CH6.2 马氏体的组织形态PPT(10级)
合集下载
马氏体PPT.
ห้องสมุดไป่ตู้
•
•
•
•
组织的形成
•
马氏体由奥氏体急速冷却（淬火）形成，这种情况下奥氏体中固溶的碳原子 没有时间扩散出晶胞。当奥氏体到达马氏体转变温度（Ms）时，马氏体转变 开始产生，母相奥氏体组织开始不稳定。在Ms以下某温度保持不变时，少部 分的奥氏体组织迅速转变，但不会继续。只有当温度进一步降低，更多的奥 氏体才转变为马氏体。最后，温度到达马氏体转变结束温度Mf，马氏体转变 结束。马氏体还可以在压力作用下形成，这种方法通常用在硬化陶瓷上（氧 化钇、氧化锆）和特殊的钢种（高强度、高延展性的钢）。因此，马氏体转 变可以通过热量和压力两种方法进行。
组成类型
• 常见马氏体组织有两种类型。中低碳钢淬火获得板条状马氏体，板条 状马氏体是由许多束尺寸大致相同，近似平行排列的细板条组成的组 织，各束板条之间角度比较大；高碳钢淬火获得针状马氏体，针状马 氏体呈竹叶或凸透镜状，针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内，针叶之 间互成60°或120°角。
• 马氏体转变同样是在一定温度范围内（Ms-Mz）连续进行的，当温度 达到Ms点以下，立即有部分奥氏体转变为马氏体。板条状马氏体有 很高的强度和硬度，较好的韧性，能承受一定程度的冷加工；针状马 氏体又硬又脆，无塑性变形能力。马氏体转变速度极快，转变时体积 产生膨胀，在钢丝内部形成很大的内应力，所以淬火后的钢丝需要及 时回火，防止应力开裂。[1]
19世纪90年代最先由德国冶金学家阿道夫· 马滕斯（Adolf Martens， 1850-1914）于在一种硬矿物中发现。马氏体最初是在钢（中、高碳钢） 中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火）， 得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。1895年法国人奥斯蒙 （F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens），把这种组织 命名为马氏体(Martensite)。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的 相变称为马氏体相变。20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较 多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变，如： Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、 Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。目前广泛地 把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）。
•
•
•
•
组织的形成
•
马氏体由奥氏体急速冷却（淬火）形成，这种情况下奥氏体中固溶的碳原子 没有时间扩散出晶胞。当奥氏体到达马氏体转变温度（Ms）时，马氏体转变 开始产生，母相奥氏体组织开始不稳定。在Ms以下某温度保持不变时，少部 分的奥氏体组织迅速转变，但不会继续。只有当温度进一步降低，更多的奥 氏体才转变为马氏体。最后，温度到达马氏体转变结束温度Mf，马氏体转变 结束。马氏体还可以在压力作用下形成，这种方法通常用在硬化陶瓷上（氧 化钇、氧化锆）和特殊的钢种（高强度、高延展性的钢）。因此，马氏体转 变可以通过热量和压力两种方法进行。
组成类型
• 常见马氏体组织有两种类型。中低碳钢淬火获得板条状马氏体，板条 状马氏体是由许多束尺寸大致相同，近似平行排列的细板条组成的组 织，各束板条之间角度比较大；高碳钢淬火获得针状马氏体，针状马 氏体呈竹叶或凸透镜状，针叶一般限制在原奥氏体晶粒之内，针叶之 间互成60°或120°角。
