鋼(gang)加熱(re)奧氏(shi)體(ti)化(hua)后,以一定的速度冷(leng)卻(que)下(xia)來,獲得(de)期望的組織和性能,這是鋼(gang)熱(re)處理的主要目的。因(yin)此,鋼(gang)自高(gao)溫奧氏(shi)體(ti)狀態的冷(leng)卻(que)過程是鋼(gang)熱(re)處理的又一個重要過程。
鋼自高溫奧(ao)氏(shi)體狀態(tai)冷卻過程中(zhong)將發(fa)生奧(ao)氏(shi)體的組(zu)織轉變。不(bu)(bu)同的冷卻速度可以獲得不(bu)(bu)同的轉變產物及不(bu)(bu)同的性能。
到目前為(wei)止,一般(ban)的觀點是認(ren)為(wei)鋼在(zai)冷(leng)卻時,依(yi)冷(leng)卻速度不同,可(ke)以發生三種(zhong)類型的組織(zhi)轉(zhuan)(zhuan)變(bian),即(ji)珠光體型轉(zhuan)(zhuan)變(bian)、貝(bei)氏體型轉(zhuan)(zhuan)變(bian)和馬氏體型轉(zhuan)(zhuan)變(bian)。
一、珠光體型轉變
具有共析成分的高溫奧氏體,在A1溫度以下恒溫轉變時,以共析轉變的方式轉變成珠光體。珠光體的轉變也有一個形核和長大的過程。由于在高溫奧氏體中,碳及合金元素成分基本上是均勻的,而共析轉變成的珠光體是低碳的鐵素體和高碳的滲碳體的混合物,可見在這個轉變過程中,發生了碳的擴散和鐵原子的點陣改組過程(由面心立方晶格的γ相改組成體心立方晶格的a相)。當然,對于亞共析鋼或過共析鋼,除珠光體轉變外,還有先共析鐵素體或先共析滲碳體的析出過程。
在馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼中,鉻元素對奧氏體向珠光體的轉變也會產生影響。這種影響主要體現在以下幾個方面。
1. 如同在加熱轉變時(shi)一樣,鉻會減緩碳的(de)擴散作用。
2. 鉻的(de)(de)存在(zai)增(zeng)加(jia)了原(yuan)子(zi)間的(de)(de)結合(he)力而降低了鐵原(yuan)子(zi)的(de)(de)潔動能力,使鐵原(yuan)子(zi)的(de)(de)自擴散(san)變慢。
3. 鉻(ge)(ge)是(shi)強碳化(hua)物形(xing)(xing)成(cheng)元素,所以,在珠光體形(xing)(xing)成(cheng)過(guo)程(cheng)中,還有鉻(ge)(ge)本(ben)身(shen)的(de)擴散過(guo)程(cheng),鉻(ge)(ge)本(ben)身(shen)的(de)擴散是(shi)緩(huan)慢(man)的(de)。
所以(yi),馬氏體(ti)不銹鋼(gang)發生珠光體(ti)轉變(bian)時(shi),由于(yu)鉻(ge)的(de)(de)存在,使這個轉變(bian)變(bian)得困難了(le),或者說,馬氏體(ti)不銹鋼(gang)高溫奧氏體(ti)顯得穩定了(le)。以(yi)至于(yu)在實(shi)際熱(re)處理時(shi),即便較慢的(de)(de)冷(leng)(leng)卻速度(du)冷(leng)(leng)卻,也不會像碳鋼(gang)那樣容易發生珠光體(ti)轉變(bian)。結果使奧氏體(ti)能保(bao)留到較低的(de)(de)溫度(du)。
鉻的(de)(de)加(jia)入(ru)對馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼冷卻轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)的(de)(de)另一(yi)個(ge)影響(xiang)是(shi)(shi)(shi)對奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)圖(tu)形狀的(de)(de)改(gai)變(bian)(bian),主(zhu)要體(ti)現在(zai)兩個(ge)方面。一(yi)是(shi)(shi)(shi)使(shi)珠光體(ti)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)區和中(zhong)溫轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)區(貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)區)分(fen)離;二是(shi)(shi)(shi)使(shi)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)圖(tu)右移(yi),這是(shi)(shi)(shi)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)穩(wen)定的(de)(de)一(yi)個(ge)表現。圖(tu)4-9是(shi)(shi)(shi)3Cr13鋼等(deng)溫轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)曲線圖(tu)。

當(dang)然,圖4-9所(suo)示(shi)曲(qu)線圖還(huan)應考慮(lv)其他(ta)一些合金元素的(de)影響效果。
