鋼(gang)加熱奧氏體化(hua)后(hou),以(yi)一定的(de)(de)速度(du)冷卻(que)下來,獲得期望的(de)(de)組織(zhi)和性能,這(zhe)是鋼(gang)熱處(chu)理的(de)(de)主要(yao)(yao)目的(de)(de)。因此,鋼(gang)自高溫奧氏體狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)冷卻(que)過程(cheng)是鋼(gang)熱處(chu)理的(de)(de)又一個重(zhong)要(yao)(yao)過程(cheng)。
鋼自(zi)高溫(wen)奧氏體狀(zhuang)態冷卻(que)過程中將(jiang)發(fa)生奧氏體的組織(zhi)轉變(bian)(bian)。不(bu)同的冷卻(que)速度可以獲得不(bu)同的轉變(bian)(bian)產物(wu)及不(bu)同的性(xing)能。
到目前為止,一(yi)般(ban)的(de)觀點是(shi)認為鋼在冷卻時(shi),依冷卻速度不同,可以發生三(san)種類型的(de)組織轉變,即珠光體(ti)型轉變、貝(bei)氏(shi)體(ti)型轉變和馬氏(shi)體(ti)型轉變。
一(yi)、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。
在馬氏體(ti)不銹鋼中,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. 如同在加熱轉變時一樣,鉻會減緩碳的擴散作用(yong)。
2. 鉻的存(cun)在增加了(le)原子(zi)間的結合(he)力而降低了(le)鐵原子(zi)的潔動(dong)能力,使鐵原子(zi)的自擴散變慢(man)。
3. 鉻是強碳化(hua)物形(xing)成元素,所以,在珠光體(ti)形(xing)成過(guo)程(cheng)中,還(huan)有鉻本身(shen)的(de)擴散過(guo)程(cheng),鉻本身(shen)的(de)擴散是緩慢的(de)。
所以,馬氏(shi)(shi)體不銹鋼發(fa)生(sheng)珠光(guang)體轉(zhuan)變(bian)(bian)時,由(you)于(yu)鉻(ge)的存(cun)在,使這個(ge)轉(zhuan)變(bian)(bian)變(bian)(bian)得(de)(de)困難了,或(huo)者說(shuo),馬氏(shi)(shi)體不銹鋼高溫(wen)奧氏(shi)(shi)體顯得(de)(de)穩定了。以至于(yu)在實際熱處(chu)理時,即(ji)便較慢的冷(leng)卻(que)速度(du)冷(leng)卻(que),也不會像碳鋼那(nei)樣容(rong)易發(fa)生(sheng)珠光(guang)體轉(zhuan)變(bian)(bian)。結(jie)果使奧氏(shi)(shi)體能保留到較低的溫(wen)度(du)。
鉻的(de)加入對馬(ma)氏體(ti)(ti)不銹鋼冷(leng)卻轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)的(de)另一個影(ying)響是(shi)對奧(ao)氏體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)圖(tu)(tu)形狀的(de)改變(bian)(bian)(bian)(bian),主要體(ti)(ti)現在兩(liang)個方面。一是(shi)使珠光體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)區和中溫(wen)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)區(貝氏體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)區)分離;二是(shi)使轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)圖(tu)(tu)右(you)移,這是(shi)奧(ao)氏體(ti)(ti)穩定的(de)一個表現。圖(tu)(tu)4-9是(shi)3Cr13鋼等溫(wen)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)曲線圖(tu)(tu)。

當然,圖(tu)4-9所示(shi)曲線圖(tu)還應考慮其他一些合金(jin)元素的影(ying)響效果。
關于(yu)珠(zhu)(zhu)光體(ti)強(qiang)度,許(xu)多研究結(jie)果表明(ming),珠(zhu)(zhu)光體(ti)的強(qiang)度主要(yao)決定于(yu)片(pian)間(jian)距(ju)(ju),片(pian)間(jian)距(ju)(ju)越(yue)小(xiao)強(qiang)度越(yue)高(gao)。而片(pian)間(jian)距(ju)(ju)又主要(yao)取決于(yu)珠(zhu)(zhu)光體(ti)的轉變(bian)溫度,轉變(bian)溫度越(yue)低(di)則片(pian)間(jian)距(ju)(ju)越(yue)小(xiao)。鉻(ge)元素的加(jia)入(ru)提高(gao)了(le)(le)共析溫度,實際上增加(jia)了(le)(le)給定等溫溫度下的過冷度,即(ji)增加(jia)了(le)(le)相變(bian)驅(qu)動力,使片(pian)間(jian)距(ju)(ju)變(bian)小(xiao)。從這一理論來說,馬氏體(ti)不銹鋼轉變(bian)的珠(zhu)(zhu)光體(ti)片(pian)間(jian)距(ju)(ju)應較小(xiao),故(gu)珠(zhu)(zhu)光體(ti)強(qiang)度會(hui)有(you)所提高(gao)。
二、貝氏體轉變(中溫轉變)
