马氏体及其回火组织形态观察与分析
马氏体的形成机理及马氏体形态分析
关于马氏体的形成机理及马氏体形态分析上世纪60年代以来，人们在马氏体形态方面进行了大量研究，发现了马氏体的许多不同形态，并找出了马氏体及其精细结构与性能之间的关系，对马氏体的晶体结构也有了比较深刻的认识。
马氏体形态虽然多种多样，但从其形态特征上基本可归纳为条状马氏体和片状马氏体两大类，其精细结构可划分为位错和孪晶。
同时发现马氏体与母相保持严格的晶体学位向关系。
1．条状马氏体主要形成于含碳量较低的钢中，又称低碳马氏体。
因其形成于200℃以上的较高温度，故又称高温马氏体；因其精细（亚）结构为高密度（一般为0.3～0.9×1012cm/cm2）位错，故又称位错马氏体。
在光学显微镜下观察，条状马氏体的主要形态特征为：呈束状排列。
近于平行而长度几乎相等的条状马氏体组成一束，或称为马氏体“领域”（即板条群）。
板条群的尺寸约为20～35μm，由若干个尺寸大致相同的板条在空间位向大致平行排列所作组成，在原奥氏体的一颗晶粒内，可以发现几团马氏体束（即几个板条群，常为3～5个，每一个板条为一个马氏体单晶体，其尺寸约为0.5μm× 5.0μm ×20μm），马氏体板条具有平直界面，界面近似平行于奥氏体的{111}γ，即惯习面，相同惯习面的马氏体板条平行排列构成马氏体板条群。
现已确定，这些稠密的马氏体板条多被连续的高度变形的残余奥氏体薄膜（约为20μm）所隔开，且板条间残余奥氏体薄膜的碳含量较高，在室温下很稳定，对钢的机械性能会产生显著影响。
马氏体束与束之间以大角度相界面分开，一般为60°或120°角，马氏体束不超越原奥氏体晶界。
同束中的马氏体条间以小角度晶界面分开。
每束内还会有黑白色调反差，同一色调区的板条具有相同位向，称之为同向板条区。
条状马氏体的空间形态是一种截面呈椭园状的长柱体，长约几微米，宽在0.025～2.25μm之间（多为0.10～0.20μm）,其长、宽、厚之比约为30：7：1。
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验
碳钢热处理后的组织和性能变化的分析实验一、实验目的1、观察和研究碳钢经不同形式热处理后其显微组织的特点。
2、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。
3、了解硬度测定的基本原理及应用范围。
4、了解洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。
5、掌握金属显微试样的制作过程，正确地制作所要观察的试件。
二、实验内容1、制作经热处理后的试样，完成打磨、刨光、浸蚀的所有制作步骤。
2、热处理后的试件进行硬度测试。
3、热处理后的试样进行组织观察分析和比较。
三、实验设备的使用和注意事项（一）硬度计的原理、使用和注意事项金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下的抵抗塑性变形的一种能力。
硬度测量能够验出金属材料软硬程度的数量概念。
由于在金属表面以下不同深处材料所承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。
硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形能力越大，材料产生塑性变形就越困难。
另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能及寿命具有决定性意义。
硬度的试验方法很多，在机械工业中广泛采用压入法来测定硬度。
压入法硬度试验的主要特点是：（1）试验时应力状态最软（即最大切应力远远大于最大正应力），因而不论是塑性材料还是脆性材料均能发生塑性变形。
（2）金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：σb=K·HB式中：σb——材料的抗拉强度值HB——布氏硬度值K——系数退火状态的碳钢K=0.34~0.36合金调质钢K=0.33~0.35有色金属合金K=0.33~0.53（3）硬度值对材料的耐磨性、疲劳强度等性能也有定性的参考价值，通常硬度高，这些性能也就好。
在机械零件设计图纸上对机械性能的技术要求，往往只标注硬度值，其原因就在于此。
（4）硬度测定后由于仅在金属表面局部体积内产生很小压痕，并不损坏零件，因而适合于成品检验。
马氏体转变的特点
中内部相组成发生了变化，从而引起了钢的性能的变测得钢中马氏体是碳溶于α体，此，曾一度认为和固溶体四十年代前后，在亚点阵的概念发现，碳原子处于三种分布位置时，都能形成由碳原子构成的八面体，这种可能出现的原子阵列，称为点阵。