關于(yu)珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)強度(du),許多研究結果表明,珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)的(de)(de)強度(du)主要決定于(yu)片(pian)(pian)(pian)間(jian)距(ju)(ju)(ju),片(pian)(pian)(pian)間(jian)距(ju)(ju)(ju)越(yue)小(xiao)強度(du)越(yue)高。而片(pian)(pian)(pian)間(jian)距(ju)(ju)(ju)又主要取決于(yu)珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度(du),轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度(du)越(yue)低(di)則片(pian)(pian)(pian)間(jian)距(ju)(ju)(ju)越(yue)小(xiao)。鉻元(yuan)素(su)的(de)(de)加入提高了共(gong)析溫(wen)度(du),實際上增加了給定等溫(wen)溫(wen)度(du)下的(de)(de)過(guo)冷度(du),即增加了相變(bian)驅動力(li),使(shi)片(pian)(pian)(pian)間(jian)距(ju)(ju)(ju)變(bian)小(xiao)。從(cong)這一理(li)論來說,馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)片(pian)(pian)(pian)間(jian)距(ju)(ju)(ju)應(ying)較小(xiao),故珠(zhu)(zhu)光(guang)體(ti)強度(du)會有所提高。
二、貝氏體轉變(中溫轉變)
根據鋼的熱處理原(yuan)理,高(gao)溫(wen)(wen)奧(ao)氏體(ti)過冷到中溫(wen)(wen)轉(zhuan)變(bian)區(qu)(一般在(zai)550~200℃,依鋼成分不(bu)同(tong)而異),會發生中溫(wen)(wen)轉(zhuan)變(bian),也(ye)(ye)叫貝氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)。依轉(zhuan)變(bian)溫(wen)(wen)度的不(bu)同(tong),形(xing)(xing)成的轉(zhuan)變(bian)產物的形(xing)(xing)態也(ye)(ye)不(bu)同(tong)。在(zai)中溫(wen)(wen)轉(zhuan)變(bian)上部溫(wen)(wen)度區(qu)形(xing)(xing)成的叫上貝氏體(ti)呈束條狀,在(zai)下(xia)部溫(wen)(wen)度區(qu)形(xing)(xing)成的叫下(xia)貝氏體(ti)呈針(zhen)狀。由(you)于組織形(xing)(xing)態不(bu)同(tong),在(zai)性(xing)能上也(ye)(ye)有差異。
對于奧氏體的中溫轉(zhuan)變,一(yi)般認為有以(yi)下特點。
1. 中溫轉變(bian)開始前,奧氏(shi)體中的碳和合(he)金(jin)元(yuan)素(su)已發生了不均勻的分布,在含碳較低的具有合(he)適(shi)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)濃(nong)度的區域(yu),會形成α鐵晶核,一部(bu)分還(huan)會長大。
2. γ→α的轉(zhuan)變是按馬氏(shi)體轉(zhuan)變方(fang)式進行(xing)的,發生鐵原子的點陣(zhen)改(gai)組,每個鐵原子只能進行(xing)較小的位移,而不能進行(xing)擴散。
3. 在y→α轉變的(de)同時,碳(tan)的(de)活動(dong)方(fang)式是有的(de)通過(guo)相(xiang)(xiang)(xiang)界面自y相(xiang)(xiang)(xiang)向α相(xiang)(xiang)(xiang)擴(kuo)(kuo)散(san),也有的(de)在α相(xiang)(xiang)(xiang)內沉淀為碳(tan)化物。而合金元(yuan)素本(ben)身在轉變過(guo)程中沒有擴(kuo)(kuo)散(san)。
鉻元素在貝氏(shi)體轉變(bian)過程中(zhong)(zhong),不會發揮像在珠光體轉變(bian)中(zhong)(zhong)的(de)那(nei)些作用,只(zhi)能(neng)對(dui)中(zhong)(zhong)溫轉變(bian)中(zhong)(zhong)碳的(de)擴散產生一定的(de)阻(zu)礙作用,使(shi)貝氏(shi)體形(xing)成(cheng)速(su)度減緩。
合金元素對貝氏(shi)體性(xing)能的影響,概括如下:
1. 上(shang)貝氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)和韌(ren)性主要決定于鐵素(su)體(ti)(ti)條(tiao)片(pian)的(de)(de)(de)平均寬度(du)和碳化(hua)(hua)物的(de)(de)(de)大小、分布(bu)、性質。由于上(shang)貝氏體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)固溶(rong)碳量不多,位錯(cuo)密度(du)較小,因此,碳的(de)(de)(de)固溶(rong)強(qiang)化(hua)(hua)和位錯(cuo)強(qiang)化(hua)(hua)作(zuo)用不明顯。
2. 下貝(bei)氏體(ti)(ti)的(de)強度(du)、韌性(xing)主要取決(jue)于(yu)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物的(de)數(shu)量(liang)、分散度(du)和位錯(cuo)密度(du),因此,下貝(bei)氏體(ti)(ti)具有較好的(de)強度(du)、塑韌性(xing)。雖然下貝(bei)氏體(ti)(ti)內(nei)鐵素體(ti)(ti)固(gu)溶碳(tan)量(liang)有所變化(hua)(hua)(hua),但下貝(bei)氏體(ti)(ti)的(de)強度(du)并不(bu)主要決(jue)定于(yu)碳(tan)的(de)固(gu)溶強化(hua)(hua)(hua)。
因此,可認為,形成(cheng)碳化(hua)物(wu)的元素鉻在(zai)貝(bei)氏體中,應是(shi)通過對碳化(hua)物(wu)影響(xiang)來體現對其(qi)性能的作用。
