马氏体时效不锈钢时效析出相及位向关系的研究
马氏体不锈钢成分、工艺和耐蚀性的进展
洁净细腻悼¨。（２）表面薄膜ｃｒ离子的浓度是影响 不锈钢耐空蚀性能的主要因素四ｊ。２Ｂ抛光、纤维 或布抛光、镜面抛光和光亮退火４种表面抛光工艺 中，通过镜面抛光处理后的４３０不锈钢，其表面薄膜 的Ｃｒ离子浓度最大。（３）采用无铬酐，加入少量的 高分子聚乙二醇的磷酸一硫酸体系的抛光液，在低电 流、较高的温度下对不锈钢进行抛光，获得光亮如镜 的效果，并显著提高不锈钢表面耐蚀性能旧１。 ３．２表面改性
关键词马氏体不锈钢成分工艺表面处理耐蚀性
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｍａｒｔｅｎｓｉｔｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｓｔｅｅｌ
Ｂａｉ Ｈｅ ａｎｄ Ｗａｎｇ Ｂｏｉｉａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｌｌ ７１００５５）
为提高低碳马氏体铬不锈钢的cr含量又能保1马氏体不锈钢的化学成分持高温奥氏体区获得淬火马氏体组织而具有良好一般马氏体不锈钢除具有中等水平的耐蚀性的综合性能在马氏体铬不锈钢中加入25ni外还可以通过淬火得到马氏体组织而具有高的强形成马氏体铬镍不锈钢因ni是奥氏体形成元素度硬度和耐磨性以满足使用要求广泛地应用于扩大高温奥氏体y区可使低碳13cr马氏体不刀具汽轮机叶片轴承阀门结构件和耐磨件等
马氏体时效不锈钢的热处理一般为固溶处理 （一１ ０５０ ｏＣ）＋４２７—６５０ ｏＣ时效处理旧瑚Ｊ。有些马 氏体时效不锈钢在完全硬化状态下具有最佳的耐蚀 性，如Ｏｃｒｌ３Ｎｉ８Ｍ０２Ａｌ在≥５９５℃时效具有最好的 耐硫化物应力腐蚀破裂性能【２ Ｊ。
当马氏体时效不锈钢中Ｃ含量超过０．０３％时， 在固溶处理后需进行“中间调整处理”，再进行时效 处理。中间调整处理（一８５０℃）的目的是析出一定 量的碳化物，提高慨点，减少残余奥氏体量Ⅲ３。
马氏体时效钢各元素作用
马氏体时效钢各元素作用一、马氏体时效钢简介马氏体时效钢可是一种超厉害的材料呢。
它里面的各种元素就像一个团队里的不同成员，各自发挥着独特又不可或缺的作用。
二、镍元素的作用镍在马氏体时效钢里就像一个稳定小能手。
它能让钢的晶体结构更加稳定，就好像给一座房子打了很牢固的地基一样。
镍可以降低钢的相变温度，这样就有助于形成马氏体组织啦。
而且呀，有了镍的存在，钢的韧性会大大提高呢，就像是给钢穿上了一层有弹性的保护衣，让它不容易断裂。
三、钴元素的作用钴这个元素呢，在马氏体时效钢里就像是一个激励者。
它能够促进马氏体的形成，加快这个过程。
同时，钴还能提高钢的强度，就好像给钢注入了一股强大的力量，让它可以承受更大的压力。
四、钼元素的作用钼在马氏体时效钢里扮演着强化大师的角色。
它能形成特殊的碳化物或者金属间化合物，这些东西分布在钢的基体里，就像一个个小的加固点。
这使得钢的硬度和强度都得到显著提升，就像是给钢的身体里安装了很多小的强化装置一样。
五、钛元素的作用钛元素就像是一个精准的调节者。
它可以和钢中的其他元素相互作用，调整钢的性能。
钛能够细化钢的晶粒，让钢的组织结构更加均匀细致，就好像把一块粗糙的布料变得精细起来。
这样一来，钢的强度和韧性都能得到很好的平衡。
六、铝元素的作用铝在马氏体时效钢里有它独特的贡献。
它有助于控制钢中的氧含量，就像是一个清洁小卫士，把钢中的杂质清理掉一部分。
而且铝还能和其他元素共同作用，影响钢的热处理过程，从而改变钢的性能。
马氏体时效钢里的这些元素呀，就像一个超级团队，每个元素都发挥着自己的本事，共同打造出这种性能优异的钢。
它们之间相互配合、相互影响，缺了谁都不行呢。
马氏体相变动力学km方程
马氏体相变动力学km方程1. 引言相变是物质在一定条件下从一种状态转变为另一种状态的过程。
