大部分常用鎳鉻系奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼自高溫奧氏體狀態冷至室溫獲得的奧氏體基體組織都是亞穩定的,當繼續冷卻到室溫以下更低的溫度,或者經受冷變形,其中的一部分或大部分奧氏體會發生馬氏體轉變,變成馬氏體組織。不銹鋼中馬氏體有兩種形態:體心立方的a'馬氏體,呈鐵磁性;六方結構的ε馬氏體,為非鐵磁性。由于ε馬氏體總是與a'馬氏體伴隨而出現,有人認為ε馬氏體是γ→a'過程中的一種過渡相,也有人認為ε馬氏體是一種獨立相。


 馬氏體轉變受鋼的化學成分、溫度、冷變形量及變形速率(lv)的影響。


  曾(ceng)對不(bu)同成分的(de)(de)(de)Fe-Mn-Cr-Ni合金的(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變進行過研(yan)究(含0.03%C、0.01%~0.03%Si、0.006%~0.019%N、0.012%~0.10%Al):含20%Mn的(de)(de)(de)Fe-Mn合金自1050℃水(shui)(shui)冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen),發(fa)生(sheng)γ→E轉(zhuan)(zhuan)變,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)40%,再冷(leng)(leng)卻至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)-196℃,y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)幾乎全部轉(zhuan)(zhuan)變為(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),只生(sheng)成少(shao)量的(de)(de)(de)α'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。成分為(wei)(wei)(wei)Fe-5%Mn-15%Cr-9%Ni合金自1050℃水(shui)(shui)冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen),10min后冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)-196℃,不(bu)發(fa)生(sheng)馬(ma)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變,仍(reng)為(wei)(wei)(wei)100%的(de)(de)(de)y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang);冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen),再在20℃下施(shi)以40%冷(leng)(leng)變形(xing),將發(fa)生(sheng)γ→ε+α'的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變,轉(zhuan)(zhuan)變量約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)20%,其中約(yue)(yue)2/3為(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),1/3為(wei)(wei)(wei)α'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang);如果自1050℃水(shui)(shui)冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen)后,再在-196℃下施(shi)以40%的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變形(xing),發(fa)生(sheng)γ→e+α'的(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變,轉(zhuan)(zhuan)變量近90%,其中約(yue)(yue)1/4為(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),3/4為(wei)(wei)(wei)a'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。成分為(wei)(wei)(wei)Fe-20%Cr-12%Ni的(de)(de)(de)合金自1050℃水(shui)(shui)冷(leng)(leng),10min后冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)-196℃,不(bu)發(fa)生(sheng)馬(ma)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變,冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen)在20℃下施(shi)以40%的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變形(xing),僅發(fa)生(sheng)γ→E轉(zhuan)(zhuan)變,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)10%;如果冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)室(shi)溫(wen)后再在-196℃下施(shi)以40%的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變形(xing),將發(fa)生(sheng)γ→ε+α轉(zhuan)(zhuan)變,轉(zhuan)(zhuan)變量約(yue)(yue)為(wei)(wei)(wei)55%,15%為(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),40%為(wei)(wei)(wei)α'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。


對于奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼的馬氏體(ti)(ti)轉變的臨界溫度M3,已建立起若干Ms,點(a')與合金成分關系的經驗公(gong)式(shi),下面是其中(zhong)的一個表達式(shi):


式 10.jpg


  上(shang)面(mian)兩個(ge)公式說(shuo)明(ming),奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)中合金元素含量(liang)越(yue)高,馬(ma)氏(shi)體(ti)點(dian)就越(yue)低(di),馬(ma)氏(shi)體(ti)轉變就越(yue)不容易發生。


   在18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼中,α'馬氏體形成量隨冷變形量加大和變形溫度降低而增多,如圖9.46和圖9.47所示。可以看出,在每一變形溫度下,α'馬氏體含量隨冷變形量加大而增長到一定數值后將趨于飽和。隨變形溫度的降低,在同樣變形量的條件下,α'馬氏體的生成量增加,其增加也有一個飽和值,亦即無論采取什么措施,不可能完全轉變為馬氏體。這種奧氏體穩定化受多種因素影響,除合金成分和晶粒度等內在因素外,還有奧氏體化溫度、冷卻速率等外界因素。


46.jpg


 變(bian)(bian)(bian)形(xing)速率對馬氏體轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)影響(xiang)主要是變(bian)(bian)(bian)形(xing)發(fa)熱導致材料溫(wen)度(du)上升(sheng)的(de)(de)作用,即(ji)變(bian)(bian)(bian)形(xing)速率越高(gao),材料溫(wen)度(du)也(ye)越高(gao),因而α'馬氏體的(de)(de)生成量也(ye)越少(shao)。