三、馬氏體轉(zhuan)變
對于馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼,通過淬火(huo)(huo)獲得(de)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti),再經過回火(huo)(huo)獲得(de)回火(huo)(huo)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(低溫回火(huo)(huo))或索氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(高(gao)溫回火(huo)(huo)),并獲得(de)要(yao)求的(de)性能(neng)。所以,馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼熱(re)處理的(de)淬火(huo)(huo),即奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)向馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)轉變更(geng)具有重(zhong)要(yao)意義(yi)。
如前所述,馬氏(shi)體(ti)不銹鋼由于鉻等合金(jin)元素的作用,使奧氏(shi)體(ti)更穩定了,不易發生向珠(zhu)光體(ti)和貝(bei)氏(shi)體(ti)的轉變,這就為其(qi)獲得馬氏(shi)體(ti)組織提供了有利條件(jian)。
要(yao)得(de)到(dao)(dao)淬(cui)火馬(ma)氏(shi)體(ti),必須(xu)以大于臨界冷(leng)卻(que)(que)(que)速度(du)的冷(leng)卻(que)(que)(que)方式冷(leng)卻(que)(que)(que)奧(ao)氏(shi)體(ti),冷(leng)卻(que)(que)(que)到(dao)(dao)馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)開始溫(wen)(wen)度(du)(Ms)以下。馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)是在不斷(duan)冷(leng)卻(que)(que)(que)過程中進行的。溫(wen)(wen)度(du)下降停(ting)止,則馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)停(ting)滯、終(zhong)止,并且冷(leng)卻(que)(que)(que)到(dao)(dao)室溫(wen)(wen)以下,有(you)的甚(shen)至冷(leng)卻(que)(que)(que)到(dao)(dao)馬(ma)氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)終(zhong)止溫(wen)(wen)度(du)(Mf),還會有(you)未轉(zhuan)變(bian)的奧(ao)氏(shi)體(ti)保持(chi)下來,這部分奧(ao)氏(shi)體(ti)被稱為殘留奧(ao)氏(shi)體(ti)。
1. 馬氏體轉(zhuan)變特點
奧氏體向(xiang)馬(ma)氏體的轉變與向(xiang)珠(zhu)光體轉變和向(xiang)貝氏體轉變是不同的。馬(ma)氏體轉變主(zhu)要有(you)以下特點(dian)。
①. 馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變時,與母(mu)相奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)保持共格(ge)關系,在磨(mo)光的表面上(shang)有浮凸現象。
②. 馬氏(shi)體和母相奧氏(shi)體間(jian)存在嚴格(ge)的結晶學關(guan)系,兩相間(jian)存在位向關(guan)系。
③. 馬氏(shi)體總是沿著母相奧(ao)氏(shi)體中一定的面形成,常稱慣習面。
④. 馬氏(shi)體(ti)形成之后(hou),原奧氏(shi)體(ti)中的(de)碳原子(zi)會自然進入馬氏(shi)體(ti)的(de)間(jian)隙位置中。
⑤. 馬(ma)氏體(ti)相(xiang)變獲得的體(ti)心立方晶格是在切變過程中形成的,這種切變可能是滑移或孿晶,同時(shi)在馬(ma)氏體(ti)內(nei)部留下晶體(ti)缺陷(亞結(jie)構)。
⑥. 奧(ao)氏(shi)(shi)體向馬氏(shi)(shi)體的轉變是非(fei)擴散性的,不發生元(yuan)素濃度(du)變化。
⑦. 馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變只有在轉(zhuan)變溫(wen)(wen)度(du)低于鋼中(zhong)新舊兩相(xiang)(xiang)(α相(xiang)(xiang)和γ相(xiang)(xiang))自由能相(xiang)(xiang)等的臨界溫(wen)(wen)度(du)時(shi),才會存在“無擴散相(xiang)(xiang)變驅動力(li)”,促進(jin)馬氏(shi)體(ti)形成,溫(wen)(wen)度(du)越(yue)低,這個驅動力(li)越(yue)大,馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變越(yue)容易進(jin)行(xing)。
⑧. 生成的馬氏體不能越(yue)過母相奧氏體的晶界。
⑨. 合金(jin)元素對馬氏(shi)體(ti)相變(bian)點有(you)不同的(de)影(ying)響,如鉻、鉬(mu)、鎳(nie)等使Ms 點下降,鈷(gu)、鋁等使M、點上升。見圖(tu)4-10。當然,也有(you)的(de)學者對馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)有(you)不同見解,對馬氏(shi)體(ti)無擴散性轉(zhuan)變(bian)提出質疑。

