中碳和高碳钢中束状马氏体的形成机理

用光学显微镜和扫描电镜观测了12种中碳和高碳钢淬火组织形态,证明了中碳和高碳钢在高温淬火后形成的束状组织不是板条马氏体,而是片状马氏体。从晶体学角度探讨了片状马氏体相互平行、呈束状生成的原因。通过改变奥氏体的均匀切变方向和马氏体片晶所平行的奥氏体方向(即双改变),来实现邻接马氏体片之间保持孪晶关系,以降低形核功和核长大功。马氏体相变的孪晶界面束状机制是细片马氏体相变的普遍方式,即在同一惯习面上,通过在已形成晶核的旁边生成具有孪晶关系的新晶核,以降低界面能和应变能,导致形成束状薄片马氏体。     

高碳钢中马氏体形貌及其结构

研究了含C量1.6%超高碳钢不同淬火条件下马氏体的形貌及其亚结构.结果表明,超高碳钢淬火组织随奥氏体化温度变化而发生显著变化.奥氏体化温度较高时形成粗大孪晶马氏体;奥氏体化温度较低时淬火组织为位错亚结构的板条马氏体、枣核状马氏体和少量孪晶马氏体,以及未溶碳化物.高分辨电镜观察表明,三维形态像枣核状的马氏体的亚结构为高密度位错.这是由于奥氏体化时碳化物分解比铁索体向奥氏体转变慢;碳化物分解过程中在碳化物原位形成位错堆积;淬火时马氏体优先在位错堆积处形核,并以位错滑移机制长大、增厚,最终形成板条马氏体或枣核状马氏体.     

马氏体类型及其形成原因的探讨

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观测了9种钢的马氏体形貌.详细地论述了铁合金中,双色束状马氏体(低碳马氏体)、单色束状马氏体(中和高碳马氏体)、蝶状马氏体、透镜状马氏体、粗大薄片马氏体、枝干状马氏体等马氏体类型的形成原因.提出形核和生长激活能是决定马氏体各种形态出现的根源,其中界面能在形核激活能中所占的比例对低碳马氏体和枝干状马氏体的生成起着决定性的作用.认为共格相变产物的最小单元只可能是两种形态:板状和片状.各类马氏体的形核长大的方式也只有两种:1)小角差形核长大;2)孪晶关系形核长大.马氏体形核和长大的基本原则是增大同惯习面平行的界面,尽量减少其它界面.讨论了决定形核激活能和生长激活能的主要因素,对马氏体片状外形和内孪晶的形成提出了新见解;片状马氏体中具有内孪晶并不意味着滑移的临界分切应力超过了孪生临界分切应力;在马氏体中没有进行不均匀切变,产生孪生塑性形变.最后,认为:“马氏体切变理论”不符合马氏体相变的实际;将马氏体的片状外形和内孪晶视为马氏体高脆性的根源纯粹是“马氏体切变说”造成的人为偏见.     

钢中马氏体的孪晶亚结构

采用JEM-2100高分辨透射电镜观察了含0.029％La纯铁、40Cr、60Si2CrV、W6Mo5Cr4V2和Mn13钢的马氏体组织形貌,并对马氏体组织中的孪晶亚结构的形成机制进行了探讨.研究表明:从超低碳钢到高碳钢,淬火马氏体中均有相变孪晶出现,随着奥氏体中碳含量的提高则马氏体中相变孪晶增加.孪晶亚结构的形成与马氏体相变应变能有关,随着转变温度降低,应变能增大,形成精细孪晶以调节应变能.     

蝶状马氏体的形貌和本质

制备了3种高碳合金钢,研究蝶状马氏体的多种形态;采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜进行组织分析,探讨了蝶状马氏体的形貌和本质。发现单个片状马氏体形成方式有两种:普通核和伴生核。惯习面为{111}r、{225}r和{259}r的粗片状马氏体都是按照其中一种形核方式进行相变的。蝶状马氏体是通过"伴生核"相变形成,因此它是片状马氏体的一种形态,本质属于片状马氏体。"伴生核"相变所需的形核功和核长大功比"普通核"相变的低,所以,当粗大马氏体片停止形成后,可以通过在它的一侧长出分支,或者发生"伴生核"相变,形成蝶状马氏体,而继续进行转变。蝶状马氏体两个叶片之间的夹角只有30°、45°、60°、90°和135°共5种,没有孪晶角(70°32’)。     

