马氏体是黑色金属材料的一种组织名称,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,最先由德国冶金学家Adolf Martens于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状或者板条状,但是在金相观察中通常表现为针状,这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构,中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
什么是马氏体?
马氏体是黑色金属材料的一种组织名称。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。其比容大于奥氏体、珠光体等组织,这是产生淬火应力,导致变形开裂的主要原因。
什么叫做马氏体?
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-Mn、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)。
相变特征和机制 马氏体相变具有热效应和体积效应,相变过程是形核和长大的过程。但核心如何形成,又如何长大,目前尚无完整的模型。马氏体长大速率一般较大,有的甚至高达105cm·s-1。人们推想母相中的晶体缺陷(如位错)的组态对马氏体形核具有影响,但目前实验技术还无法观察到相界面上位错的组态,因此对马氏体相变的过程,尚不能窥其全貌。其特征可概括如下:
马氏体相变是无扩散相变之一,相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃,因而新相(马氏体)承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷。马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系进行位移,这种位移是切变式的(图1)。原子位移的结果产生点阵应变(或形变)(图2)。这种切变位移不但使母相点阵结构改变,而且产生宏观的形状改变。将一个抛光试样的表面先划上一条直线,如图3a中的PQRS,若试样中一部分(A1B1C1D1-A2B2C2D2)发生马氏体相变(形成马氏体),则PQRS直线就折成PQ、QR'及R'S'三段相连的直线,两相界面的平面A1B1C1D1及A2B2C2D2保持无应变、不转动,称惯习(析)面。这种形状改变称为不变平面应变(图3)。形状改变使先经抛光的试样表面形成浮突。由图4可见,高碳钢马氏体的表面浮突,它可由图5示意,可见马氏体形成时,与马氏体相交的表面上发生倾动,在干涉显微镜下可见到浮突的高度以及完整尖锐的边缘(图6)。
马氏体的惯习(析)面 马氏体相变时在一定的母相面上形成新相马氏体,这个面称为惯习(析)面,它往往不是简单的指数面,如镍钢中马氏体在奥氏体(γ)的{135}上最先形成(图7)。马氏体形成时和母相的界面上存在大的应变。为了部分地减低这种应变能,会发生辅助的变形,使界面改变如图7中由{135}变为{224}面。图7中马氏体呈透镜状,它具有中脊面,是孪晶密度很高的面,即{135}γ面,这些马氏体内部的孪晶是马氏体内的亚结构。在铁基合金的马氏体中存在孪晶或(和)位错,在非铁合金中一般存在孪晶或层错。由图7还可见到:在马氏体周围的母相(奥氏体)中形成密度很高的位错,这是在马氏体相变时,母相发生协作形变而形成的。
由于马氏体相变时原子规则地发生位移,使新相(马氏体)和母相之间始终保持一定的位向关系。在铁基合金中由面心立方母相γ变为体心立方(正方)马氏体M时具有著名的курдюмов-Sachs关系(简称K-S关系){111}γ∥{011}M,<01ī>γ∥<ī11>M和西山关系;{111}γ∥{110}M,<211>γ∥<110>M。由面心立方母相P变为六方马氏体ε时,则有:{111}p∥{001}ε,<110>p∥<110>ε。
马氏体相变的可逆性 马氏体相变具有可逆性。当母相冷却时在一定温度开始转变为马氏体,把这温度标作Ms,加热时马氏体逆变为母相,开始逆变的温度标为As。图8中表示Fe-Ni和Au-Cd合金的Ms和As,它们所包围的面积称为热滞面积,可见Fe-Ni马氏体相变具有的热滞大,而Au-Cd则很小。相变时的协作形变为范性形变时,一般热滞较大;而为弹性形变时,热滞很小。像Au-Cd这类合金冷却时马氏体长大、增多,一经加热又立即收缩,甚至消失。因此这类合金的马氏体相变具有热弹性,称为热弹性马氏体相变。
马氏体转变的温度-时间关系 在一般合金的马氏体相变中,马氏体形成量只是温度的函数,即随着温度的下降,马氏体的形成量增大,称为变温马氏体的形成,如图9所示(图中�0�6为马氏体形成量、Tq为淬火介质的温度)。但在有些合金 (Fe-Ni-Mn)中马氏体的形成量却是时间的函数,即在一定温度下,随时间的延长,马氏体形成量增多,称为等温马氏体的形成,如图10所示(图中%指马氏体形成量)。一些高碳高合金钢,如高速钢、轴承钢,主要形成变温马氏体,但在一定条件下也能形成等温马氏体。这两类马氏体在本质上可能是一致的,不过在变温马氏体形成时母相不易继续相变(稳定化),必须降温,增加相变的驱动力才能继续形成马氏体。一定的应力和形变作为附加的驱动力,会促使马氏体的形成;但过量的形变又会阻碍马氏体相变的进行(力学的稳定化)。
