马氏体相变动力学主要类型及其特点.ppt

马氏体转变动力学 马氏体转变的动力学主要有以下几种方式： 变温转变 等温转变 爆发式转变 表面转变 1. 变温马氏体转变 出现于碳钢及低合金钢中,为变温转变。 过冷奥氏体向马氏体转变是在连续冷却过程中进行。马氏体转变量是在Ms－Mf温度范围内，通过不断降温来增加的，即马氏体转变量是温度的函数。 特点：变温瞬时形核，快速（瞬时）长大 (1) 变温瞬时形核：当奥氏体过冷MS点以下时开始以极快的速度形核，必须继续降温，才能继续形核，切变形核的速度极快，形核无孕育期； (2) 瞬时长大：长大速度极快，在10-4~10-7sec内长成一个单晶，表明长大所需的激活能极小。 (3) 转变速度依赖于形核率，与长大速度无关，新核长大到一定尺寸就停止长大。马氏体转变的继续进行必须继续降温，而不是靠已有马氏体晶体的进一步长大。 Cohen归纳出M转变的体积分数f与冷却到的温度tq之间关系为：f =1-6.956×10-15[455-(MS-tq)]5.32 f =1-exp[-1.10×10-2△T] 可见，tq越低，马氏体转变体积分数f越大。当tq与MS差值达455时，转变马氏体的体积分数可达1。 2. 等温马氏体转变 出现于Fe-26%Ni-19%Mn，Fe-26%Ni-3%Cr，高C高Mn钢中,为等温转变。 过冷奥氏体向马氏体转变可以用类似C曲线T—τ等温图来描述。 特点：等温形核、瞬时长大。有孕育期，C曲线，但等温转变不完全。 右图为Fe-23.2%Ni -3.62%Mn合金中马氏体等温转变的曲线。可用时间—温度—转变量（TTT） 曲线来表示 (1) 等温形成马氏体核；形核有孕育期，形核率随过冷度增加先增后减。 (2) 长大速度极快，到一定尺寸后即停止。大小与上一类马氏体相同。 (3) 转变速度随时间增加，先增后减。 (4) 等温马氏体转变不能彻底转变，只是部分转变。 (5) 变温转变中也有少量等温转变--通过等温形成新核； 原有的变温马氏体等温过程中也会长大。 3. 爆发式马氏体转变 Ms点低于0℃的Fe-Ni（-C）合金将形成惯习面为{259}γ的透镜片状马氏体。当第一片马氏体形成时，有可能激发出大量马氏体而引起爆发式转变，通常用Mb代表发生爆发式转变温度。 这种相变突然发生，并伴有响声，同时急剧放出相变潜热，使试样温度升高。爆发转变量取决于合金的化学成分，条件合适时爆发转变量可超过70％，试样温度可上升30℃。 7 图为爆发式转变时的马氏体转变量与温度的关系 爆发转变停止后，为使马氏体相变得以继续进行，必须继续降低温度。而后继转变曲线的斜率随爆发转变量增大而减小。 8 由于爆发转变时马氏体晶核是由转变开始时形成的第一片马氏体触发形成的，故称为自触发形核。马氏体片的长大速度极快，且与温度无关。 晶界是爆发转变传递的障碍，因此在同样Mb温度下，细晶粒合金的爆发转变量较小。 马氏体的爆发转变，常因受爆发热的影响而伴有马氏体的等温形成。 9 概括以上三种相变的特点可以看出，主要差别仅在于形核及形核率不同，而形核后的长大速度均极大，且均与相变温度关系不大。 10 4．表面马氏体相变 将试样在稍高于其合金Ms点的温度等温保持，往往在试样表面会形成马氏体。若将马氏体磨去，试样内部仍为奥氏体，故称其为表面马氏体。 这是因为在表面形成马氏体时可以不受三向压应力的阻碍，表面马氏体的Ms点要比大块试样内部的Ms点高。 11  表面马氏体的形成也是一种等温相变，但与等温形核、瞬时长大的大块材料的等温马氏体相变不同。 表面马氏体相变的形核过程也需要有孕育期，但长大速度极慢 惯习面不是{225}γ而是{112}γ，位向关系为西山关系 形态不是片状而呈条状