马氏体相变是一种重要的相变现象，常见于金属合金中。
马氏体相变动力学km方程是用来描述马氏体相变过程中组织演化的数学模型。
本文将介绍马氏体相变的基本概念、马氏体相变动力学理论以及km方程的推导和应用。
2. 马氏体相变基本概念马氏体是指具有特殊结构和性质的固态材料，在低温条件下能够发生固-固相变。
马氏体相变通常伴随着晶格结构和形态的改变，具有显著的形状记忆效应和超弹性等特性。
这些特性使得马氏体在材料科学、机械工程等领域具有广泛应用价值。
3. 马氏体相变动力学理论3.1 相界理论根据热力学原理，物质在不同温度和压力下会处于不同的平衡态，而相变则是不同平衡态之间的转变过程。
相界理论是描述相变的基本理论之一，它通过构建相图来描述材料在不同温度和组成条件下的平衡态。
3.2 马氏体相变动力学马氏体相变动力学研究的是马氏体相变过程中组织演化的动力学行为。
马氏体相变通常包括两个阶段：核化和长大。
核化是指马氏体晶胞在母相中形成新晶胞的过程，而长大则是指这些新晶胞逐渐增大并扩展到整个母相中。
3.3 km方程km方程是描述马氏体相变动力学的数学模型，其中k表示核化速率，m表示长大速率。
该方程可以用来预测材料在不同温度、时间和应力条件下的马氏体相变行为。
4. km方程推导和应用4.1 km方程推导km方程的推导涉及到复杂的数学和物理计算，这里将简要介绍其主要思路。
首先，根据热力学原理和统计物理理论，可以建立起核化速率k与温度、应力等因素的关系。
然后，通过实验和观察，可以确定长大速率m与时间、晶体结构等因素的关系。
最终，结合这两个速率，得到km方程。
4.2 km方程应用km方程可以应用于材料设计、工艺优化等领域。
通过对km方程的求解和分析，可以预测材料在不同条件下的相变行为，从而指导实际生产中的工艺参数选择和性能优化。
5. 结论马氏体相变动力学km方程是描述马氏体相变过程中组织演化的重要数学模型。
马氏体型不锈钢(L80-13Cr)焊后热处理工艺研究
０ ２ ０
（ ）Ｌ ０１ Ｃ 马氏体型不锈钢焊后 回火处理 工艺规 ３ ８ —３ ｒ
时 间／ ｎ ｍｉ
范 ，作为焊后 热处理工艺文件具有指 导作用 ，达 到了降
图 ５ 回火处理温度一 时间曲线
低硬度 、去除应力 的 目的。ＭＷ
（０ ０ ４ ９ ２ １０ ０ ）
（ 接第４ 上 ４页）
织 ，使焊接接头变得 又硬 又脆 ，组 织应 力也 随之增 大 ；
Ｌ０１Ｃ 马氏体 型不 锈钢焊 后 回火处理 工艺 规范 ： ８． ｒ ３ 焊后立 即 用保 温材 料 保 温 ，在 １０—１０ ０ ５ｏ 温 ３ Ｃ保 ０—
６ｍｎ ０ ｉ ，由 １０—１０ ０ ５ ℃升温 至 ４ ０ ，升 温速度不 限制 ， ２℃ 从 ４０ ２ ％升温 至 ６０～ ２ ℃ ，升温速度应 ＜ ６ ℃／ 。保 ８ ７０ ２０ ｈ
３ ．结语
（ ）Ｌ０１Ｃ 马 氏体型不锈钢焊态热影 响区的硬度 １ ８・ ｒ ３
很高 ，需要 去除焊接应力和降低硬 度。焊件焊后 直接空 冷到室温后再进行热处理 ，则马 氏体不 锈耐热钢会 出现
空气淬硬倾 向。因此 ，焊后 回火处理前对焊 件温度有 一
定 的要求 ，焊件焊后不可 以随意从焊接温度 直接升温进 行 回火处理 。
６０ ０ ℃以下 回火对 降低硬度 实 际作用不 大。马 氏体不锈
钢 回火温度范围 ６ ０～ ２ ％。 ５ ７０
仍然高于 ２ Ｈ Ｃ ３Ｒ 。
（ ）焊后 回火处理 温度 和时 间的确认 ３
从表 ３的试
验数据分析 ：焊态下热 影响 区的最 高硬度 ５ Ｈ ３ Ｖ，说 明
焊态下有硬脆 的马 氏体存在。 焊后 回火处理前对焊件温度有一定 的要 求 ，焊件焊
马氏体转变
马氏体转变马氏体转变的发展过程早在战国时代人们已经知道用淬火(即将钢加热到高温后淬入水或油中急冷) 的方法可以提高钢的硬度，经过淬火的钢制宝剑可以“削铁如泥”。
十九世纪末期，人们才知道钢在“加热和冷却”过程中内部相组成发生了变化，从而引起了钢的性能的变化。