• 马氏体转变同样是在一定温度范围内（Ms-Mz）连续进行的，当温度 达到Ms点以下，立即有部分奥氏体转变为马氏体。板条状马氏体有 很高的强度和硬度，较好的韧性，能承受一定程度的冷加工；针状马 氏体又硬又脆，无塑性变形能力。马氏体转变速度极快，转变时体积 产生膨胀，在钢丝内部形成很大的内应力，所以淬火后的钢丝需要及 时回火，防止应力开裂。[1]
19世纪90年代最先由德国冶金学家阿道夫· 马滕斯（Adolf Martens， 1850-1914）于在一种硬矿物中发现。马氏体最初是在钢（中、高碳钢） 中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火）， 得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。1895年法国人奥斯蒙 （F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens），把这种组织 命名为马氏体(Martensite)。人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏体的 相变称为马氏体相变。20世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较 多的知识，又相继发现在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变，如： Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、 Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。目前广泛地 把基本特征属马氏体相变型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）。
钢中马氏体组织形态稳定化课件
01
马氏体是一种由碳和其他合金元 素在钢中形成的硬且脆的晶体结 构，通常在低温或室温下形成。
02
马氏体具有高密度位错和孪晶结 构，使其具有高硬度和耐磨性。
马氏体的形成与转变
马氏体的形成通常是在冷却过程中发 生的，当钢的温度低于其马氏体转变 温度时，马氏体开始形成。
马氏体的转变是非扩散性的，这意味 着碳原子不会在转变过程中发生大规 模的移动。
01
马氏体形态稳定化 的方法与技术
热处理工艺对马氏体形态的影响
温度
不同的热处理温度会影响马氏体的形态，过高或过低 的温度可能导致马氏体形态不稳定。
时间
热处理时间对马氏体形态的影响也较为显著，时间过 长可能导致马氏体形态发生变化。
冷却方式
不同的冷却方式对马氏体形态的影响较大，如油淬、 水淬等。
合金元素对马氏体形态的影响
钢中马氏体组织形态 稳定化课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 钢中马氏体的基本概念 • 马氏体形态稳定化的重要性 • 马氏体形态稳定化的方法与技术 • 马氏体形态稳定化的研究进展与展
望 • 实际应用案例分析
01
钢中马氏体的基本 概念
马氏体的定义
不锈钢中马氏体的形态稳定化应用
总结词
不锈钢中马氏体的形态稳定化主要应用 于提高材料的耐腐蚀性能和力学性能。
VS
详细描述
不锈钢中的马氏体可以在特定的热处理条 件下形成，通过控制马氏体的形态和分布 ，可以提高材料的耐腐蚀性能和力学性能 。例如，通过控制固溶处理和时效处理工 艺，可以获得具有优良耐腐蚀性能和力学 性能的马氏体组织。
工具钢中马氏体的形态稳定化应用
马氏体的组织形态