2. 馬氏體形態(tai)、亞結構和強韌度
在鋼的(de)(de)(de)使用中,要(yao)求強(qiang)韌性時,應獲得(de)的(de)(de)(de)最基本、最主要(yao)的(de)(de)(de)組織(zhi)就(jiu)是馬氏體。鋼的(de)(de)(de)強(qiang)韌性與馬氏體的(de)(de)(de)形(xing)態,內部(bu)顯(xian)微組織(zhi)及亞結(jie)構有關。
①. 馬(ma)(ma)氏體的形(xing)態是(shi)指馬(ma)(ma)氏體基(ji)本單元晶體的幾何外形(xing)
根據(ju)研究(jiu),有(you)的學(xue)者將(jiang)馬(ma)氏(shi)(shi)體形態(tai)分(fen)成五類(lei)(lei):即(ji)板條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體、針(zhen)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體、蝴(hu)蝶(die)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體、薄(bo)板狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體、e'馬(ma)氏(shi)(shi)體。對(dui)于(yu)馬(ma)氏(shi)(shi)體不銹鋼來說,最常見的是(shi)前兩類(lei)(lei),即(ji)板條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體和針(zhen)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體。
板條(tiao)(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(有的(de)稱(cheng)塊狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體)單元晶體的(de)立體外形是長條(tiao)(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang),利(li)用透(tou)射電鏡及電子衍射技術(shu)分析時,可見一條(tiao)(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體單元,實際上(shang)是由(you)許多更(geng)為細小(xiao)的(de)板條(tiao)(tiao)(tiao)晶大致上(shang)按同一方位排(pai)列(lie)而成的(de)。這種板條(tiao)(tiao)(tiao)晶體在一般光學顯微鏡下看不(bu)出來。板條(tiao)(tiao)(tiao)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體常出現在含(han)碳量較低的(de)碳鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)。
針狀(zhuang)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(有(you)的(de)稱透(tou)(tou)鏡狀(zhuang)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、片(pian)狀(zhuang)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti))的(de)單(dan)元(yuan)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)立(li)體(ti)(ti)(ti)(ti)外形(xing)是透(tou)(tou)鏡狀(zhuang),是以單(dan)個馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)式(shi)出現的(de),在顯(xian)(xian)微(wei)鏡下(xia)(xia)呈多向(xiang)分布。在實用(yong)鋼中(zhong),針狀(zhuang)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)一般都很細(xi),在光學(xue)顯(xian)(xian)微(wei)鏡下(xia)(xia)不具(ju)有(you)明顯(xian)(xian)的(de)組(zu)織(zhi)特(te)征。針狀(zhuang)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)多出現在碳量較(jiao)高的(de)碳鋼、合金鋼、馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)。
②. 馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)亞結構實質是指馬(ma)氏(shi)體(ti)內存(cun)在的(de)晶體(ti)缺陷
在電子(zi)顯微鏡下(xia)觀察,板條(tiao)狀(zhuang)馬氏體內(nei)部存在的(de)(de)缺陷是以(yi)高(gao)密度的(de)(de)位錯(cuo)(cuo)為(wei)主,用(yong)電鏡測定(ding)位錯(cuo)(cuo)密度為(wei)0.3x1012/c㎡~0.9x102/c㎡;晶體內(nei)大都(dou)是密度很高(gao)的(de)(de)位錯(cuo)(cuo)線。所以(yi),習慣上稱板條(tiao)狀(zhuang)馬氏體叫位錯(cuo)(cuo)馬氏體。