根據鋼(gang)的(de)(de)熱處理原(yuan)理,高(gao)溫(wen)奧(ao)氏(shi)體過冷到中(zhong)溫(wen)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)區(qu)(一般在(zai)550~200℃,依(yi)(yi)鋼(gang)成(cheng)分(fen)不(bu)(bu)同(tong)(tong)而異),會發生中(zhong)溫(wen)轉(zhuan)(zhuan)變(bian),也(ye)叫貝(bei)氏(shi)體轉(zhuan)(zhuan)變(bian)。依(yi)(yi)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)溫(wen)度的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong),形(xing)成(cheng)的(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)產物(wu)的(de)(de)形(xing)態也(ye)不(bu)(bu)同(tong)(tong)。在(zai)中(zhong)溫(wen)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)上(shang)部(bu)溫(wen)度區(qu)形(xing)成(cheng)的(de)(de)叫上(shang)貝(bei)氏(shi)體呈(cheng)束條(tiao)狀(zhuang),在(zai)下部(bu)溫(wen)度區(qu)形(xing)成(cheng)的(de)(de)叫下貝(bei)氏(shi)體呈(cheng)針狀(zhuang)。由于組織(zhi)形(xing)態不(bu)(bu)同(tong)(tong),在(zai)性能上(shang)也(ye)有差異。
對于奧氏體的中溫(wen)轉變,一般認為有以(yi)下特點。
1. 中溫轉變開始前,奧氏體(ti)中的(de)碳和合(he)金元(yuan)素(su)已發生了不均勻的(de)分布,在含碳較(jiao)低的(de)具有合(he)適合(he)金元(yuan)素(su)濃度的(de)區域,會形成α鐵晶(jing)核,一部分還(huan)會長大。
2. γ→α的轉(zhuan)變是按馬氏體轉(zhuan)變方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)的,發生鐵原(yuan)子的點陣改(gai)組,每個(ge)鐵原(yuan)子只能進(jin)行(xing)較(jiao)小的位移,而不能進(jin)行(xing)擴散(san)。
3. 在y→α轉(zhuan)變(bian)的(de)同時,碳(tan)的(de)活動(dong)方式是有的(de)通過相(xiang)(xiang)界面自y相(xiang)(xiang)向α相(xiang)(xiang)擴(kuo)散(san),也有的(de)在α相(xiang)(xiang)內沉淀為碳(tan)化物。而合金元素本身(shen)在轉(zhuan)變(bian)過程(cheng)中沒有擴(kuo)散(san)。
鉻元素在貝(bei)氏體轉變過程中,不(bu)會發揮(hui)像在珠光體轉變中的(de)那些作用,只能對中溫(wen)轉變中碳的(de)擴(kuo)散產生(sheng)一定的(de)阻(zu)礙(ai)作用,使貝(bei)氏體形成(cheng)速度減緩。
合金(jin)元素(su)對貝氏(shi)體(ti)性(xing)能的影(ying)響,概括如下:
1. 上(shang)貝氏體的(de)強度和(he)韌性(xing)主要決定于鐵(tie)素(su)體條片的(de)平均寬度和(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物的(de)大小、分布、性(xing)質。由于上(shang)貝氏體中(zhong)的(de)鐵(tie)素(su)體固溶碳(tan)(tan)量不多,位錯密度較小,因此,碳(tan)(tan)的(de)固溶強化(hua)(hua)和(he)位錯強化(hua)(hua)作(zuo)用(yong)不明顯。
2. 下貝(bei)氏(shi)體(ti)的(de)(de)強度(du)(du)、韌性(xing)主(zhu)要(yao)取決于碳化物的(de)(de)數量(liang)、分散度(du)(du)和位錯密度(du)(du),因此(ci),下貝(bei)氏(shi)體(ti)具有(you)(you)較好的(de)(de)強度(du)(du)、塑韌性(xing)。雖(sui)然下貝(bei)氏(shi)體(ti)內鐵素體(ti)固(gu)溶碳量(liang)有(you)(you)所變化,但下貝(bei)氏(shi)體(ti)的(de)(de)強度(du)(du)并(bing)不主(zhu)要(yao)決定(ding)于碳的(de)(de)固(gu)溶強化。
因此,可認為(wei),形成碳(tan)化物的元素鉻在貝氏體中,應是通(tong)過對碳(tan)化物影響(xiang)來體現對其(qi)性能的作(zuo)用。
三、馬氏體轉(zhuan)變
對于馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼,通過淬火(huo)獲得(de)馬(ma)氏(shi)體(ti),再經(jing)過回火(huo)獲得(de)回火(huo)馬(ma)氏(shi)體(ti)(低(di)溫回火(huo))或索氏(shi)體(ti)(高溫回火(huo)),并獲得(de)要(yao)(yao)求(qiu)的性能。所以,馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼熱處理的淬火(huo),即奧氏(shi)體(ti)向(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)的轉變更(geng)具有重要(yao)(yao)意義(yi)。
如前(qian)所述,馬氏(shi)(shi)體不銹鋼由于鉻等(deng)合(he)金元素的作(zuo)用,使奧氏(shi)(shi)體更穩定了,不易發生(sheng)向珠光體和貝氏(shi)(shi)體的轉變(bian),這就為(wei)其(qi)獲(huo)得(de)馬氏(shi)(shi)體組織提供了有利條件(jian)。