为了纪念在这一发展过程中做出杰出贡献的德国冶金学家Adolph Martens 法国著名的冶金学家Osmond 建议将钢经淬火所得高硬度相称为“马氏体”并因此将得到马氏体相的转变过程称为马氏体转变。
Martensite M—马氏体十九世纪末到二十世纪初主要局限于研究钢中的马氏体转变及转变所得产物—马氏体。
二十世纪三十年代，人们用X 射线结构分析的方法测得钢中马氏体是碳溶于α-Fe 而形成的过饱和固溶体，马氏体中的固溶碳即原奥氏体中的固溶碳，因此，曾一度认为“所谓马氏体即碳在α—Fe 中的过饱和固溶”。
曾经有人认为“马氏体转变与其它转变不同，是一个由快冷造成的内应力场所引起的切变过程”。
四十年代前后，在Fe—Ni 、Fe—Mn 合金以及许多有色金属及合金中也发现了马氏体转变。
不仅观察到冷却过程中发生的马氏体转变；同时也观察到了在加热过程中所发生的马氏体转变。
由于这一新的发现，人们不得不把马氏体的定义修定为：“在冷却过程中所发生马氏体转变所得产物统称为马氏体”。
近年来，由于实验技术的进一步发展，使人们对马氏体的结构以及马转变的特征又有了进一步的了解，对许多现象的认识也有了很大的进步，并因此而推动了热处理新工艺及新材料的发展，其中最为脍炙人口的是在热弹性马氏体基础上发展起来的形状记忆合金。
1.奥氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙固溶体，它是γ－Fe的面心立方结构，其溶碳能力较大。
2.马氏体是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相，是母相奥氏体快速冷却时形成的新相，为体心四方结构，其溶碳能力较小。
3.马氏体相变：从奥氏体到马氏体的转变，为无扩散型相变。
马氏体转变
第一节 马氏体转变的主要特征
何谓马氏体转变？ 何谓马氏体转变？ 徐祖耀简化定义：置换原子无扩散切变（原子沿相界面作协作运动）、 徐祖耀简化定义：置换原子无扩散切变（原子沿相界面作协作运动）、 使其形状改变的转变。晶体通过切变进行的非扩散性相变，有如下特点： 使其形状改变的转变。晶体通过切变进行的非扩散性相变，有如下特点： 一、切变共格性和表面浮凸现 象 M转变时，预先磨光的试 样表面出现倾动，形成表面浮 凸：直线ACB，切变以后变成 折线ACC′B′。在显微镜光线照 射下，浮凸两边呈现明显的山 阴和山阳， →M转变是通过A均匀切变进 行的。A中转变为M的部分发 生宏观切变而使点阵发生改组， 带动靠近界面的还未转变的A 也发生弹塑性变形。
Cu-14.2Al-4.2Ni合金的马氏体浮凸
二、无扩散性 M成分与A成分完全一致； M可在极低温（例如-196℃）进行，置换原子、间隙原 子都极难扩散，而M生长速度可达103m/s，音速，不可能依 靠扩散来进行。 低碳钢M转变中存在碳扩散，无扩散指置换原子无扩散。 间隙原子可能扩散，但不是M转变的主要过程和必要条件。
三、具有特定的位向关系和惯习面
均匀切变所得M与原A间存在严格晶体学位向关系：钢中常见 K-S（kurdjumov-Sachs）关系：{111}γ//{011}α′；<110>γ//<111>α′。 西山(Nishiyama)关系：{111}γ//{011}α′；<112>γ//<110>α′。 G-T（Greninger-Troiano）关系：与K-S关系接近，角度存在一定偏差： {111}γ//{011}α′差1o；<110>γ//<111>α′差2o。 M转变有惯习面：M转变以切变共格方式进行，惯习面就是相界面。 惯习面为不畸变平面，或称不变平面，转变中不发生畸变和转动。 这种在不变平面上所产生的均匀应变称为不变平面应变。 三种不变平面应变：底面为不变平面，简单胀缩、切变、胀缩+切变。 + M转变属第三种。
马氏体的组织形态
马氏体的组织形态淬火获得马氏体组织，是钢件达到强韧化的重要基础。
