鋼(gang)(gang)加熱奧氏(shi)(shi)體化后,以一定的(de)速度冷卻(que)下來,獲得期(qi)望的(de)組(zu)織(zhi)和性能,這是鋼(gang)(gang)熱處理的(de)主要目(mu)的(de)。因此,鋼(gang)(gang)自高溫奧氏(shi)(shi)體狀態(tai)的(de)冷卻(que)過程是鋼(gang)(gang)熱處理的(de)又一個重要過程。
鋼自高溫奧氏(shi)(shi)體狀態冷卻(que)過程中將發生奧氏(shi)(shi)體的(de)組織轉變。不(bu)同的(de)冷卻(que)速(su)度(du)可(ke)以獲(huo)得不(bu)同的(de)轉變產物及不(bu)同的(de)性能。
到(dao)目前為止,一(yi)般的觀點是(shi)認為鋼在冷(leng)卻(que)時,依冷(leng)卻(que)速(su)度不(bu)同,可(ke)以發(fa)生三(san)種類型(xing)的組織轉變,即(ji)珠光體(ti)型(xing)轉變、貝氏體(ti)型(xing)轉變和馬(ma)氏體(ti)型(xing)轉變。
一、珠光體型轉(zhuan)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(zhuan)變時一樣,鉻(ge)會減(jian)緩碳的擴散(san)作(zuo)用。
2. 鉻的存在(zai)增加了原(yuan)子間的結(jie)合力(li)而降低了鐵(tie)原(yuan)子的潔動能力(li),使鐵(tie)原(yuan)子的自擴散變慢。
3. 鉻(ge)是強碳化物形(xing)成元素(su),所(suo)以,在珠光體形(xing)成過(guo)程中,還有鉻(ge)本(ben)身的擴散過(guo)程,鉻(ge)本(ben)身的擴散是緩慢的。
所以,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)發(fa)生(sheng)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)時(shi),由于鉻的存在,使這個轉(zhuan)變(bian)變(bian)得(de)困難了,或者說,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)高溫奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)顯(xian)得(de)穩定了。以至于在實際熱處理時(shi),即便較(jiao)慢的冷卻(que)速度(du)冷卻(que),也不(bu)(bu)會像(xiang)碳鋼(gang)(gang)那樣(yang)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)。結果使奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)能保(bao)留到(dao)較(jiao)低的溫度(du)。
鉻的(de)加入對馬氏體(ti)不(bu)銹鋼冷卻轉(zhuan)變(bian)(bian)的(de)另一(yi)個(ge)影響是(shi)對奧氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)圖(tu)(tu)形狀的(de)改變(bian)(bian),主要體(ti)現在兩個(ge)方(fang)面。一(yi)是(shi)使珠光體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)區和中(zhong)溫轉(zhuan)變(bian)(bian)區(貝氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)區)分(fen)離;二(er)是(shi)使轉(zhuan)變(bian)(bian)圖(tu)(tu)右(you)移,這(zhe)是(shi)奧氏體(ti)穩(wen)定的(de)一(yi)個(ge)表現。圖(tu)(tu)4-9是(shi)3Cr13鋼等溫轉(zhuan)變(bian)(bian)曲線(xian)圖(tu)(tu)。
當然(ran),圖4-9所示曲線圖還應考慮其(qi)他(ta)一些合金元素(su)的影響效果(guo)。
關于(yu)(yu)珠(zhu)光體(ti)(ti)強度(du)(du),許(xu)多研究結果表明,珠(zhu)光體(ti)(ti)的強度(du)(du)主(zhu)要(yao)決定于(yu)(yu)片(pian)間距(ju),片(pian)間距(ju)越(yue)小強度(du)(du)越(yue)高。而片(pian)間距(ju)又主(zhu)要(yao)取決于(yu)(yu)珠(zhu)光體(ti)(ti)的轉變溫(wen)度(du)(du),轉變溫(wen)度(du)(du)越(yue)低則(ze)片(pian)間距(ju)越(yue)小。鉻元素(su)的加(jia)入提(ti)高了(le)共析溫(wen)度(du)(du),實際(ji)上增加(jia)了(le)給定等溫(wen)溫(wen)度(du)(du)下的過冷度(du)(du),即增加(jia)了(le)相變驅動力,使片(pian)間距(ju)變小。從這(zhe)一理論來(lai)說,馬氏體(ti)(ti)不銹鋼轉變的珠(zhu)光體(ti)(ti)片(pian)間距(ju)應較小,故珠(zhu)光體(ti)(ti)強度(du)(du)會有所(suo)提(ti)高。
二、貝氏體轉(zhuan)變(中溫轉(zhuan)變)