工业应用 马氏体相变规律在工业上的应用,已具显著效果。除马氏体强化普遍应用于钢铁外,在钢铁热处理中还利用相变规律来控制变形,以及改善性能。人们目前对铁基合金的成分、马氏体形态和力学性质之间的关系已有较明晰的认识,具备位错亚结构的低碳型(条状)马氏体有一定的强度和良好的韧性,具备孪晶亚结构的高碳型(片状)马氏体有很高的强度但韧性很差。按此,低碳马氏体已在工业上有较大量的应用。形变热处理的应用,以及马氏体时效钢(含碳~0.02%)的创制都是利用低碳马氏体的良好韧性。图11是低碳型马氏体的光学显微镜下的金相组织;图12是低碳型马氏体的透射电子显微镜下的金相组织,可以见到内部的位错亚结构。利用马氏体相变时塑性增长,已建立了相变诱发塑性钢(TRIP钢)(见形变热处理)。
有些合金如(Au-Cd,In-Tl等)在受一定应力时会诱发形成马氏体,相应地产生应变,应力去除后马氏体立即逆变为母相,应变回复。这现象称为“伪弹性”。图13示Ag-Cd合金的伪弹性现象。具有热弹性和伪弹性的部分合金中还具有“形状记忆效应”,即合金经马氏体相变后经过形变使形状改变,但经过加热逆变后对母相原来形状有记忆效应,会自动回复母相的原来形状,图14为形状记忆效应示意图。有的合金不但对母相形状,而且再次冷却时对马氏体形状也具有记忆效应称为“双程记忆效应”。利用这种效应制成的形状记忆合金,已可工业应用。
马氏体相变的研究 几十年来马氏体相变的研究,从表象逐步深入到相变的本质,但是对一些根本性问题还认识得不很完整。马氏体相变时母相和新相成分相同,因此可以把合金作为单元系进行相变的热力学研究。用热力学处理来计算Ms 温度以及验证相变过程的工作还处于发动阶段。虽然从实验上可以得到相变的惯习(析)面、取向关系以及应变量,但相变过程中原子迁动的过程尚未了解。晶体学的表象理论,应用数学(矩阵)处理,预测马氏体相变过程的形状改变是均匀点阵形变、不均匀形变和刚性转动的结果;这只在Au-Cd、Fe3Pt及高镍钢和高铝钢中得到验证,对大多数合金还不完全与实验结果相符合。在某些马氏体相变前观察到物理性质异变(如弹性模量下降)揭示了相变前母相点阵振动(声学模)的软化,预相变和软模已为人们所注意。马氏体相变研究历史较久,工业上应用较广,也开始对金属和非金属的马氏体相变进行统一的研究。
铁碳合金介绍下什么是马氏体和贝氏体
马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。
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。30年代初美国人E.C.Bain等发现低合金钢在中温等温下可获得一种高温转变及低温转变相异的组织后被人们称为贝氏体。
该组织具有较高的强韧性配合。在硬度相同的情况下贝氏体组织的耐磨性明显优于马氏体,因此在钢铁材料中基体组织获得贝氏体是人们追求的目标。
贝氏体等温淬火:是将钢件奥氏体化,使之快冷到贝氏体转变温度区间(260~400℃)等温保持,使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺,有时也叫等温淬火。一般保温时间为30~60min。
贝氏体;贝茵体;bainite
又称贝茵体。钢中相形态之一。钢过冷奥氏体的中温(350~550℃)转变产物,α-Fe和Fe3C
的复相组织。贝氏体转变温度介于珠光体转变与马氏体转变之间。在贝氏体转变温度偏高区域转变产物叫上贝氏体(up
bai-nite),其外观形貌似羽毛状,也称羽毛状贝氏体。冲击韧性较差,生产上应力求避免。在贝氏体转变温度下端偏低温度区域转变产物叫下贝氏体。其冲击韧性较好。为提高韧性,生产上应通过热处理控制获得下贝氏体。
马氏体的本质是什么?它的硬度为什么很高?是什么因素决定了它的脆性
马氏体的本质为黑色金属材料的一种组织名称,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。在中、高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一,同时马氏体的脆性也比较高。
马氏体的塑性和韧性主要取决于马氏体的亚结构。片状马氏体具有高强度高硬度,但韧性很差,其特点是硬而脆。在具有相同屈服强度的条件下,板条马氏体比片状马氏体的韧性好很多,即在具有较高强度、硬度的同时,还具有相当高的韧性和塑性。
扩展资料
马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳质量分数。马氏体的硬度随质量分数的增加而升高,当含碳质量分数达到0.6%时,淬火钢硬度接近最大值,含碳质量分数进一步增加,虽然马氏体的硬度会有所提高,但由于残余奥氏体数量增加,反而使钢的硬度有所下降。合金元素对钢的硬度关系不大,但可以提高其强度。
参考资料来源:百度百科-马氏体
什么叫马氏体不锈钢?作用是什么?