要(yao)得(de)到(dao)淬火馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti),必(bi)須以大于臨界(jie)冷卻速度的(de)冷卻方式冷卻奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti),冷卻到(dao)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變開(kai)始溫(wen)度(Ms)以下(xia)。馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變是在不(bu)斷(duan)冷卻過程中進行的(de)。溫(wen)度下(xia)降停(ting)止(zhi),則馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變停(ting)滯(zhi)、終止(zhi),并且冷卻到(dao)室溫(wen)以下(xia),有的(de)甚至冷卻到(dao)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變終止(zhi)溫(wen)度(Mf),還會有未轉(zhuan)(zhuan)變的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)保(bao)持下(xia)來,這部分奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)被稱(cheng)為殘留奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)。
1. 馬氏體轉變特(te)點
奧氏體(ti)向(xiang)(xiang)馬(ma)氏體(ti)的(de)轉(zhuan)變(bian)(bian)與向(xiang)(xiang)珠光體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)和向(xiang)(xiang)貝(bei)氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)是不同的(de)。馬(ma)氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)主要有以(yi)下特點。
①. 馬氏體(ti)轉變時,與母相(xiang)奧氏體(ti)保持共(gong)格(ge)關系(xi),在磨光的表面上有浮凸現(xian)象。
②. 馬氏(shi)(shi)體和(he)母相奧(ao)氏(shi)(shi)體間存在嚴(yan)格的(de)結晶學(xue)關系,兩相間存在位向關系。
③. 馬氏體(ti)總是(shi)沿著母相(xiang)奧氏體(ti)中一定的面(mian)形成,常稱慣習(xi)面(mian)。
④. 馬(ma)氏體形成之后,原(yuan)奧氏體中的(de)(de)碳原(yuan)子(zi)會(hui)自然進入馬(ma)氏體的(de)(de)間(jian)隙位置中。
⑤. 馬(ma)氏體(ti)相變獲得的(de)體(ti)心立方晶格是(shi)在切變過程中形成(cheng)的(de),這種切變可能是(shi)滑(hua)移或孿晶,同(tong)時在馬(ma)氏體(ti)內(nei)部留下晶體(ti)缺陷(亞結構(gou))。
⑥. 奧(ao)氏(shi)體向馬氏(shi)體的轉變是非擴散性的,不發生元素(su)濃度變化。
⑦. 馬氏(shi)體轉變(bian)(bian)只有在轉變(bian)(bian)溫(wen)(wen)度低于(yu)鋼(gang)中新舊兩相(α相和γ相)自由能相等的臨界溫(wen)(wen)度時(shi),才會存(cun)在“無(wu)擴(kuo)散相變(bian)(bian)驅動力”,促進馬氏(shi)體形成,溫(wen)(wen)度越(yue)低,這個(ge)驅動力越(yue)大(da),馬氏(shi)體轉變(bian)(bian)越(yue)容易進行。
⑧. 生(sheng)成(cheng)的馬氏(shi)體不能(neng)越過母相奧氏(shi)體的晶界。
⑨. 合金元素對馬(ma)氏(shi)體相變(bian)點有不(bu)同的影響,如鉻、鉬、鎳等使Ms 點下降,鈷、鋁等使M、點上(shang)升。見(jian)圖4-10。當(dang)然(ran),也有的學(xue)者對馬(ma)氏(shi)體轉(zhuan)變(bian)有不(bu)同見(jian)解,對馬(ma)氏(shi)體無擴散性(xing)轉(zhuan)變(bian)提(ti)出質疑。

2. 馬氏體形態、亞結(jie)構(gou)和強韌度
在鋼的使用(yong)中,要(yao)求強(qiang)韌性時,應獲得的最基(ji)本、最主要(yao)的組(zu)(zu)織(zhi)就是馬氏體。鋼的強(qiang)韌性與馬氏體的形態,內部顯微組(zu)(zu)織(zhi)及亞結構有關(guan)。
①. 馬氏體的(de)形態是指馬氏體基本單(dan)元晶體的(de)幾何外形
根據(ju)研究,有的學者將(jiang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)形態分成五類:即板條狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)、針狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)、蝴蝶狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)、薄板狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)、e'馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。對于馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼來說,最常見的是前(qian)兩(liang)類,即板條狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)和針狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。