点阵，结果使的α度，称为新形成马氏体的正方度远高于公式给出的正方度，①切变共格和表面浮突现象变而使点阵发生改组，且一边凹陷，一边凸起，带动界面附近未转变的奥氏体也随之发生弹塑性马氏体转变切变示意图马氏体转变只有点阵改组而无成份变化，转变时原子做有规律的整体迁移，每个原子移动的距离不超过一个原子间距，且原子之间的相对位置不发生变化。
1、（有三种不同的取向，所以四种和{111}M但很快停止，不能进行到终了，需进一步降温。
始点种结构的过程。
①把面心立方点阵看做体心立方点阵，其轴比（为1.41长，使得轴比为①和马氏体板条具有平直界面，界面近似平行于奥氏体的面，所以一个奥氏体晶粒内可能形成四种马氏体板条束。
相同惯习面的马氏体板条平行排列构成马氏体板条群条间残余奥氏体薄膜的碳含量较高，在室温下很稳定，对钢的机械性能会产生显著影响。
亚结构：为与剧烈冷作硬化的光镜下片状马氏体是铁基合金中的另一种典型的马氏体组织，常见于淬火也称于氏体晶粒体的大小受到限制。
因此片状马氏体的大小不一，越是后形成向关系为中脊为高密度的相变孪晶区。
相变孪晶的存在是片状马氏体组织的重要特征。
孪晶间距大约为片的周围部分，存在高密度的位错（非孪晶区）。
1）蝶状马氏体板条状马氏体和片状马氏体的形成温度范围之间的温度区域这种马氏体的立体形态为Fe-18Ni-0.7Cr-0.5C蝶状马氏体的立体形状1）化学成分部亚结构的主要因素，其中尤以碳含量最为重要。
在随马氏体的形成温度降低马氏体；状。
马氏体与回火马氏体的区别
马氏体与回火马氏体的区别
1、马氏体在金相显微镜里是亮白的，而回火马氏体是黑色的。
2、回火马氏体是由马氏体低温回火后的产物，在低温回火时，马氏体中过饱和的碳脱溶，形成碳化物，但是整体还是保持原马氏体位向。
3、马氏体单相，而回火马氏体复相。
马氏体：是黑色金属材料的一种组织名称，晶体结构为体心四方结构。
回火马氏体：淬火时形成的片状马氏体，在回火第一阶段发生分解，其中的碳以过渡碳化物的形式脱溶所形成的、在固溶体基体内弥散分布着极其细小的过渡碳化物的复相组织；这种组织在光学显微镜下即使放大到最大倍率也分辨不出其内部构造。
回火中组织变化.
淬火钢回火时组织和性能的变化
80～200℃，发生马氏体的分解
由淬火M中析出薄 片状细小的ε碳化物, 使M中碳的过饱和 度降低，通常把这 种过饱和α+ε碳化物 的组织称为回火马 氏体（M回）。在显 微镜下观察呈黑色 针叶状。
回火马氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
200～300℃发生残余奥氏体分解
残余奥氏体完 全分解为过饱 和的α+ε碳化 物的混合物， 这种组织与马 氏体分解的组 织基本相同。 组织为M回。
回火马氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
300～400℃，发生碳化物的转变 马氏体分解完成，过饱和的α中的含碳量达饱和 状态，M→F，但这时的铁素体仍保持着马氏体 的针叶状外形，这பைடு நூலகம்ε碳化物转变为极细的颗粒 状的渗碳体。 这种由针叶状F和极细粒状渗碳体组成的机械混 合物称为回火托氏体（T回）。
回火托氏体
淬火钢回火时组织和性能的变化
400℃以上，发生渗碳体的长大与固溶体再结晶
400℃以上粒状渗碳体将逐渐聚集长大，α相 开始回复，500℃以上时发生再结晶，从针 叶状转变为多边形的粒状，同时粒状渗碳体 聚集长大成球状，即在500℃以上（500650℃）得到由粒状铁素体+球状Fe3C组成 的回火组织——回火索氏体。（S回）
回火马氏体和回火索氏体的显微组织特征
回火马氏体和回火索氏体的显微组织特征1. 走进显微世界咱们今天聊聊金属材料里的两个小家伙，回火马氏体和回火索氏体。
听起来有点复杂？别担心，咱们慢慢来，一步一个脚印。
先说说这两个名字，马氏体和索氏体就像是金属界的明星，各有各的风格，但可不是你想象中的那种古板。
它们的显微组织可谓是千变万化，就像是人们的心情一样，丰富多彩。
1.1 马氏体：坚韧的战士先从马氏体开始。
马氏体这位兄弟，别看他名字听着高大上，其实在显微结构上，他就是个“战士”。
他在冷却过程中快速变身，形成一种特别的结构，犹如披上了盔甲，既坚韧又抗压。
马氏体的微观结构就像是一堆小锋利的刀片，紧紧地挤在一起，给人一种强烈的“铁血柔情”的感觉。
想象一下，刀片互相挤压，形成了一个牢不可破的城堡，这就是马氏体的坚韧所在。
马氏体的优点可是多得很，硬度高、强度大，真的是在战斗中屡屡获胜的好手。