马氏体不锈钢是通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。
主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。
钢材的耐腐蚀性来自“铬”,其范围是从11.5至18%,铬含量愈高的钢材需碳含量愈高。
性能
1、马氏体不锈钢能在退火、和硬化与回火的状态下焊接,无论钢材的原先状态如何,经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区。
2、在平衡相图中必须有奥氏体相区存在,在该区域温度范围内进行长时间加热,使碳化物固溶到钢中之后,进行淬火形成马氏体,也就是化学成分必须控制在γ或γ+α相区。
3、要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜,铬含量必须在10.5%以上。按合金元素的差别,可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢。
扩展资料:
马氏体不锈钢主要为铬含量在12%-18%范围内的低碳或高碳钢。各国广泛应用的马氏体不锈钢钢种有如下3类:
1、低碳及中碳13%Cr钢。
2、高碳的18%Cr钢。
3、低碳含镍(约2%)的17%Cr钢。
马氏体不锈钢的耐蚀性主要取决于铬含量,而钢中的碳由于与铬形成稳定的碳化铬,又间接的影响了钢的耐蚀性。因此在13%Cr钢中,碳含量越低,则耐蚀性越高。
参考资料:
为什么叫马氏体
用Adolf Martens的名字命名的
对于学材料的人来说,“马氏体”的大名如雷贯耳,那么说到阿道夫·马滕斯又有几个人知道呢?其实马氏体的“马”指的就是他了。在铁碳组织中这样以人名命名的组织还有很多,今天我们就来说说这些名称和它们背后那些材料先贤的故事。
马氏体Martensite,如前所述命名自Adolf Martens (1850-1914)。这位被称作马登斯或马滕斯的先生是一位德国的冶金学家。他早年作为一名工程师从事铁路桥梁的建设工作,并接触到了正在兴起的材料检验方法。于是他用自制的显微镜(!)观察铁的金相组织,并在1878年发表了《铁的显微镜研究》,阐述金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织。(这个工作我们现在做的好像也蛮多的。)他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则(大概其中就有马氏体),并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一(有远见)。他还曾经担任了柏林皇家大学附属机械工艺研究所所长,也就是柏林皇家材料试验所("Staatliche Materialprüfungsamt")的前身,他在那里建立了第一流的金相试验室。1895年国际材料试验学会成立,他担任了副主席一职。直到现在,在德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。
奥氏体,马氏体,下贝氏体分别是什么意思?
奥氏体
奥氏体是c溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体.具有面心立方晶体结构,用字母A或者γ表示.
马氏体:用M表示碳在阿尔法铁中的过饱和固溶体。但它并不是分为上马氏体和下马氏体,贝氏体才是分为上贝氏体和下贝氏体,它是可以分为高碳马氏体(板条状马氏体)和低碳马氏体(片状马氏体)
下贝氏体:当过冷奥氏体的温度下降到350摄氏度至230摄氏度范围时,所形成的产物叫下贝氏体
什么是马氏不锈钢什么是奥氏体不锈钢,名字都是怎么来的?