針狀馬氏體(ti)內部存在的(de)缺陷(xian)以孿晶(jing)為(wei)主,在電子顯微鏡下顯示出其亞結構為(wei)細(xi)的(de)李晶(jing)(寬距約為(wei)5nm).所以,也有的(de)稱(cheng)針狀馬氏體(ti)為(wei)李晶(jing)馬氏體(ti)。
應(ying)該(gai)指出,馬氏(shi)體的(de)(de)亞(ya)結構很復雜(za),已發現,板條狀馬氏(shi)體內有(you)細的(de)(de)李晶存在,在針狀馬氏(shi)體內也有(you)高密度的(de)(de)位(wei)錯。
③. 馬氏體的(de)強韌性
關于馬氏體的(de)(de)強韌性及其影(ying)響(xiang)因素等問題,是(shi)(shi)許多學者(zhe)關注和著(zhu)力研(yan)究(jiu)的(de)(de)課題。這是(shi)(shi)一個復雜的(de)(de)問題,要完整(zheng)地說明其本質和區(qu)分各(ge)種因素的(de)(de)作用仍然是(shi)(shi)困難的(de)(de),而且各(ge)學派還存在一些不同的(de)(de)觀點。
a. 馬氏體的強(qiang)度(du)
較(jiao)早期(qi)的(de)一些研究認為(wei):碳(tan)(tan)及合金元素(su)的(de)固溶作用是(shi)強(qiang)化馬(ma)氏體(ti)的(de)原(yuan)因(yin)。特別是(shi)馬(ma)氏體(ti)的(de)硬(ying)(ying)度(du)和強(qiang)度(du)的(de)提高與碳(tan)(tan)含量的(de)增加成(cheng)正比。似乎(hu)說(shuo)明(ming)碳(tan)(tan)的(de)固溶強(qiang)化是(shi)馬(ma)氏體(ti)化的(de)主要原(yuan)因(yin)。碳(tan)(tan)作為(wei)溶質(zhi)原(yuan)子嵌入α-Fe晶格(ge)的(de)八面體(ti)間謝中,使(shi)晶格(ge)產生畸變,造(zao)成(cheng)強(qiang)硬(ying)(ying)化效(xiao)應。近(jin)期(qi)的(de)一些研究結(jie)(jie)果表明(ming),馬(ma)氏體(ti)強(qiang)度(du)隨(sui)碳(tan)(tan)含量增加而提高是(shi)因(yin)為(wei)碳(tan)(tan)提高馬(ma)氏體(ti)相變時的(de)位錯(cuo)密(mi)度(du)的(de)結(jie)(jie)果。位錯(cuo)密(mi)度(du)越高,金屬(shu)抵抗塑性變形的(de)能力就越大。
馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的強度還與原(yuan)始奧氏(shi)(shi)體(ti)的晶(jing)粒大小(xiao)有(you)關。如果原(yuan)始奧氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)粒細小(xiao),則轉變成的馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)領域及馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)片也細小(xiao),更多的界面阻礙(ai)了(le)晶(jing)粒受(shou)力時(shi)滑移帶(dai)的運動。還有(you)的解釋(shi)說原(yuan)始奧氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)粒小(xiao),在馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)相變時(shi),會提高位錯密(mi)度而使馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)強度增加(jia)。
綜上觀點(dian),可總(zong)結(jie)為:淬火馬氏(shi)體(ti)的高強度(du)是(shi)碳和合金元素固溶強化、馬氏(shi)體(ti)條片周界及馬氏(shi)體(ti)內位錯密度(du)的綜合貢獻結(jie)果。
b. 馬氏體的韌性(xing)
馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)與(yu)含碳(tan)量有(you)(you)關(guan),低碳(tan)(C≤0.4%)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)具有(you)(you)較(jiao)好的(de)韌(ren)(ren)性(xing)(xing),隨著含碳(tan)量的(de)增(zeng)加(jia),韌(ren)(ren)性(xing)(xing)顯著下降。韌(ren)(ren)性(xing)(xing)與(yu)碳(tan)的(de)關(guan)系,本質是(shi)碳(tan)對(dui)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)形態和亞結(jie)構的(de)影響結(jie)果。研(yan)究表明,馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)與(yu)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形態和亞結(jie)構有(you)(you)明顯的(de)關(guan)系。馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中的(de)孿晶馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)比例越(yue)大,其韌(ren)(ren)性(xing)(xing)下降也(ye)越(yue)大。