不过，正所谓“人无完人”，马氏体也有他的短板，脆得像玻璃，一不小心就容易碎。
回火过程就是为了给这位兄弟减减压，调整一下他的心态，让他在硬度与韧性之间找到一个完美的平衡。
1.2 索氏体：温文尔雅的绅士再来说说索氏体，这位兄弟可不是只会打架的“硬汉”，他可是个温文尔雅的绅士。
经过回火处理，索氏体的组织变得更加细腻柔和，形成一种层状的结构，就像是精美的蛋糕，层次分明，让人忍不住想一口吃下去。
它的韧性非常好，适合用在那些要求不那么极端的场合，轻松应对各种挑战。
索氏体的显微组织就像是轻柔的春风，给人一种舒适感。
它的结构里有许多小的碳化物分散在铁基体中，起到增强材料性能的作用。
你看，索氏体虽然不如马氏体那样锋利，但在很多情况下，恰恰是这种温柔和包容，使得它在工业界也颇受欢迎。
2. 二者的碰撞与对比说到这里，可能有人会问，这两位兄弟到底有什么区别呢？其实，它们的显微组织特征就像是两种不同的生活态度。
马氏体是那种在关键时刻敢于冲锋陷阵的勇士，而索氏体则是那个为朋友和家人提供支持的温暖人。
马氏体和回火马氏体
马氏体和回火马氏体
马氏体和回火马氏体是材料科学中常见的组织结构，具有重要的工程应用价值。
本文将介绍马氏体和回火马氏体的定义、形成机制、性能特点以及应用领域等方面的内容。
一、马氏体的定义和形成机制
马氏体是一种由奥氏体经过相变而成的金属组织，通常在高温下形成。
当金属材料受到快速冷却或压缩等外部刺激时，奥氏体晶格中的原子无法充分扩散，导致晶格变形，形成马氏体。
马氏体的晶体结构比奥氏体更加紧密，具有更高的强度和硬度。
二、回火马氏体的定义和形成机制
回火马氏体是指经过回火处理后的马氏体组织。
回火是指将马氏体加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却至室温的过程。
回火过程中，马氏体中的碳化物析出，形成细小的碳化物颗粒，使得回火马氏体的晶体结构更加稳定，同时提高了其韧性和塑性。
三、马氏体和回火马氏体的性能特点
马氏体具有高强度、高硬度、高韧性和耐磨性等优点，在很多领域都有广泛的应用。
例如，马氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和强度，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
回火马氏体相比马氏体具有更高的韧性和塑性，同时保持了马氏体的高强度和硬度。
回火马氏体通常用于制造高强度、高韧性的金属
零件，如齿轮、轴类零件等。
四、马氏体和回火马氏体的应用领域
马氏体和回火马氏体在许多领域都有广泛的应用。
例如，马氏体不锈钢广泛应用于航空、汽车、电子等领域，具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和强度。
金相基础-各种氏体带图详解
⾦相基础-各种⽒体带图详解现代材料可以分为四⼤类--⾦属、⾼分⼦、陶瓷和复合材料。
尽管⽬前⾼分⼦材料飞速发展，但⾦属材料中的钢铁仍是⽬前⼯程技术中使⽤最⼴泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。
下⾯就为⼤家详细介绍吧。
钢铁由铁矿⽯提炼⽽成，来源丰富，价格低廉。
钢铁⼜称为铁碳合⾦，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合⾦。
通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理⼯艺（四把⽕：淬⽕、退⽕、回⽕、正⽕），可以获得各种各样的⾦相组织，从⽽使钢铁具有不同的物理性能。
将钢材取样，经过打磨、抛光，最后⽤特定的腐蚀剂腐蚀显⽰后，在⾦相显微镜下观察到的组织称为钢铁的⾦相组织。
钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。
在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合⾦，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由⼏个基本相（铁素体F、奥⽒体A和渗碳体Fe3C）组成。
这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的⾦相组织结构。
常见的⾦相组织有下列⼋种：⼀、铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，⽤符号F表⽰。
其组织和性能与纯铁相似，具有良好的塑性和韧性，⽽强度与硬度较低（30-100 HB）。
