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1、马氏体相变姓名：蔡安琪 班级：材料物理 1303 学号：1309050308 【引言】人们最早在钢中发现了马氏体转变，后来陆续在有色金属、陶瓷、半导体材料中也发 现了马氏体相变，所以关于马氏体相变和马氏体的认识也经历了一系列历史性的变迁。然 而，直至目前还是有许多问题很不清楚，有待于进一步研究。【摘要】淬火硬化是钢的最重要的工艺过程之一。如果钢从奥氏体区以足够快的速度淬火，就 没有充分的时间产生扩散控制的共析分解过程，钢就变成了马氏体，或在某种情况下是马 氏体并有少量的残余奥氏体。马氏体是物理冶金中的一个术语，用于描述任何无扩散型转变的产物。对于钢中的马 氏体，其冷却速率使大多数固溶在fcc的
2、Y Fe中的碳原子能保留在a Fe相固溶体内。 这样，钢中的马氏体只是碳在a Fe中的过饱和固溶体。这种转变是一个复杂的过程，甚 至到今天对这一转变的机制也没有很好地理解，至少在钢中是如此。本文主要讲述马氏体 相变的一些特征，马氏体相变热力学。【关键词】 无扩散型转变 马氏晶体学 核心 【正文】一、 马氏体相变的主要特征1.1切片共格和表面浮突现象 马氏体相变时在预先磨光的试样表面上可出现倾动，形成表面浮突，这表明马氏体相 变是通过奥氏体均匀切边进行的。奥氏体已转变为马氏体的部分发生了宏观切变而使点阵 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转变，如图 一。由此可见
3、，马氏体的形成是以切变方式进行的，同时马氏体和奥氏体之间界面上的原 子是共有的，整个界面是互相牵制的。这种界面称为切变共格界面。图一1.2无扩散性从马氏体相变的宏观均匀切变现象可以设想，在马氏体相变过程中原子是集体运动的 原来相邻的原子相变后仍然相邻，他们之间的相对位移不超过一个原子间距，即马氏体相 变是在原子基本上不发生扩散的情况下发生的。1.3 在一定温度范围内完成相变 必须将奥氏体快速冷却至某一温度以下才能发生马氏体相变，这一温度称为马氏体相 变开始点，以M表示。当马氏体冷却到M点以下某一温度是马氏体相变即刻开始，不需要SS孕育期，并且以极大的速度进行。但在此温度下马氏体相变很快停止，即
4、马氏体转变量不 再增加。为使马氏体相变继续进行，必须不断降低温度。即马氏体相变是在不断降低温度 条件下进行的，马氏体转变量是温度的函数，而与等温时间无关。当冷却至某一温度以下， 马氏体相变便不再进行，这个温度称为马氏体相变终了点，用Mf表示。如图二所示。图二还有几个特征如：具有特定的位面关系和惯习面，可逆性等等。马氏体相变区别于其 他相变最基本的特点只有两个：一是相变以切变共格方式进行；二是相变的无扩散性。其 他特点均可从这两个基本特点派生出来。二、 马氏体相变热力学2.1 马氏体相变热力学条件 马氏体相变也符合一般的相变规律，遵循相变的热力学条件。马氏体相变热力学的任 务就在于阐明产生热滞的
5、原因，预测马氏体相变的开始点M及终了点Mf。sf按热滞大小可将马氏体分为三类：（1）以 Fe-C 合金为代表的由面心立方转变为体心立 方点阵的马氏体相变，这类具有最大的热滞，相变驱动力均在1178.76J/mol以上；（2）以Co 合金及奥氏体不锈钢为代表的由面心立方转变为六方点阵的马氏体相变，其相变驱动力 较小，如Co仅十几J/mol，Fe-Mn合金奥氏体仅有271.7J/mol； （3）形成热弹性马氏体的 马氏体相变，这类马氏体相变的热滞最小。后两种马氏体相变热力学目前还缺乏较成熟的 计算，所以我们只讨论Fe-C合金马氏体相变热力学。马氏体相变时，成分不发生改变，故在讨论相变热力学时，只需
6、考虑自由能G与温度 T的关系。由合金热力学得知，成分相同的Y相与a相的化学自由能G-T曲线均随温度升高 而下降，但下降的速率不同，故必将相交于某一温度T0，a想的自由能低于Y相的自由能， a相为稳定相，故任一成分的Fe-C合金的Y相在To以下均应由面心立方点阵转变为成分相 同的具有体心立方点阵的a相。但马氏体转变与加热转变等不同，当母相被过冷到略低于To时，马氏体转变并不能发 生，必须过冷到低于To的某一温度M以下才能通过马氏体转变而转变为马氏体。M与To之 0 0 差值称为热滞。取fM=AGv fa +Ga fM假设M及a的G-T线相互平行，由图三可见，Gy fM及AGy fa均为正值，而fM为负值。当T=M时，AGy -m=0s故马氏体相变的相变驱动力Ga -M=-Gy r = (T-M )0S S为y a 时的熵变。经过复杂的计算，即可求得 Ms。s罡-s口丁、 w,A奧氏悴黑马氏悴的目由 施与溫度的关媒图三【参考文献】David A.Porter Kenneth E.Easterling Mohamed Y.Sherif 著 陈冷 余永宁译 合金和合金中的相变第三版高等教育出版社北京徐洲赵连城主编金属固态相变原理科学出版社北京康煜平主编金属固态相变及应用化学工业出版社北京
论文：马氏体相变