第三节马氏体的组织形态(本节建议时间：15分钟)一马氏体的形态1. 板条马氏体出现于低、中碳钢中，其形貌可见图3-3-1，其中的板条束为惯习面相同的平行板条组成，板条间有一层A膜；板条的立体形态可以是扁条状，也可以是薄片状；一个奥氏体晶粒有几个束，一个束内存在位向差时，也会形成几个块。
板条M的亚结构为位错，密度高达(0.3 0.9)×1012/cm2，故称位错M。
3-3-1板条马氏体显微组织特征示意图2. 透镜片状马氏体(简称片状M)出现于中、高碳钢中，其形貌可见图3-3-2。
立体外形呈双凸透镜状，断面为针状或竹叶状。
马氏体相变时，第一片分割奥氏体晶粒，以后的马氏体片愈来愈小。
M形成温度高时，惯习面为{225}A，符合K-S关系；形成温度低时，惯习面为{259} A，符合西山关系.片状M的亚结构为{112}M的孪晶。
M还有其它形态如蝶状、薄片状与薄板状等。
3-3-2透镜片状马氏体二影响M形态及其内部亚结构的因素1. 化学成分奥氏体中碳含量的影响最为重要，在碳钢中，当C含量：C<0.3%时，生成板条M，亚结构为位错；C>1.0%时，生成片状M，亚结构为孪晶@c000000255；C为0.3 1.0%时，生成混合型组织(片状+板条)。
2. 形成温度M S点高的A，冷却后形成板条M，亚结构为位错;M S点低的A，冷却后形成片状M，亚结构为孪晶;M S点不高不低的A，冷却后形成混合型组织(片状+板条M)，亚结构为位错+孪晶。
9.5 马氏体转变钢经奥氏体化后快速冷却，抑制其扩散分解，在较低温度下发生无扩散性相变－马氏体相变，这一过程通常称为淬火。
9.5.1 钢中马氏体的晶体结构轴比c/a称为马氏体的正方度9.5.2 钢中马氏体转变的主要特点无扩散相变，以共格切变的方式进行；特点：无扩散性；具有一定的位向关系和惯习面：钢中马氏体的惯习面随奥氏体的含碳量及马氏体的形成温度不同而异；表面浮凸现象；转变在一个温度范围内完成；不需要孕育期，高速长大。
第五章 马氏体转变PPT课件
编辑版pppt
23
西山关系与K-S关系相比，晶面关系相同，晶向
关系相差5°16’
编辑版pppt
24
（3）G—T关系
1994年，Grenigen与Troiano 在Fe-NiC合金中发现，马氏体与奥氏体的位向接 近K-S关系，但略有偏差，其中晶面差1 度，晶向差2度，称为G-T关系。
{110} αˊ∥{111}γ 差 1° <111> αˊ∥<110>γ 差 2°
2、惯习面
惯习面即马氏体转变的不变平面，总是平行或接近奥氏体的某一晶 面，并随奥氏体中含碳量及马氏体形成温度而变化。马氏体即在此平 面上形成中脊面。
编辑版pppt
13
五、马氏体转变的可逆性：
在某些合金中A冷却时A→M，而重新加热时马氏 体又能M→A，这种特点称为马氏体转变的可逆性。
逆转变开始的温度称为As，结束的温度称为Af 。
编辑版pppt
34
2、片状马氏体
形成片状马氏体的钢和合金：出现于中、高碳 钢中、高Ni的Fe-Ni合金中，WC>1.0% 片状马氏体的形成温度：
MS≈200～100℃（WC≈1.0～1.4%） MS<100℃（WC≈1.4～2.0%）
编辑版pppt
35
（1）显微组织
典型的马氏体组织形态见下图所示：
[110] γ ∥ [ 111] α
[211] γ ∥ [ 110] α
形成温度
M s>350℃
Ms≈ 200～ 100℃
Ms<100℃
合 金 成份 %C
<0.3
1～ 4
0.3～ １ 时 为 混 合 型
1.4～ 2
板 条 体 常 自 奥 氏 体 晶 界 向 晶 内 凸 透 镜 片 状 （ 或 针 状 、 竹 同 左 ，片 的 中 央 有 中 脊 。在 两
CH6.2 马氏体的组织形态PPT(10级)
© 2002 PTC
Fe-Ni-C合金冷至MS点以 下不同温度时的显微组织
上图为Fe-29%Ni0.26%C，MS=-66℃
中图为Fe-31%Ni0.23%C，MS=-150℃
2020/6/29
27
© 2002 PTC
(四)奥氏体的层错能
奥氏体的层错能愈低，愈难形成相变孪晶，愈趋向于形成 位错板条马氏体。
