馬氏體板條粗大有對使用效能有什麼影響呢

時間 2022-03-08 21:35:05

1樓:小小小魚生活

板條粗大,一般是由淬火前加熱溫度高或是鍛造後晶粒粗大未進行正火處理引起的。按理論,粗大的板條狀馬氏體在使用中更容易出現裂紋,即斷裂韌性差。

大多數熱處理鋼所出現的板條狀馬氏體呈非常細小的組織,其條寬約為0.2μm,條狀馬氏體是由許多相同結晶取向的晶粒互相連線產生的。

這些板條匯合起來的邊界形成傾角很小的晶界。這種特殊排列板條集團形成的區域稱為塊和束,而塊和束是支配鋼強韌性的基本組織單位。因此在論述板條狀組織細化時,必須論述馬氏體束和塊的細化。

形態特徵:

在光學顯微鏡下觀察,條狀馬氏體的主要形態特徵為:呈束狀排列。近於平行而長度幾乎相等的條狀馬氏體組成一束,或稱為馬氏體「領域」(即板條群)。

板條群的尺寸約為20~35μm,由若干個尺寸大致相同的板條在空間位向大致平行排列所作組成,在原奧氏體的一顆晶粒內,可以發現幾團馬氏體束。

馬氏體板條具有平直介面,介面近似平行於奧氏體的γ,即慣習面,相同慣習面的馬氏體板條平行排列構成馬氏體板條群。現已確定,這些稠密的馬氏體板條多被連續的高度變形的殘餘奧氏體薄膜(約為20nm)所隔開。

2樓:匿名使用者

相同成分下,通常追求細小密集和均勻分佈的長形馬氏體,這樣硬度和韌性更高,效能更好。

形態粗大主要原因是溫度過高。馬氏體原始組織為奧氏體,奧氏體大小決定於淬火前溫度、保溫時間。淬火溫度高、保溫時間長、淬火冷卻速度過低都可能導致組織粗大。

心部和表面形態區別主要是淬火冷卻速度的差別決定(過冷度)。

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馬氏體的形成及效能

馬氏體由奧氏體急速冷卻(淬火)形成,這種情況下奧氏體中固溶的碳原子沒有時間擴散出晶胞。當奧氏體到達馬氏體轉變溫度(ms)時,馬氏體轉變開始產生,母相奧氏體組織開始不穩定。在ms以下某溫度保持不變時,少部分的奧氏體組織迅速轉變,但不會繼續。

只有當溫度進一步降低,更多的奧氏體才轉變為馬氏體。最後,溫度到達馬氏體轉變結束溫度mf,馬氏體轉變結束。馬氏體還可以在壓力作用下形成,這種方法通常用在硬化陶瓷上(氧化釔、氧化鋯)和特殊的鋼種(高強度、高延展性的鋼)。

因此,馬氏體轉變可以通過熱量和壓力兩種方法進行。

馬氏體和奧氏體的不同在於,馬氏體是體心正方結構,奧氏體是面心立方結構。奧氏體向馬氏體轉變僅需很少的能量,因為這種轉變是無擴散位移型的,僅僅是迅速和微小的原子重排。馬氏體的密度低於奧氏體,所以轉變後體積會膨脹。

相對於轉變帶來的體積改變,這種變化引起的切應力、拉應力更需要重視。

馬氏體在fe-c相圖中沒有出現,因為它不是一種平衡組織。平衡組織的形成需要很慢的冷卻速度和足夠時間的擴散,而馬氏體是在非常快的冷卻速度下形成的。由於化學反應(向平衡態轉變)溫度高時會加快,馬氏體在加熱情況下很容易分解。

這個過程叫做回火。在某些合金中,加入合金元素會減少這種馬氏體分解。比如,加入合金元素鎢,形成碳化物強化機體。

由於淬火過程難以控制,很多淬火工藝通過淬火後獲得過量的馬氏體,然後通過回火去減少馬氏體含量,直到獲得合適的組織,從而達到效能要求。馬氏體太多將使鋼變脆,馬氏體太少會使鋼變軟。

效能眾所周知,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,這種觀點只是適用於片狀馬氏體,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

鋼中馬氏體機械效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於馬氏體的含碳質量分數。馬氏體的硬度隨質量分數的增加而升高,當含碳質量分數達到0.

6%時,淬火鋼硬度接近最大值,含碳質量分數進一步增加,雖然馬氏體的硬度會有所提高,但由於殘餘奧氏體數量增加,反而使鋼的硬度有所下降。合金元素對鋼的硬度關係不大,但可以提高其強度。  馬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。

該應力場與位錯發生強烈的交換作用,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。馬氏體形成以後,由於一般鋼的點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。

這是由於相介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

馬氏體的塑性和韌性主要取決於馬氏體的亞結構。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。

  其原因是由於在片狀馬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低,可以發生「自回火」,且碳化物分佈均勻;其次在胞狀位錯亞結構中位錯分佈不均勻,存在低密度位錯區,為位錯提供了活動餘地,由於位錯運動能緩和區域性應力集中。

為什麼片狀馬氏體和板條馬氏體在效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(大於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,研究了馬氏體的亞結構和韌性的關係。

用含碳量為0.35%的碳鋼,淬火後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,即孿晶型馬氏體數量逐漸增加,位錯型馬氏體數量逐漸減少,經測定其斷裂韌性kic逐漸降低,而且發現,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於亞結構為孿晶型的馬氏體的斷裂韌性。經過回火後仍然是位錯型的馬氏體的斷裂韌性高於孿晶型馬氏體的斷裂韌性。