板(ban)(ban)(ban)條(tiao)狀(zhuang)馬氏(shi)體(ti)(有的(de)(de)稱(cheng)塊狀(zhuang)馬氏(shi)體(ti))單元晶(jing)體(ti)的(de)(de)立體(ti)外形是長條(tiao)狀(zhuang),利(li)用(yong)透射電鏡及(ji)電子衍射技術分析(xi)時(shi),可(ke)見一(yi)條(tiao)狀(zhuang)馬氏(shi)體(ti)單元,實際上(shang)是由許多更為(wei)細小的(de)(de)板(ban)(ban)(ban)條(tiao)晶(jing)大致上(shang)按同一(yi)方位排列而(er)成(cheng)的(de)(de)。這種板(ban)(ban)(ban)條(tiao)晶(jing)體(ti)在一(yi)般光學(xue)顯(xian)微鏡下看不出(chu)來。板(ban)(ban)(ban)條(tiao)狀(zhuang)馬氏(shi)體(ti)常出(chu)現在含碳(tan)量較低的(de)(de)碳(tan)鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)。
針(zhen)(zhen)狀馬(ma)氏(shi)體(ti)(有(you)的(de)稱透(tou)鏡(jing)狀馬(ma)氏(shi)體(ti)、片狀馬(ma)氏(shi)體(ti))的(de)單(dan)元晶體(ti)的(de)立(li)體(ti)外形(xing)是(shi)透(tou)鏡(jing)狀,是(shi)以(yi)單(dan)個馬(ma)氏(shi)體(ti)晶體(ti)形(xing)式出現的(de),在(zai)(zai)顯(xian)微鏡(jing)下(xia)呈多(duo)向(xiang)分布。在(zai)(zai)實用鋼(gang)中(zhong),針(zhen)(zhen)狀馬(ma)氏(shi)體(ti)一般(ban)都(dou)很細(xi),在(zai)(zai)光學(xue)顯(xian)微鏡(jing)下(xia)不具(ju)有(you)明顯(xian)的(de)組織(zhi)特(te)征。針(zhen)(zhen)狀馬(ma)氏(shi)體(ti)多(duo)出現在(zai)(zai)碳(tan)量較高的(de)碳(tan)鋼(gang)、合(he)金鋼(gang)、馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)。
②. 馬氏體的(de)亞結構實質是(shi)指馬氏體內存在的(de)晶體缺陷
在(zai)(zai)電(dian)子顯微鏡下(xia)觀察,板(ban)條狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)內(nei)部存(cun)在(zai)(zai)的缺陷(xian)是以(yi)高(gao)密(mi)(mi)度(du)的位(wei)錯為主,用電(dian)鏡測定位(wei)錯密(mi)(mi)度(du)為0.3x1012/c㎡~0.9x102/c㎡;晶體(ti)內(nei)大都是密(mi)(mi)度(du)很高(gao)的位(wei)錯線。所以(yi),習慣上稱(cheng)板(ban)條狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)叫位(wei)錯馬(ma)氏體(ti)。
針狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)體內部存(cun)在的(de)(de)缺陷以孿晶(jing)為(wei)主,在電子顯微鏡下(xia)顯示(shi)出(chu)其亞結(jie)構為(wei)細的(de)(de)李晶(jing)(寬距(ju)約為(wei)5nm).所(suo)以,也有的(de)(de)稱針狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)體為(wei)李晶(jing)馬(ma)氏(shi)體。
應該指出(chu),馬(ma)(ma)氏(shi)體的亞結構(gou)很復雜,已發(fa)現,板條狀馬(ma)(ma)氏(shi)體內有細的李晶存在,在針狀馬(ma)(ma)氏(shi)體內也有高密(mi)度的位錯。
③. 馬氏體的強韌性
關于馬(ma)氏體的(de)強韌性及(ji)其影(ying)響因(yin)素(su)等問(wen)(wen)題,是許多學者關注(zhu)和(he)著力研(yan)究的(de)課題。這是一(yi)個(ge)復雜(za)的(de)問(wen)(wen)題,要完(wan)整(zheng)地說明其本質和(he)區分各種因(yin)素(su)的(de)作(zuo)用仍然是困難的(de),而且各學派還存在一(yi)些(xie)不同的(de)觀點。
a. 馬氏體的強度
較(jiao)早期的(de)(de)(de)一些研究認為:碳(tan)及合金元素的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶作用是(shi)強(qiang)化(hua)(hua)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)原(yuan)因。特別(bie)是(shi)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)和強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)與(yu)碳(tan)含量的(de)(de)(de)增(zeng)加成(cheng)正比。似(si)乎說明碳(tan)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶強(qiang)化(hua)(hua)是(shi)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)主要原(yuan)因。碳(tan)作為溶質原(yuan)子嵌入α-Fe晶格(ge)的(de)(de)(de)八面(mian)體(ti)(ti)間謝中,使晶格(ge)產生(sheng)畸(ji)變(bian)(bian),造成(cheng)強(qiang)硬(ying)化(hua)(hua)效應(ying)。