15SiMn3Mo等钢）的马氏体基本全是板条马氏体。
2.中碳结构钢中的马氏体 含碳量高于0.2%、低于0.6%的中碳钢（如45、40Cr等钢）的马氏
体为板条马氏体和片状马氏体的混合组织，残余奥氏体少。但在正常 淬火工艺条件下得到的马氏体组织细微，在常用的放大倍数下，不易 清晰地辨认出来。 3.高碳工具钢中的马氏体
马氏体形成温度高时，惯习面为{225}γ，符合K-S关系；形成温度 低时，惯习面为{259}γ。
6.片状马氏体的形成过程(链接)
降温形核，长大速度较快，一个马氏体片形成大约在10-7秒内。奥
氏体中WC ≈1.0～1.4% 时无“爆发性” ；奥氏体中WC ≈1.4～2.0%
时有“爆发性” ，新片状马氏体不随温度下降均匀产生。
2020/6/29
29
© 2002 PTC
9
© 2002 PTC
5.板条马氏体与奥氏体的晶体学关系
惯习面：(111)γ
6位.板向条关马系氏：体K的—形S关成系过程 降温形核，新板条马氏体只在冷却过程中产生；长大速度较慢 ，一个板条形成大约在10-4秒内。无“爆发性” 。
7.板条马氏体中的残余奥氏体 板条马氏体中的残余奥氏体以薄膜状密集地分布在板条间。
高锰钢的ε—马氏体组织 1000×
2020/6/29
Fe-Ni-C合金冷至MS点以 下不同温度时的显微组织
上图为Fe-29%Ni0.26%C，MS=-66℃
中图为Fe-31%Ni0.23%C，MS=-150℃
2020/6/29
27
© 2002 PTC
(四)奥氏体的层错能
奥氏体的层错能愈低，愈难形成相变孪晶，愈趋向于形成 位错板条马氏体。
15SiMn3Mo等钢）的马氏体基本全是板条马氏体。
2.中碳结构钢中的马氏体 含碳量高于0.2%、低于0.6%的中碳钢（如45、40Cr等钢）的马氏
体为板条马氏体和片状马氏体的混合组织，残余奥氏体少。但在正常 淬火工艺条件下得到的马氏体组织细微，在常用的放大倍数下，不易 清晰地辨认出来。 3.高碳工具钢中的马氏体
马氏体形成温度高时，惯习面为{225}γ，符合K-S关系；形成温度 低时，惯习面为{259}γ。
6.片状马氏体的形成过程(链接)
降温形核，长大速度较快，一个马氏体片形成大约在10-7秒内。奥
氏体中WC ≈1.0～1.4% 时无“爆发性” ；奥氏体中WC ≈1.4～2.0%
时有“爆发性” ，新片状马氏体不随温度下降均匀产生。
2020/6/29
29
© 2002 PTC
9
© 2002 PTC
5.板条马氏体与奥氏体的晶体学关系
惯习面：(111)γ
6位.板向条关马系氏：体K的—形S关成系过程 降温形核，新板条马氏体只在冷却过程中产生；长大速度较慢 ，一个板条形成大约在10-4秒内。无“爆发性” 。
7.板条马氏体中的残余奥氏体 板条马氏体中的残余奥氏体以薄膜状密集地分布在板条间。
高锰钢的ε—马氏体组织 1000×
2020/6/29
马氏体的性能 PPT课件
（一）马氏体的硬度 与强度
马氏体的硬度与屈 服强度之间有很好的线 性对应关系，因此可以 很方便的将二者一并讨 论。
1、 马氏体的硬度
钢中马氏体最重 要的特点是具有高硬度 和高强度。实验证明， 马氏体的硬度决定于马 氏体的碳含量，而与马 氏体的合金元素含量关 系不大。
2、 马氏体的高硬度、高强度的本质 （1）相变强化
钢中碳含量的不同还将影响淬火所得马氏体的形 态，马氏体形态的不同也将影响再次加热时的加热转 变。
（2）预处理A化温度及A化后的冷待温度
非平衡组织是通过预淬火得到的。为获得非平衡 组织所进行的处理称为预处理。预处理时奥氏体化 温度愈高，则碳化物溶解愈充分，碳及合金元素分布 愈均匀，奥氏体晶粒愈粗大，奥氏体晶界上的偏聚集 也愈少。奥氏体化后冷至高于Ac3的某一温度停留片 刻再快冷淬火称为冷待。尽管冷待温度仍在奥氏体单 相区，但在冷待过程中仍有可能析出某些特殊的碳氮 化物，也可能在奥氏体晶界发生某些偏聚。这一切都 将影响快冷所得的非平衡组织，当然也将影响再次加 热时所发生的加热转变。