這個規律已用大量的實驗得到了證實。斷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於馬氏體的亞結構。

為什麼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,可以緩衝矛盾。而孿晶馬氏體不能發生塑性變形,另外,孿晶面的存在,在回火時碳化物沿孿晶面析出,造成碳的分佈不均勻,因而使片狀馬氏體很脆。

3樓:黎約聖殿

tong同意2樓的看法,不過呢這樣組織板條狀馬氏體要根據材料的技術要求來確定,過於粗大對效能有一定影響的,是和工藝不當引起缺陷相關的 不過樓主是什麼材料?工藝是怎樣的? 檢視原帖》

板條馬氏體 和貝氏體如何區分

4樓:匿名使用者

樓主看看金相分析方面的書就知道了,貝氏體有上貝、下貝、粒貝等,和板條馬氏體明顯形態不同,有的時候下貝與針狀馬氏體不好區分,但是與板條馬氏體還是很容易區分的,我有**,沒有掃描器,無法上傳,你搜尋一下,估計網上有。

5樓:匿名使用者

對於20crmnti材料淬火如果能淬透的話應是低碳馬氏體(即板條馬氏體組織)

6樓:匿名使用者

1 馬氏體組織形態

是一種非擴散型相變,是提高鋼的硬度、強度的主要途徑。

1.1 板條狀馬氏體(低碳馬氏體):

是低、中碳鋼,馬氏體時效鋼,不鏽鋼等鐵系合金中形成的一種典型組織。

亞結構是位錯(又稱位錯馬氏體),其形態特徵見表1。

1.2 片狀馬氏體(針狀馬氏體或高碳馬氏體):

常見淬火高、中碳鋼,高鎳的fe-ni合金中。

亞結構是孿晶,其形態特徵見表1。

1.3其它馬氏體形態:

1.3.1 蝶狀馬氏體:在fe-ni合金中當馬氏體在某一溫度範圍內形成時會出現,形狀為細長桿狀,斷面呈蝴蝶形,亞結構為高密度位錯,看不到孿晶。

1.3.2 薄片狀馬氏體:是在ms點極低的fe-ni-c合金中發現的。呈非常細的帶狀,帶互相交叉、呈現曲折、分叉等特異形態,由孿晶組成的孿晶型馬氏體。

1.3.3 ε馬氏體:在fe-mn合金中,當mn超過15%時,淬火後形成ε馬氏體,它是密排六方結構。金相形態呈極薄的片狀。

2 貝氏體組織形態

貝氏體是過飽和鐵素體和滲碳體組成的兩相混合物。

2.1 上貝氏體(b上):是成束的大致平行的條狀鐵素體和間夾有相平行的滲碳體所組成的非層狀組織。亞結構是位錯。形成溫度在貝氏體轉變區的上部。

中、高碳鋼350~550℃,低碳鋼溫度要高些。

光學顯微鏡下:看到成束的自晶界向晶內生長的鐵素體條,整體看呈羽毛狀,分辨不清條間的滲碳體粒子。

低碳鋼(0.1%c):鐵素體條略寬,滲碳體呈細條狀。

中、高碳鋼:形態由粒狀、鏈珠狀而出現長桿狀。

高碳鋼(1.0%c以上):組織似雪花狀,基體上由短條鐵素體和短杆滲碳體所組成。

隨含碳量增加,滲碳體可分佈於鐵素體之間,也可分佈於各個鐵素體板條內部。

電鏡下觀察:看到鐵素體和滲碳體兩個相。鐵素體之間成小角度晶界(6°~18°),滲碳體沿條的長軸方向排列成行。大片鐵素體板條群之間成大角度晶界。

2.2 下貝氏體(b下):是片狀鐵素體與內部沉澱的碳化物的兩相組織。亞結構為位錯。

中、高碳鋼形成溫度與約350℃~ms點之間。

光學顯微鏡下:鐵素體相呈針狀或片狀,針與針之間相交一定角度,分辨不清碳化物。

電鏡下觀察:看出碳化物呈粒狀或細片狀分佈於a相之內,沿著與片的長軸相夾55~65°的方位排列。

b下與高碳m回非常相似,都呈暗黑色針狀,各個針狀物之間都有一定的交角。

光鏡下:難區別。

電鏡下:b下的碳化物只分布在[121]a一個方向上,m回碳化物分佈在兩個方向上。b下比m回更易受浸蝕變黑。

2.3 粒狀貝氏體:是由塊狀(等軸狀)的鐵素體和富碳奧氏體區所組成。富碳奧氏體區一般呈顆粒狀,也可能呈小島狀、小河狀等。

從顯微組織的形態和分佈看下貝氏體與高碳鋼的回火馬氏體非常相似,都呈暗黑色針狀,各個針狀物之間都有一定的交角。

從形態上區分:馬氏體針葉較寬且大,兩片針葉相交呈60°角,而下貝氏體針細且短,針的分佈較任意,且兩葉相交多為55°。

從受侵蝕程度區分:馬氏體較下貝氏體難於侵蝕,常用淺(輕)浸蝕法區分,浸蝕後出

現的黑色短細針即為下貝氏體。 淬火狀態下馬氏體呈淺色背景,上面分佈著深色的板條。背景變深,但趕不上先形成的板條,則回火馬氏體。正常浸蝕下:回火馬氏體棕黃色。

高碳馬氏體的慣析面為(225)γ和(259)γ,下貝氏體的慣析面為(112)γ。

上貝氏體與低碳馬氏體共存時:

上貝氏體常分佈於原奧氏體晶界,通常上貝氏體的襯度明顯深於馬氏體,上貝氏體受蝕較均勻,低碳馬氏體各板條束間呈現襯度差。

下貝氏體與回火馬氏體共存時:

高倍下觀察下貝氏體的針片呈不均勻黑色,似依稀可見的兩相組織,高碳馬氏體則呈均勻灰黑色。

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