近(jin)期的(de)(de)(de)一些研究結(jie)果表(biao)明,馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)強(qiang)度(du)隨碳(tan)含量增(zeng)加而(er)提(ti)高(gao)(gao)是(shi)因為碳(tan)提(ti)高(gao)(gao)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)相變(bian)(bian)時的(de)(de)(de)位(wei)錯(cuo)密度(du)的(de)(de)(de)結(jie)果。位(wei)錯(cuo)密度(du)越(yue)高(gao)(gao),金屬(shu)抵(di)抗塑性變(bian)(bian)形的(de)(de)(de)能力就越(yue)大。
馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)強(qiang)度還與(yu)原(yuan)始奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)晶粒大小(xiao)有關。如(ru)果(guo)原(yuan)始奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶粒細小(xiao),則轉變(bian)成的(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)領(ling)域及(ji)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)片也細小(xiao),更多的(de)(de)界(jie)面阻礙了(le)晶粒受力時滑移帶的(de)(de)運(yun)動。還有的(de)(de)解(jie)釋(shi)說原(yuan)始奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶粒小(xiao),在馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)變(bian)時,會提高(gao)位錯密度而使馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)強(qiang)度增加。
綜上(shang)觀點,可(ke)總結為(wei):淬火馬(ma)氏(shi)(shi)體的高強(qiang)度(du)是碳(tan)和合(he)(he)金元素固溶(rong)強(qiang)化(hua)、馬(ma)氏(shi)(shi)體條片周界及馬(ma)氏(shi)(shi)體內位錯(cuo)密度(du)的綜合(he)(he)貢獻結果。
b. 馬氏體的韌性
馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)與含碳(tan)(tan)量有(you)關(guan),低碳(tan)(tan)(C≤0.4%)馬氏(shi)體(ti)(ti)具有(you)較好的(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)性(xing),隨著含碳(tan)(tan)量的(de)(de)增加(jia),韌(ren)(ren)(ren)性(xing)顯(xian)(xian)著下降(jiang)。韌(ren)(ren)(ren)性(xing)與碳(tan)(tan)的(de)(de)關(guan)系,本(ben)質(zhi)是碳(tan)(tan)對馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)形態(tai)和(he)亞(ya)結(jie)構的(de)(de)影響結(jie)果。研(yan)究表(biao)明,馬氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)韌(ren)(ren)(ren)性(xing)與馬氏(shi)體(ti)(ti)形態(tai)和(he)亞(ya)結(jie)構有(you)明顯(xian)(xian)的(de)(de)關(guan)系。馬氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)孿晶馬氏(shi)體(ti)(ti)比例越(yue)大,其韌(ren)(ren)(ren)性(xing)下降(jiang)也(ye)越(yue)大。
有(you)試驗證明,在相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)屈服強(qiang)度下,位錯型馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)斷裂(lie)(lie)(lie)韌性(xing)(xing)比孿(luan)(luan)晶(jing)(jing)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)高(gao)得多。在相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度條(tiao)件下,條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)斷裂(lie)(lie)(lie)制性(xing)(xing)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于(yu)針狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti),并(bing)且,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)還(huan)隨著板條(tiao)寬(kuan)度和領(ling)域(yu)大(da)小的(de)(de)(de)(de)(de)減小而(er)增加。