马氏体相变的特性造成在晶体内产生大量微观 缺陷（位错、孪晶及层错等），使马氏体强化，即相 变强化。
无碳马氏体的屈服极限为284MPa与强化F的σS很 接近，而退火的F的σS仅为98~137MPa，也就是说相 变强化，使强度提高了147~186MPa。
（2）固溶强化
为严格区分C原子的 固溶强化效应与时效强 化 效 应 ， Winchell 专 门 设计了一套Ms点很低的 C%不同的Fe-Ni-C合金， 以保证M转变能在C原 子不可能发生时效析出 的低温下淬火后在该温 度下测量M的强度，以 了解C原子的固溶强化 效果，结果表明 C%<0.4%时的σS随碳含 量增加急剧升高，超过 0.4%后σS不再增加。
马氏体的组织形态
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。
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。
第6章 马氏体 PPT课件
马氏体 形态与 含碳量 的关系
0.2%C
0.45%C
1..2%C
合金元素的影响：
凡 能 缩 小 γ 相 区 （ Cr 、 Mo 、 W 、 V ） 的均促使得到板条状M，而扩大γ相区（C、 Ni、Mn、Cu、Co）的，将促进片状马氏 体形成，能显著降低A层错能的将促进ε － Ｍ的形成。
2）马氏体的形成温度
不同的片状马氏体 内部亚结构是不同的,可 以将其分为以中脊为中 心的相变孪晶区和无孪 晶区(片的周围部分，存在
位错）。
孪晶区所占比例与 马氏体的形成温度有关, 形成温度越低,相变孪 晶区所占比例越大。
(4)与C%的关系 片状马氏体的组织形态随合金成分的变化而改变。 对于碳钢： C%＜0.3%时，板条马氏体； 0.3%＜C%＜1.0%时，板条马氏体和片状马氏体混合 组织； C% > 1.0%时，全部为片状马氏体组织。 并且随着C%增加，残余奥氏体的含量逐渐增加。 合金元素Cr、Mo、Mn、Ni增加形成孪晶马氏体倾向。 (5)与奥氏体晶粒的关系。奥氏体晶粒越大，马氏体 片越大。
[110] γ∥[111] α
[211] γ∥[110] α
Ms > 3 5 0 ℃
Ms≈200～100℃
Ms<100℃
<0.3
1～4
0.3～ １ 时 为 混 合 型
1.4～ 2
板条体常自奥氏体晶界向晶内 凸透镜片状（或针状、竹 同左，片的中央有中脊。在两
平行排列成群。板条宽度多为 叶状）中间稍厚。初生者 个初生片之间常见到“Z”字
随马氏体的形成温度降低
板条状
蝶状
片状
薄片状
亚结构:
位错
孪晶
图Fe-Ni-C合金马氏体形态与碳含量的关系
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
马氏体转变
a. 板条马氏体: 低碳钢中的 马氏体组织是由许多成群的、 相互平行排列的板条所组成， 故称为板条马氏体。板条马氏 体的亚结构主要为高密度的位 错，故又称为位错马氏体。还 称为低碳马氏体。 b. 片状马氏体: 在高碳钢中 形成的马氏体完全是片状马氏 体。在显微镜下观察时呈针状 或竹叶状，又称针状马氏体。 片状马氏体内部的亚结构主要 是孪晶，故片状马氏体又称为 孪晶马氏体。还称为高碳马氏 体。
马氏体形态与含碳量的关系
板条马氏体量
C，%
2016/12/11
0.2%C 24
0.45%C
1..2%C朱世杰 授课
马氏体转变
碳钢中的碳含
量 对 MS 点 、 板 条马氏体量及
冷至室温时的
残余奥氏体量 的影响
2016/12/11
25
授课 朱世杰
马氏体转变
(二)马氏体的形成温度 随形成温度降低，马氏体形态将按下 列顺序转化：板条状→蝶状→透镜片状 →薄片状。亚结构由位错转化为孪晶。 MS 点高的奥氏体，冷却后形成板条马 氏体，亚结构为位错 ; MS点低的奥氏体， 冷却后形成片状马氏体，亚结构为孪 晶 ;MS点不高不低的奥氏体，冷却后形成 混合型组织(片状+板条马氏体)，亚结构 为位错+孪晶。