在合⾦钢中，则是碳和合⾦元素在α-Fe中的固溶体。
碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度，碳的最⼤溶解量为0.0218%，但随温度下降的溶解度则降⾄0.0084%，因⽽在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体。
随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少，珠光体量增加，此时铁素体则是⽹络状和⽉⽛状。
⼆、奥⽒体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥⽒体，具有⾯⼼⽴⽅结构，为⾼温相，⽤符号A 表⽰。
奥⽒体在1148℃有最⼤溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度⽐铁素体⾼，塑性和韧性良好，并且⽆磁性，具体⼒学性能与含碳量和晶粒⼤⼩有关，⼀般为170~220 HBS、 =40~50%。
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8 45钢 840℃水淬+650℃回火 回火S
•由原来M组织形态变成多边形F与颗粒状渗碳体组成的组织称为回火S 。
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9. T10 780℃加热-水冷 M+ A´+Fe3C
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10. T10 840℃加热-水冷 M+ A´
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11 T10 950℃加热-水冷 粗大M+A´
马氏体及其回火Leabharlann 织形 态观察与分析2020年8月1日星期六
•三种钢的淬火马氏体及其回火组织形态
•序
•钢种
号•1
•20Cr钢
•2
•20Cr钢
•3
•45钢
•4
•45钢
•5
•45钢
•6
•T10钢
•7
•T10钢
•8
•T10钢
•9
•45
•10
•钢45钢
•11
•45钢
•12
•T10钢
•13
•T10钢
•14
•T10钢
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12 T10钢 780℃水淬+200℃回火 回火M +较少A΄ +K
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13 T10钢 780℃水淬+400℃回火
回火T+K
•回火M转变为在保持M形态的F基体上分布着极其细小的渗碳体颗粒
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14 T10钢 780℃水淬+650℃回火 回火S+K
•由原来M组织形态变成多边形F与颗粒状渗碳体组成的组织称为回火S 。
火
•显微组织 •板条M
•板条M＋F
•淬火M+F •淬火M
•粗大淬火M •M+K+较少A΄
•M+少A΄ •M+较多A΄
•回火M •回火T •回火S •回火M+K+较少A΄ •回火T+K •回火S+K
•
•浸蚀剂 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液 •4％硝酸酒精溶液
1. 20Cr 950℃加热-油冷 板条M
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2. 20Cr 840℃加热-油冷 板条M+F
•
3. 45 760℃加热-水冷 M+F
•
4. 45 840℃加热-水冷 M(混合型)
•板条M
•针状M
•
5. 45 950℃加热-水冷 粗大M
•
6 45钢 840℃水淬+200℃回火 回火M
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7 45钢 840℃水淬+400℃回火 回火T
•
•处理状态
•950℃ 加热 油冷
•840℃ 加热 油冷
•760℃ 加热 水冷
•840℃ 加热 水冷
•950℃ 加热 水冷
•780℃ 加热 水冷
•840℃ 加热 水冷
•950℃ 加热 水冷
•840℃水淬+200℃回 •840℃水淬火+400℃回 •840℃水淬火+650℃回 •780℃水淬火+200℃回 •780℃水淬火+400℃回 •780℃水淬火+650℃回