由于钢的种类、成分不同，以及热处理条件的差异，会使淬火马氏体的形态和内部精细结构及形成显微裂纹的倾向性等发生很大变化。
这些变化对马氏体的机械性能影响很大。
因此，掌握马氏体组织形态特征并进而了解影响马氏体形态的各种因素是十分重要的。
（一）马氏体的形态近年，随着薄透射电子显微技术的发展，人们对马氏体的形态及其精细结构进行了详细的研究，发现钢中马氏体形态虽然多种多样，但就其特征而言，大体上可以分为以下几类。
1、板条状马氏体板条状马氏体是低、中碳钢，马氏体时效钢，不锈钢等铁系合金中形成的一种典型的马氏体组织。
低碳钢中的典组织如图14所示。
（1）显微组织马氏体呈板条状，一束束排列在原奥氏体晶粒内。
因其显微组织是由许多成群的板条组成，故称为板条马氏体。
对图14 20CrMnTi 钢的淬火组织，板条马氏体 （1150℃加热，水淬）400×某些钢因板条不易浸蚀显现出来，而往往呈现为块状，所以有时也之为块状马氏体。
又因为这种马氏体的亚结构主要为位错，通常也称为位错型马氏体。
这种马氏体是由若干个板条群组成的，也有群状马氏体之称。
每个板条群是由若干个尺寸大致相同的板条所组织，这些板条成大致平行且方向一定的排列。
（2）晶体学特征板条马氏体与母相奥氏体的晶体学位向关系是K —S 关系，惯习面为（111）γ，而18-8不锈钢中板条状马氏体的惯习面是（225）γ。
根据近年来的研究，板条马氏体显微组织的晶体学特征可以用图15表示。
其中A 是平行排列的板条状马氏体束组织的较大的区域，称为板条群。
一个原始奥氏体晶粒可以包含几个板条群（通常为3~5）。
在一个板条群内又可分成几个平行的像图中B 那样的区域。
当用某些溶液腐蚀时，此区域有时仅显现出板条群的边界，而使显微组织呈现为块状，块状马氏体即由此而得名。
当采用着色浸蚀时（如用100ccHCl+5gCaCl 2+100ccCH 3CH 溶液），可在板条群内显现出黑白色调。
热处理工艺对F6a马氏体不锈钢组织与性能的影响
热处理工艺对F6a马氏体不锈钢组织与性能的影响摘要：对直径为20mm的F6a马氏体不锈钢试样进行了六种不同工艺（正火+回火，淬火+回火）热处理。
通过测试和分析试样的金相组织、拉伸性能、冲击性能、硬度性能。
结果表明：试样的显微组织均为回火索氏体+少量铁素体；随着回火温度的升高，其硬度、强度下降，塑、韧性提高，正火+回火处理和淬火+回火处理的试样力学性能相当。
关键词：F6a马氏体不锈钢；热处理；金相组织；力学性能前言ASTM A182 F6a是Cr13类的马氏体不锈钢，其碳含量略高于奥氏体不锈钢，铬含量高而镍含量低，具有一定耐蚀性，可以通过热处理实现马氏体相变强化，通过调整热处理工艺可以调整其力学性能。
该钢种通常在淬火+回火状态下使用，经过合适的热处理后能获得较高的强度、韧性以及较好的耐蚀性，主要用于对韧性要求较高和具有不锈性的受冲击载荷部件,广泛用于汽轮机叶片、紧固件、阀门等设备和部件。
本文以F6a马氏体不锈钢作为研究对象，对比研究了正火+回火和淬火+回火两种不同热处理方式对F6a不锈钢显微组织和力学性能的影响，为该材料在实际生产中采用不同热处理方式提供依据。
1 试验材料与试验方法1.1试验材料试验材料选用符合ASTM A182 F6a要求的棒材，经过改锻制成φ20×170mm的试样，试样的化学成分如表 1所示。
表1 化学成分牌号C Mn P S Si NiC r实测值0.140.260.0290.0050.270.1812.52ASTM A182要求≤0.15≤1.00≤0.040≤0.030≤1.00≤0.5011.5-13.51.2试验设备主要试验设备有KTDL2-15-13型高温箱式电阻炉，DMI 5000M型金相显微镜，MTS-810型万能试验机，HR-150A型洛氏硬度测试仪，JBN-300B冲击试验机等。
1.3试验方法依据F6a材料的成分特点，参考ASTM A182材料规范要求，设计了淬火+回火和正火+回火两大类共计6种热处理工艺。