马氏体、奥氏体是金属材料(专业)的“金相组织”结构。
通俗地说,就如同“人体组织”一样。如人体的“软组织”,只不过这是“医学”专有名词而已。
就你提出的“……名字都是怎么来的?”这要“追逆到”当时“发现”金属有不同“组织结构”的人,(就如同某人发现了天空上的一颗星星一样)。
通俗地说“马氏体不锈钢”的组织结构的特点是“畸变大”,呈“针状”结构,不易变形。在外表现的“强度大,韧性不足,脆性高”,主要用途有“医用不锈钢手术刀”,现在已经“广泛性的应用于”家庭生活中的“菜刀”;马氏体不锈钢还具有“铁磁性”,通俗的说,它能被“磁铁吸引”和“被磁化”。
而奥氏体不锈钢(它是真正的不生锈,如“1Gr18Ni9Ti”),它的韧性十足,不具有“铁磁性”(磁铁不能吸引它)。它的韧性十足,耐高温,加工相对来说要“困难”一些。
奥氏体不锈钢广泛在“食品加工机械”中。
如盛放饮料的容器等……
什么叫做马氏体
马氏体(martensite)是黑色金属材料的一种组织名称。最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath),但是在金相观察中(二维)通常表现为针状(needle-shaped),这也是为什么在一些地方通常描述为针状的原因。马氏体的晶体结构为体心四方结构(BCT)。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
马氏体就是以人命命名的:
对于学材料的人来说,“马氏体”的大名如雷贯耳,那么说到阿道夫·马滕斯又有几个人知道呢?其实马氏体的“马”指的就是他了。在铁碳组织中这样以人名命名的组织还有很多,今天我们就来说说这些名称和它们背后那些材料先贤的故事。
马氏体Martensite,如前所述命名自Adolf Martens (1850-1914)。这位被称作马登斯或马滕斯的先生是一位德国的冶金学家。他早年作为一名工程师从事铁路桥梁的建设工作,并接触到了正在兴起的材料检验方法。于是他用自制的显微镜(!)观察铁的金相组织,并在1878年发表了《铁的显微镜研究》,阐述金属断口形态以及其抛光和酸浸后的金相组织。(这个工作我们现在做的好像也蛮多的。)他观察到生铁在冷却和结晶过程中的组织排列很有规则(大概其中就有马氏体),并预言显微镜研究必将成为最有用的分析方法之一(有远见)。他还曾经担任了柏林皇家大学附属机械工艺研究所所长,也就是柏林皇家材料试验所("Staatliche Materialprüfungsamt")的前身,他在那里建立了第一流的金相试验室。1895年国际材料试验学会成立,他担任了副主席一职。直到现在,在德国依然有一个声望颇高的奖项以他的名字命名。
奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢的区别是什么?
奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织,马氏体是黑色金属材料的一种组织名称。
1、组成成分
奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成,晶粒内有孪晶。
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。
2、物理特性
奥氏体塑性很好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性。
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。
3、应用不同
马氏体不锈钢能在退火、和硬化与回火的状态下焊接,无论钢材的原先状态如何,经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区,热影响区的硬度主要是取决于母材金属的碳含量,当硬度增加时,则韧性减少,且此区域变成较易产生龟裂、预热和控制层间温度,是避免龟裂的最有效方法,为得最佳的性质,需焊后热处理。
奥氏体不锈钢是不锈钢类中钢种最多、使用量最大的一种(约占整个不锈钢产量的 65~70%)。最常用的奥氏体不锈钢是 Fe-Cr-Ni 系合金(即美国的 AISI300 系);Fe-Cr-Ni-Mn 系(即美国 AISI200 系);特殊奥氏体不锈钢等三种 。
扩展资料:
马氏体的形态:
板条状马氏体是低碳钢,马氏体时效钢,不锈钢等铁系合金形成的一种典型的马氏体组织,因其单元立体形状为板条状,故称板条状马氏体。
由于它的亚结构主要是由高密度的位错组成,所以又称位错马氏体。片状马氏体则常见于高,中碳钢,每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状,故称片状马氏体或针状马氏体.由于其亚结构主要为细小孪晶,所以又称为孪晶马氏体。
奥氏体的形成:
共析钢奥氏体冷却到临界点A1以下温度时,存在共析反应:A---F+Fe3C。加热时发生逆共析反应:F+Fe3C----A。逆共析转变是高温下进行的扩散性相变,转变的全过程可以分为四个阶段,即:奥氏体形核,奥氏体晶核长大,剩余渗碳体溶解,奥氏体成分相对均匀化。
参考资料:
百度百科-马氏体参考资料:
百度百科-奥氏体