光学金相
2016/12/11 18
电子金相 授课 朱世杰
马氏体转变
3. ε－马氏体
薄片马氏体出现在层错
能较低的Fe-Mn、Fe-Mn-C、 Fe-Cr-Ni合金中，晶体结构
为密排六方点阵，惯习面
{111}，位向关系为{111} //{0001}'，<110>//<1120>
'，
亚结构为大量的层错。
高锰钢的ε—马氏体组织 1000×
2016/12/11
19
授课 朱世杰
马氏体转变
板 条 马 氏 体 和 片 状 马 氏 体 比 较
2016/12/11 20
授课 朱世杰
马氏体转变
不 同 类 型 的 马 氏 体 比 较
授课 朱世杰
2016/12/11
21
马氏体转变
四.工业用钢中马氏体形态
1.低碳钢中的马氏体 含碳量低于0.2%的低碳钢和低合金碳钢（如15、15MnVB、 15SiMn3Mo等钢）的马氏体基本全是板条马氏体。 2.中碳结构钢中的马氏体 含碳量高于0.2%、低于0.6%的中碳钢（如45、40Cr等钢）的马氏 体为板条马氏体和片状马氏体的混合组织，残余奥氏体少。但在正常 淬火工艺条件下得到的马氏体组织细微，在常用的放大倍数下，不易 清晰地辨认出来。 3.高碳工具钢中的马氏体 含碳量高于0.8%的高碳钢（如T8、T12等钢）的马氏体全部为片 状马氏体，残余奥氏体多。但在正常淬火工艺条件下得到的马氏体组 织为片状马氏体和一定量的板条马氏体，在常用的放大倍数下，片状 特征不明显，因为淬火后组织为未溶的碳化物质点加隐晶马氏体（或 隐针马氏体，因为马氏体组织极细，在一般显微镜下，其针状晶体很 不明显，故而得名）。如果提高温度，容易得到粗大的针状马氏体， 因为高碳马氏体针的最大尺寸受实际奥氏体晶粒大小所限制。
马氏体转变
6.2 马氏体的组织形态
2016/12/11
1
授课 朱世杰
马氏态很多。根据其形态可分为板条马氏体、 针片状马氏体、蝶型马氏体、薄板马氏体、薄片马氏体 ’等 五种，其中板条马氏体和片状马氏体最为常见。
马氏体组织
2016/12/11 2
授课 朱世杰
Fe-Ni-C合金的马氏体形 态与碳含量的关系
碳钢马氏体形态和晶体学特征与钢的碳含量及MS点的关系
2016/12/11 26
授课 朱世杰
马氏体转变
Fe-Ni-C合金冷至MS点以下 不同温度时的显微组织
• 上图为Fe-29%Ni-
0.26%C，MS=-66℃ • 中图为Fe-31%Ni0.23%C，MS=-150℃ • 下图为Fe-31%Ni0.28%C，MS=-171℃
惯习面：(111)γ 位向关系：K—S关系 6.板条马氏体的形成过程
降温形核，新板条马氏体只在冷却过程中产生；长大速度较 慢，一个板条形成大约在10-4秒内。无“爆发性” 。 7.板条马氏体中的残余奥氏体 板条马氏体中的残余奥氏体以薄膜状密集地分布在板条间。
2016/12/11
10
授课 朱世杰
马氏体转变
二. 片状马氏体
1. 形成片状马氏体的钢和合金有淬火的中、高碳钢，碳含 量 >1.0%，高镍的Fe-Ni合金等。 2.片状马氏体的形成温度： MS≈200～100℃(WC≈1.0～1.4%) MS<100℃(WC ≈1.4～2.0% )
2016/12/11
11
授课 朱世杰
马氏体转变
电镜下
光镜下
2016/12/11 12
针状马氏体显微组织构成示意图
2016/12/11 14
授课 朱世杰
马氏体转变 4.片状马氏体的亚结构
在电镜下，片状马氏体的亚结构主要为{112}M的孪晶。孪晶 宽度为50Å宽的孪晶区集中分布在中脊附近，随MS点降低，孪 晶区增大；片的边缘为复杂的位错组列。
电镜下
2016/12/11 15
授课 朱世杰
2016/12/11 22
授课 朱世杰
马氏体转变
•
先形成的马氏体片横贯整个
奥氏体晶粒，但不能穿过晶界 和孪晶界。后形成的马氏体片 不能穿过先形成的马氏体片， 所以越是后形成的马氏体片越
奥氏体+马氏体
细小。