第5章-马氏体相变
Ms点：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。
To一定时， Ms点越低， 相变所需的驱动力越大。
G= S(T0-MS) As点：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。
G = S(AS-T0)
To、 Ms、 As与合金成分的
关系如图。 Ad
不完全奥氏体化时，提高加热温度和延长保温 时间使Ms下降；
晶粒细化，则切变阻力增大，也使Ms下降。
4、淬火冷却速度的影响
如图：在淬火速度 较低或较高时， 出 现Ms点保持恒定的 台阶，在两种淬火 速度之间， Ms随淬 火速度的增大而升 高。
5、磁场的影响
钢在磁场中淬火冷却时将诱发马氏体相变，但马氏体 最终转变量不发生变化。
二、马氏体相变的无扩散性
在较低温度下，碳原子和合金元素的原子扩散已很困难， 马氏体相变是在原子基本不发生扩散的情况下发生的，原 子之间的相对位移不超过一个原子间距。无扩散型相变
所有参与转变的原子的运动是协调一致的，原有原子的邻 居关系不被破坏。
结构：晶体点阵发生改组。 条件：低温下，原子已不能扩散。 特点：新相和母相的化学成分相同；新相和母相间有一定
{111}//{110}’， 〈112〉//〈110〉’
(110)
钢中马氏体的惯习面随碳含量和形成温度的不同而异，有 {111}、 {225}、 {259}。 惯习面是无畸变不转动的平面。
四、在一个温度范围内完成相变
当奥氏体过冷到马氏 体相变开始点Ms点以 下时，马氏体即刻开 始转变，且转变速度 极快，但需继续降温， 否则转变停止。
马氏体转变量是温度 的函数，而与等温时 间无关。
当A过冷到马氏体相变终了 点 Mf 以下时，马氏体停止 转变，此时未转变的奥氏体 称为残余奥氏体。
马氏体
一.马氏体的定义马氏体是经无（需）扩散的，原子集体协同位移的晶格改组过程，得到具有严格晶体学关系和惯习面的，相变常产物中伴生极高密度位错，或层错或精细孪晶等晶体缺陷的整体组合。
马氏体相变：原子经无需扩散的集体协同位移，进行晶格改组，得到的相变产物具有严格晶体学位向关系和惯习面，极高密度位错，或层错或精细孪晶等亚结构的整合组织，这种形核----长大的一级相变，称为马氏体相变。
二.马氏体相变的基本特征1.马氏体相变的无扩散性在较低的温度下，碳原子和合金元素的原子均已扩散困难。
这时，系统自组织功能使其进行无需扩散的马氏体相变。
马氏体相变与扩散性形变不同之处在于晶格改组过程中，所有原子集体协同位移，相对位移量小于一个原子间距。
相变后成分不变，即无扩散，它3仅仅是成分改组。
2.位相关系和惯习面马氏体相变的晶体学特点是新相和母相之间存在一定的位向关系。
马氏体相变时，原子不需要扩散，只作有规则的很小距离的移动，新相和母相界面始终保持着共格和半共格连接，因此相变完成之后，两相之间的位相关系仍保持着。
惯习面:马氏体转变时，新相和母相保持一定位向关系，马氏体在母相的一定晶面上形成，此晶面称为惯习面。
通常以母相的晶面指数表示。
钢中马氏体的惯习面随着碳含量和形成温度不同而异。
有色金属中马氏体的惯习面为高指数面。
3.马氏体的精细亚结构马氏体是单向组织，在组织内部出现的精细结构称为亚结构。
低碳马氏体内出现极高密度的位错（可达1012/cm）。
今年来发现板条状的马氏体中存在层错亚结构。
在高碳钢马氏体中主要以大量精细孪晶（孪晶片间距可达30nm）作为亚结构，也存在高密度位错；有的马氏体中亚结构主要是层错。
有色金属马氏体的亚结构是高密度的层错、位错和精细孪晶。
4.相变的可逆性，即新旧相界面可逆向移动有色金属和合金中的马氏体相变多具有可逆性，包括部分铁基合金。
这些合金在冷却时，母相开始形成马氏体的温度称为马氏体点（Ms），转变终了温度标为Mf;之后加热，在As温度逆转变形成高温相，逆相变完成的温度标以Af。