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《馬氏體性能及形狀記憶合金.》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、馬氏體性能眾所周知，馬氏體是強化鋼件的重要手段，而且一般認為，馬氏體是一種硬而脆的組織，尤其是高碳片狀馬氏體。要想提高淬火鋼的塑性和韌性，必須用提高回火溫度的方法，犧牲部分強度而換取韌性，就是說強度和塑性很難兼得。但是近年來的研究工作表明，這種觀點只是適用于片狀馬氏體，而板條狀馬氏體不是這樣，板條狀馬氏體不但具有很高的強度而且具有良好的塑性和韌性，同時還具有低的脆性轉變溫度，其缺口敏感性和過載敏感性都較低。馬氏體的硬度和強度鋼中馬氏體機械性能的顯著特點是具有高硬度和高強度。馬氏體的硬度主要取決于
2、馬氏體的含碳質量分數(shù)。馬氏體的硬度隨質量分數(shù)的增加而升高，當含碳質量分數(shù)達到0.6%時，淬火鋼硬度接近最大值，含碳質量分數(shù)進一步增加，雖然馬氏體的硬度會有所提高，但由于殘余奧氏體數(shù)量增加，反而使鋼的硬度有所下降。合金元素對鋼的硬度關系不大，但可以提高其強度?！ ●R氏體具有高硬度和高強度的原因是多方面的，其中主要包括固溶強化、相變強化、時效強化以及晶界強化等?！ ?1)固溶強化。首先是碳對馬氏體的固溶強化。過飽的間隙原子碳在a相晶格中造成晶格的正方畸變，形成一個強烈的應力場。該應力場與位錯發(fā)生強烈
3、的交換作用，阻礙位錯的運動從而提高馬氏體的硬度和強度?！ ?2)相變強化。其次是相變強化。馬氏體轉變時，在晶格內造成晶格缺陷密度很高的亞結構，如板條馬氏體中高密度的位錯、片狀馬氏體中的孿晶等，這些缺陷都阻礙位錯的運動，使得馬氏體強化。這就是所謂的相變強化。實驗證明，無碳馬氏體的屈服強度約為284Mpa,此值與形變強化鐵素體的屈服強度很接近，而退火狀態(tài)鐵素體的屈服強度僅為98~137Mpa，這就說明相變強化使屈服強度提高了147~186MPa (3)時效強化。時效強化也是一個重要的強化因素。馬氏
4、體形成以后，由于一般鋼的點Ms大都處在室溫以上，因此在淬火過程中及在室溫停留時，或在外力作用下，都會發(fā)生自回火。即碳原子和合金元素的原子向位錯及其它晶體缺陷處擴散偏聚或碳化物的彌散析出，釘軋位錯，使位錯難以運動，從而造成馬氏體的時效強化?！ ?4)原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小對馬氏體強度的影響。原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束的尺寸對馬氏體強度也有一定影響。原始奧氏體晶粒越細小、馬氏體板條束越小，則馬氏體強度越高。這是由于相界面阻礙位錯的運動造成的馬氏體強化。馬氏體的塑性和韌性馬氏體的塑
5、性和韌性主要取決于馬氏體的亞結構。片狀馬氏體具有高強度高硬度，但韌性很差，其特點是硬而脆。在具有相同屈服強度的條件下，板條馬氏體比片狀馬氏體的韌性好很多，即在具有較高強度、硬度的同時，還具有相當高的韌性和塑性?！ ∑湓蚴怯捎谠谄瑺铖R氏體中孿晶亞結構的存在大大減少了有效滑移系；同時在回火時，碳化物沿孿晶不均勻析出使脆性增大；此外，片狀馬氏體中含碳質量分數(shù)高，晶格畸變大，淬火應力大，以及存在大量的顯微裂紋也是其韌性差的原因。而板條馬氏體中含碳質量分數(shù)低，可以發(fā)生“自回火”，且碳化物分布均勻；其次在
6、胞狀位錯亞結構中位錯分布不均勻，存在低密度位錯區(qū)，為位錯提供了活動余地，由于位錯運動能緩和局部應力集中。為什么片狀馬氏體和板條馬氏體在性能上有很大的差異呢？近年來做了大量的研究工作，有關使馬氏體強度高的原因是很多的，如碳原子的固溶強化、相變強化以及時效強化等，其中以碳原子強化起主要作用，而且馬氏體中固溶的碳越多強度也越高，所以馬氏體有很高的強度；但韌性的變化卻隨馬氏體中含碳量的增加而下降，當馬氏體含碳量很高時（大于0.6%C）即使經過低溫回火韌也很低，為了弄清楚影響韌性的原因，作了如下實驗，研究
7、了馬氏體的亞結構和韌性的關系。用含碳量為0.35%的碳鋼，淬火后得到位錯型的板條狀馬氏體，其強度和韌性都比較高，為了改變其亞結構，在該種鋼中加入鉻元素，隨著鉻含量的增加，馬氏體的亞結構由位錯型向孿晶型轉化，即孿晶型馬氏體數(shù)量逐漸增加，位錯型馬氏體數(shù)量逐漸減少，經測定其斷裂韌性KIC逐漸降低，而且發(fā)現(xiàn)，在屈服強度相同的條件下，亞結構為位錯型的馬氏體的斷裂韌性高于亞結構為孿晶型的馬氏體的斷裂韌性。經過回火后仍然是位錯型的馬氏體的斷裂韌性高于孿晶型馬氏體的斷裂韌性。這個規(guī)律已用大量的實驗得到了證實。斷
8、裂韌性值位錯馬氏體比孿晶馬氏體高三倍，而馬氏體的韌性主要決定于馬氏體的亞結構。為什么亞結構為位錯型的馬氏體韌性高，而孿晶型馬氏體的韌性低呢？這是因為位錯型馬氏體有一定的塑性變形能力，可以緩沖矛盾。而孿晶馬氏體不能發(fā)生塑性變形，另外，孿晶面的存在，在回火時碳化物沿孿晶面析出，造成碳的分布不均勻，因而使片狀馬氏體很脆。兩種形態(tài)編輯板條狀馬氏體是低碳鋼,馬氏體時效鋼，不銹鋼等鐵系合金形成的一種典型的馬氏體組織，因其單元立體形狀為板條狀，故稱板條狀馬氏體。由于它的亞結構主要是由高密度的位錯組成，所以又稱