• 原始奥氏体晶粒细，转变后 的马氏体片也细。当最大马氏 体片细到光镜下无法分辨时， 该马氏体称隐晶马氏体。
2016/12/11
16
授课 朱世杰
马氏体转变
三.其他马氏体形态
1.蝶状马氏体组织 在Fe-Ni合金或Fe-Ni-C合金中，当马氏体在某一温度范围内形成 时，出现具有蝴蝶形特征的马氏体，称为蝶状马氏体。蝶状马氏体与 形成温度有关，蝶状马氏体形成温度在板条和透镜马氏体形成温度之 间，位相关系符合K-S关系，亚结构以位错为主，有少量孪晶，其惯习 面为：蝶状的两翼为{225} ，相交136°，两翼的结合面为{100} 。
2016/12/11
8
授课 朱世杰
马氏体转变
4.板条马氏体的亚结构 在电镜下，板条马氏体的亚结构主要为高密度的位错，位 错形成位错网络(缠结)，位错密度随含碳量增加而增大，常为 (0.3～0.9) ×1012㎝/cm3。故称位错马氏体。
2016/12/11
9
授课 朱世杰
马氏体转变
5.板条马氏体与奥氏体的晶体学关系
电镜下
授课 朱世杰
马氏体转变
片状马氏体光学金相组织
• 高碳钢(0.87%)中片状马氏体组织，7000× • Fe-32Ni合金中具有明显中脊的片状马氏体组织，500×
2016/12/11 13
授课 朱世杰
马氏体转变 3.片状马氏体的特征(链接)
相邻马氏体片互不平行而是呈一定的夹角排列，在显微镜下观察 时呈针状或竹叶状。初生者较厚较长，横贯整个奥氏体晶粒 (第一片 分割奥氏体晶粒，以后的马氏体片愈来愈小。 )，但一般不穿透晶界； 次生者尺寸较小。初生片与奥氏体晶界之间、片与片之间互相撞击， 形成显微裂纹。当 WC ≈1.4～2.0%时除具有上述特征外，片的中央有 中脊，在两个初生片之间常见到呈“Z”字形分布的细薄片。立体形 态为双凸透镜状，又称透镜片状马氏体。如果提高温度，容易得到粗 大的针状马氏体，因为高碳马氏体针的最大尺寸受实际奥氏体晶粒大 小所限制。
2016/12/11 27
授课 朱世杰
马氏体转变
(四)奥氏体的层错能
奥氏体的层错能愈低，愈难形成相变孪晶，愈趋向于形成 位错板条马氏体。 (三)奥氏体与马氏体的强度
马氏体形态与MS点处的奥氏体的屈服强度有关。屈服强度
小于 196MPa时，形成惯习面为 {111}γ的位错板条马氏体或惯 习面为 {225}γ的透镜片状马氏体；屈服强度大于 196MPa时，
Fe-30Ni合金
2016/12/11 17
Fe-27Ni－1.3Cr-0.08C合金
授课 朱世杰
马氏体转变
2.薄片状马氏体(0.23C-31Ni合金) 薄板状马氏体一般出现在马氏体相变点(Ms)为-100℃以下的Fe-
Ni-C合金中，其主要形态为厚度约为薄板状，厚度为3~10m。一般
金相表面呈现宽窄一致的平直带，没有中脊，内部亚结构为孪晶。惯 习面为{259}，位向关系为K-S关系。
45钢正常淬火组织
2016/12/11 23
授课 朱世杰
马氏体转变
6.2.4 影响马氏体形态及其亚结构的因素
(一)化学成分
奥氏体中碳含量的影响最为
重要，在碳钢中，当碳含量: (1)WC<0.3% 时 ， 生 成 板 条 马氏体，亚结构为位错； (2)WC>1.0% 时 ， 生 成 片 状 马氏体，亚结构为孪晶； (3)WC 为 0.3 1.0% 时，生成 混合型组织(片状+板条)。
形成惯习面为{259}γ的透镜片状马氏体；
最主要的两个因素：奥氏体中碳含量和马氏体形成温度。
2016/12/11
28
授课 朱世杰
马氏体转变
本节小结
1、主要介绍马氏体的两种基本形态：板条马氏体和片状马氏 体。还有蝶型马氏体、薄板马氏体、薄片马氏体’等。 比较板条马氏体和片状马氏体的形成钢和合金、形成温度、 组织特征、亚结构、形成过程、与奥氏体的晶体学关系、残余 奥氏体含量与分布。 2、影响马氏体形态及其内部亚结构的因素：化学成分、马氏 体的形成温度、奥氏体的层错能、奥氏体与马氏体的强度。
2016/12/11 3
马氏体组织