蝶状马氏体形成机理的探讨

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了20Cr2Ni4、45CrNi、30CrMnSi钢中(1200℃进行固体渗碳20 h后淬火)蝶状马氏体的几种形貌。根据马氏体晶体学和相变力矩原理,提出了蝶状马氏体的形成机理,并用它对蝶状马氏体的特性进行了合理的解释;同时发现蝶状马氏体只发生在马氏体比容大、迁移激活能高而导致形核和核长大困难的合金里。当形核困难时,尤其是在压力场下,"伴生核"相变的形核功和核长大功较低,比"普通核"相变更容易发生。核长大功高的合金,当粗大的马氏体片因过高的应变能而停止长大时,可以通过两种方式继续相变:1)在粗马氏体片一侧,沿另一个惯习面长出分支;2)发生"伴生核"相变,在残留的奥氏体中形成蝶状马氏体。     

铁基马氏体的界面形核与长大SCIEI

对分布在Fe-C,Fe-Ni-C及Fe-Cr-Mn-Mo-C合金中奥氏体晶粒界及孪晶界上的马氏体进行了观察分析。结果发现,马氏体易于在奥氏体晶粒界及孪晶界优先形核,并易于沿这些界面长大;在混合马氏体组织中,其界面优先形成的是片状马氏体或蝶状马氏体。     

马氏体相变研究的最新进展(十二)

正8.4隐晶马氏体组织及形成高碳钢或过共析钢的正常淬火是在Ac1~Accm之间加热,得到奥氏体+未溶碳化物两相状态,淬火后得到隐晶马氏体组织。在光学显微镜下观察,除了卵石状未溶碳化物外,看不到马氏体的真实面貌。即未溶碳化物分布在马氏体基体上。其淬火硬度较高,性能较好,是工具钢、轴承钢等通常采用的淬火     

马氏体相变理论研究的最新进展

马氏体相变的切变机制存在误区,研究马氏体相变的形核、长大、组织形貌及亚结构等具有重要理论价值和实际意义。本文综合整理了近年来马氏体相变试验研究的新成果,指出马氏体在晶界、相界面、位错等缺陷处形核,并非切变形核;发现板条状马氏体中存在层错亚结构。位错、孪晶亚结构的形成也非切变所致;马氏体组织形貌的演化与应变能有密切关系;马氏体表面浮凸是相变比体积增大所致,N型切变缺乏试验依据。     

ZGMn8CrMo铸钢冲击磨损表层马氏体相变研究

应用透射电镜分析方法,分层研究了经3.0 J/cm2、6 000次冲击磨料磨损后ZGMn8CrMo铸钢试样表层的微观组织和结构.结果表明,在表面层深6 mm范围内,ZGMn8CrMo铸钢发生了应变诱发马氏体相变,其相变机理为:随积累冲击能量的提高,材料的应变量增加,奥氏体基体依次发生位错、层错、孪晶并在孪晶表面形成马氏体晶胚并长大的马氏体相变过程.     

马氏体相变研究的最新进展(十一)

<正>8马氏体组织形貌的形成马氏体组织形貌形形色色,十分复杂。受钢中的含碳量、合金元素种类及含量、奥氏体化温度、冷却速度和转变温度等多种因素影响。8.1马氏体组织呈现不同形貌的学说以往用切变机制解释马氏体的组织形貌的形成,有"奥氏体-马氏体强度"学说,"滑移、孪生的临界切应力"学说等,均不正确。钢中的碳含量是影响马氏体组织形貌的重要因     

低碳马氏体形成机理的探讨

详尽地探讨了铁合金中奥氏体发生"相内分解"的可能性,以及碳原子的集析在低碳马氏体相变中的重要作用。提出"小角界面束状机制",以阐明低碳马氏体的形成。对低碳淬火钢中,为什么薄板晶的厚度相近,各薄板晶之间为何生成厚度基本相同的残留奥氏体薄膜,在块区内的板状晶为什么是K-S关系和N-W关系交替出现,各板状晶相互间的取向差为何是小角差,而相邻块区之间成孪晶关系,以及低碳马氏体的显微组织特征等问题进行了全面的解释。论证了在低碳马氏体相变过程中的确需要依靠"相内分解",在高碳奥氏体旁边形成低碳区,通过改变薄板晶的晶体取向来降低系统应变能。     

MECHANISM OF INTERGRANULAR FRACTURE OF AS-QUENCHED MARTENSITE IN HIGH CARBON STEELS

提出马氏体沿晶断裂机制:粗大奥氏体晶粒转变为马氏体时,以晶粒为体积膨胀单元,必然产生不均匀应变,在晶界区形成显微局部应力,甚至产生应力集中,削弱晶界结合,有时出现微裂缝,在淬火第一类应力(或外力)作用下,形成沿原奥氏体晶界扩展的沿晶裂纹和冰糖状断口。     

35CrMnSiA钢片状马氏体和贝氏体TEM研究

利用透射电镜对35CrMnSiA钢中的片状马氏体和贝氏体特征进行了研究.结果表明,35CrMnSiA钢中的马氏体为片状孪晶马氏体,孪生面为(112).在马氏体孪晶形成时,中脊快速切变应力诱发两侧马氏体的形成,并与两侧马氏体保持孪晶关系以降低形核功及应变能.分析讨论了平行排列的片状马氏体的形成机理,35CrMnSiA钢中片状马氏体的硅含量高于贝氏体的硅含量,贝氏体相变属于扩散型相变.     