有試驗證明,在(zai)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)屈(qu)服(fu)強度下(xia)(xia),位(wei)錯型馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂韌(ren)性比(bi)孿(luan)晶(jing)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)高(gao)得多。在(zai)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)強度條件下(xia)(xia),條狀馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂制(zhi)性遠遠高(gao)于針狀馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti),并且,馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性還隨著板條寬(kuan)度和(he)領域大小(xiao)的(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)而增加(jia)。經(jing)進一步研究和(he)分析(xi)認為(wei),馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)位(wei)錯亞結構可(ke)動性較孿(luan)晶(jing)大,由(you)于位(wei)錯的(de)(de)(de)(de)運動能緩和(he)局部地區的(de)(de)(de)(de)應(ying)力集中,延(yan)緩裂紋形核,即使存有微裂紋,也會(hui)削減(jian)裂紋尖的(de)(de)(de)(de)應(ying)力峰(feng)值。這(zhe)當然(ran)對(dui)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性有利。還有的(de)(de)(de)(de)認為(wei),板條狀馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)在(zai)原奧氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)粒內部排列成束(shu)狀,說明產生(sheng)馬(ma)(ma)民體(ti)(ti)相(xiang)變(bian)時,晶(jing)體(ti)(ti)間不發生(sheng)相(xiang)互撞(zhuang)(zhuang)擊作(zuo)用(yong),所以不會(hui)產生(sheng)顯微裂紋。而孿(luan)昌馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)形態呈片狀,馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)變(bian)時,片與片之間的(de)(de)(de)(de)撞(zhuang)(zhuang)擊作(zuo)用(yong)會(hui)促(cu)進顯微裂紋的(de)(de)(de)(de)產生(sheng)。
在(zai)探討馬(ma)氏體(ti)強(qiang)韌性問題時,應指(zhi)出:馬(ma)氏體(ti)的(de)強(qiang)韌性不應孤(gu)立地看(kan)做(zuo)是哪一(yi)種因(yin)素作(zuo)用的(de)結果,而與合金(jin)成分、固溶強(qiang)化(hua)作(zuo)用、馬(ma)氏體(ti)形成方(fang)式、馬(ma)氏體(ti)形態及(ji)亞結構等多種因(yin)素都(dou)有密切的(de)關聯。
通過(guo)對(dui)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變理論及轉變馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)特性的了解,可知由于鉻的存在(zai),馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)在(zai)淬火時,由奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變過(guo)程中與碳鋼(gang)相比(bi),具有一些(xie)特殊(shu)之處(chu)。
(1) 鉻等合金元素的(de)存(cun)在(zai),使奧氏(shi)體(ti)穩定(ding)性增強,在(zai)冷卻過(guo)程中(zhong)不(bu)易發生(sheng)珠光(guang)體(ti)轉變和貝氏(shi)體(ti)轉變,在(zai)較緩慢(man)的(de)冷卻條(tiao)件下,仍可(ke)發生(sheng)馬氏(shi)體(ti)轉變。所以,馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼在(zai)油(you)冷、風冷,甚(shen)至于空冷條(tiao)件下,均可(ke)獲得(de)淬火馬氏(shi)體(ti)組(zu)織。
(2) 合金元素使奧氏體穩定(ding)化的另(ling)一個影響是,馬氏體不(bu)銹鋼淬(cui)火后,會存在未進(jin)行轉變的殘留(liu)奧氏體。這(zhe)使得(de)馬氏體不(bu)銹鋼淬(cui)火后,與(yu)同等含碳量的碳鋼相比,淬(cui)火硬度略(lve)有下(xia)降。
(3) 馬氏體不銹鋼(gang)的淬(cui)透(tou)性高于碳鋼(gang),使得較大尺寸的零件也能獲得淬(cui)火馬氏體組織,保證大截面(mian)零件也能得到均勻的組織和良好的性能。
(4) 馬(ma)氏(shi)體不銹鋼中,因含(han)有較多的(de)難溶合金碳化物(wu),特(te)別是(shi)當碳含(han)量較高(gao)時,碳化物(wu)會(hui)保留在淬火組織中,可明顯提(ti)高(gao)材(cai)料的(de)硬度和耐磨性(xing)能(neng)。

