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相关文献与进一步阅读建议
主要参考文献列表
01
张玉庭. (2004). 热处理工艺学. 科学出版社.
02
王晓军, 王心悦. (2018). 材料热处理技术原理与应用. 机械 工业出版社.
03
周志敏, 纪松. (2019). 热处理实用技术与应用实例. 化学工 业出版社.
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