經(jing)進(jin)一步研究和分析(xi)認(ren)為,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)位錯亞結構可動性(xing)(xing)較孿(luan)(luan)晶(jing)(jing)大(da),由(you)于(yu)位錯的(de)(de)(de)(de)(de)運動能緩和局部地(di)區的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力集中,延緩裂(lie)(lie)(lie)紋形(xing)(xing)核,即使存有(you)微(wei)裂(lie)(lie)(lie)紋,也會削減裂(lie)(lie)(lie)紋尖的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)力峰值。這當然對馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)有(you)利。還(huan)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)認(ren)為,板條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)在原(yuan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒內部排列成束狀(zhuang),說明產(chan)(chan)生馬(ma)民體(ti)(ti)(ti)相(xiang)變(bian)(bian)時,晶(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)間不發(fa)生相(xiang)互(hu)撞(zhuang)擊(ji)作(zuo)(zuo)用,所以不會產(chan)(chan)生顯微(wei)裂(lie)(lie)(lie)紋。而(er)孿(luan)(luan)昌(chang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)態呈(cheng)片狀(zhuang),馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)變(bian)(bian)時,片與(yu)片之間的(de)(de)(de)(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)作(zuo)(zuo)用會促進(jin)顯微(wei)裂(lie)(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生。
在探討(tao)馬(ma)氏體強韌性問題時,應(ying)指(zhi)出:馬(ma)氏體的強韌性不應(ying)孤立地看(kan)做(zuo)是哪(na)一種(zhong)因素(su)作用(yong)(yong)的結果,而與合金成分(fen)、固溶強化(hua)作用(yong)(yong)、馬(ma)氏體形(xing)(xing)成方(fang)式、馬(ma)氏體形(xing)(xing)態及亞結構等多(duo)種(zhong)因素(su)都有(you)密切(qie)的關聯。
通過(guo)對奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)向(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變理論(lun)及轉(zhuan)變馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)特(te)性的(de)(de)了解,可知由于鉻的(de)(de)存在,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼在淬火時,由奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)向(xiang)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變過(guo)程中(zhong)與(yu)碳鋼相比(bi),具有一些特(te)殊(shu)之處。
(1) 鉻等合金元素的(de)存在,使奧氏體(ti)穩(wen)定性增(zeng)強,在冷(leng)(leng)卻過程中不易發生(sheng)珠(zhu)光體(ti)轉變和貝氏體(ti)轉變,在較緩慢的(de)冷(leng)(leng)卻條件(jian)下,仍可發生(sheng)馬(ma)(ma)氏體(ti)轉變。所(suo)以,馬(ma)(ma)氏體(ti)不銹鋼在油(you)冷(leng)(leng)、風冷(leng)(leng),甚至(zhi)于(yu)空冷(leng)(leng)條件(jian)下,均可獲(huo)得淬(cui)火馬(ma)(ma)氏體(ti)組織。
(2) 合金元素使奧氏體(ti)(ti)穩定化的另一個影響是(shi),馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)淬火(huo)后(hou),會(hui)存在未進行轉變的殘留奧氏體(ti)(ti)。這(zhe)使得馬(ma)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)淬火(huo)后(hou),與同等含碳(tan)量的碳(tan)鋼(gang)相比,淬火(huo)硬(ying)度略有下(xia)降。
(3) 馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)的(de)淬透性高于碳鋼(gang),使得(de)較大(da)(da)尺寸(cun)的(de)零(ling)件也能獲得(de)淬火馬氏體組(zu)(zu)織(zhi),保證大(da)(da)截(jie)面零(ling)件也能得(de)到均勻的(de)組(zu)(zu)織(zhi)和良好的(de)性能。
(4) 馬氏體不銹鋼中,因(yin)含(han)有較多(duo)的(de)難(nan)溶合金碳(tan)化(hua)物,特別是當碳(tan)含(han)量較高時,碳(tan)化(hua)物會保留在淬火組織中,可明顯提高材料的(de)硬度和耐磨(mo)性(xing)能(neng)。