高碳铁合金马氏体的特征

应用透射电子显微术研究了1.03％C铁合金中片状马氏体的一些特征。此合金中片状马氏体的惯习面接近{224}_f。观察了马氏体片的形貌和分布,马氏体片的聚合和弯曲,马氏体的亚结构,以及残留的过冷奥氏体的亚结构。讨论了马氏体的形核与长大机制。     

淬火-配分处理对二次淬火时钢中残留奥氏体分解转变的影响

对0.26C-1.72Si-1.56Mn钢进行了不同碳配分时间的淬火-配分(Q-P)处理,并研究了其组织,特别是二次淬火中奥氏体的分解转变。结果表明:Q-P处理后都形成了板条马氏体+二次淬火组织,且二次淬火组织中都存在孪晶马氏体;碳配分时间在10~300 s范围内,Q-P处理后残留奥氏体中的C含量均高于1.0wt%,残留奥氏体的含量不低于11%(体积分数),有利于钢韧性的改善;初次淬火后未转变奥氏体的形态和尺寸是影响其稳定性的关键因素,初次马氏体板条界膜状奥氏体容易形成残留奥氏体;相对于块状未转变奥氏体,条状未转变奥氏体容易形成二次淬火马氏体及片状残留奥氏体。     

马氏体相变过程中原子的位移

研究马氏体相变中原子的位移方式具有重要理论意义。本文从理论上综合分析了奥氏体转变为马氏体过程中原子的移动方式。奥氏体转变为马氏体时,在相变驱动力作用下,原子主要是按照K-S位向关系从奥氏体晶格中直接转移到马氏体晶格上去的。当γ→α马氏体时,以晶体缺陷为起点出现涨落,原子无扩散的,集体协同位移,进行了晶格参数的调整,完成γfcc→αbcc-M的晶格重构。原子移动距离远远小于一个原子间距,比K-S切变位移小一个数量级,耗能小。奥氏体转变为马氏体将产生应变能,为了调整应变能和适应新旧相晶格匹配,而形成相变位错、层错或相变孪晶等晶体缺陷以调整应变能,从而完成马氏体晶格重构。切变位移"理论"是错误的。     

超超临界机组转子钢FB2持久性能和组织演变研究

以FB2转子钢为研究对象,通过高温持久试验、金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等研究手段,研究了FB2转子钢在630℃下的持久性能及组织演变规律。结果表明：FB2转子钢为回火马氏体组织,原奥氏体晶界与晶内均析出了大量细小M23C6碳化物。持久实验中在应力作用下,随时间延长,马氏体板条发生分解逐渐变宽,位错密度下降,M23C6碳化物在原奥氏体晶界和马氏体板条边界上逐渐长大,Laves相逐渐在原奥氏体晶界上析出长大,并聚集成链状分布。微观组织结构的变化会显著影响高温持久性能,但FB2转子钢最长断裂点仍能满足630℃、10⁵ h持久应力不小于100 MPa的要求。     

压下变形参数对超高强钢再结晶规律的影响

以一种超高强钢为研究对象,对其进行了热力学计算分析和热模拟压下实验,采用金相组织和扫描形貌分析等手段,研究了压下变形参数对超高强钢再结晶的影响规律。研究结果表明：变形速率越大,变形温度越低,实验钢动态再结晶越不容易发生;变形温度为950 ℃,变形速率为0.1 s-1时,真应变为0.1,奥氏体晶粒尺寸为6524 μm;真应变为05时,稳态连续再结晶形成的奥氏体沿着原来奥氏体向晶内长大,尺寸较为均匀,晶粒细化到4821 μm;真应变为08时,发生非连续再结晶,晶粒细化到3045 μm,呈现多边形等轴状。     

钢中马氏体形貌的变化规律

采用QAUENTA- 400环扫电镜和JEM- 2100透射电镜观察了Fe-C合金和一些工业用钢的马氏体形貌.结果表明,马氏体的二维形态有板条状、片状、蝶状、薄片状、针状、凸透镜状等;而三维立体形态相应为宽片状、长片状、扁针状等.钢的碳含量、合金元素及其含量是马氏体形貌的重要影响因素.认为马氏体相变时的体积应变能是导致...