根據(ju)鋼的(de)熱處理(li)原(yuan)理(li),高溫(wen)奧氏體過冷到中(zhong)溫(wen)轉(zhuan)變(bian)區(qu)(一(yi)般在(zai)550~200℃,依鋼成分不(bu)同(tong)而異),會發生中(zhong)溫(wen)轉(zhuan)變(bian),也(ye)叫貝氏體轉(zhuan)變(bian)。依轉(zhuan)變(bian)溫(wen)度的(de)不(bu)同(tong),形(xing)(xing)(xing)成的(de)轉(zhuan)變(bian)產(chan)物的(de)形(xing)(xing)(xing)態(tai)也(ye)不(bu)同(tong)。在(zai)中(zhong)溫(wen)轉(zhuan)變(bian)上部溫(wen)度區(qu)形(xing)(xing)(xing)成的(de)叫上貝氏體呈(cheng)束條狀(zhuang)(zhuang),在(zai)下部溫(wen)度區(qu)形(xing)(xing)(xing)成的(de)叫下貝氏體呈(cheng)針狀(zhuang)(zhuang)。由于組(zu)織(zhi)形(xing)(xing)(xing)態(tai)不(bu)同(tong),在(zai)性能上也(ye)有差異。
對于(yu)奧氏體的中溫(wen)轉變,一般(ban)認為有以下(xia)特點(dian)。
1. 中(zhong)溫轉變開始前,奧氏體中(zhong)的碳和(he)合(he)(he)金(jin)元素(su)已發生了不(bu)均勻的分布(bu),在含碳較低的具有合(he)(he)適合(he)(he)金(jin)元素(su)濃度的區域(yu),會(hui)(hui)形成(cheng)α鐵晶核,一部分還(huan)會(hui)(hui)長(chang)大。
2. γ→α的(de)轉變是按馬(ma)氏體轉變方式進(jin)行(xing)的(de),發生鐵(tie)原(yuan)子的(de)點陣改組(zu),每個鐵(tie)原(yuan)子只(zhi)能進(jin)行(xing)較小的(de)位移,而不能進(jin)行(xing)擴散。
3. 在(zai)y→α轉變(bian)的同時,碳的活動方式是有(you)的通過相(xiang)界面自y相(xiang)向α相(xiang)擴散(san),也有(you)的在(zai)α相(xiang)內沉淀為碳化(hua)物。而合金元素本(ben)身在(zai)轉變(bian)過程中沒有(you)擴散(san)。
鉻元素在貝氏(shi)體轉(zhuan)(zhuan)變過程中,不會(hui)發揮像(xiang)在珠光體轉(zhuan)(zhuan)變中的那些作用,只能對中溫轉(zhuan)(zhuan)變中碳的擴散(san)產生(sheng)一定的阻礙作用,使貝氏(shi)體形成速度減緩(huan)。
合金元素對貝(bei)氏(shi)體性能(neng)的影(ying)響,概(gai)括如下:
1. 上(shang)貝(bei)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)強度和(he)韌性(xing)主要決(jue)定(ding)于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)條片的(de)平均寬度和(he)碳(tan)化物的(de)大小、分布、性(xing)質。由于上(shang)貝(bei)氏體(ti)(ti)(ti)中的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)固溶碳(tan)量不多,位錯密(mi)度較(jiao)小,因此,碳(tan)的(de)固溶強化和(he)位錯強化作(zuo)用(yong)不明(ming)顯(xian)。
2. 下(xia)貝(bei)氏體(ti)(ti)的(de)強度(du)(du)、韌性主(zhu)要取決于碳化(hua)物的(de)數量(liang)、分散度(du)(du)和位錯密度(du)(du),因(yin)此,下(xia)貝(bei)氏體(ti)(ti)具有(you)較好(hao)的(de)強度(du)(du)、塑韌性。雖(sui)然(ran)下(xia)貝(bei)氏體(ti)(ti)內鐵素體(ti)(ti)固溶(rong)碳量(liang)有(you)所(suo)變化(hua),但下(xia)貝(bei)氏體(ti)(ti)的(de)強度(du)(du)并不(bu)主(zhu)要決定于碳的(de)固溶(rong)強化(hua)。
因此,可認為,形成碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)元(yuan)素鉻(ge)在貝(bei)氏體(ti)中,應是通過對碳(tan)化(hua)物(wu)影響來體(ti)現(xian)對其性能(neng)的(de)(de)作用(yong)。
三、馬氏體轉(zhuan)變(bian)
對于(yu)馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼,通過淬火(huo)獲得馬氏體(ti)(ti)(ti),再經過回(hui)(hui)(hui)火(huo)獲得回(hui)(hui)(hui)火(huo)馬氏體(ti)(ti)(ti)(低(di)溫回(hui)(hui)(hui)火(huo))或索(suo)氏體(ti)(ti)(ti)(高溫回(hui)(hui)(hui)火(huo)),并獲得要(yao)求的性(xing)能(neng)。所(suo)以,馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼熱處理的淬火(huo),即奧氏體(ti)(ti)(ti)向馬氏體(ti)(ti)(ti)的轉變更(geng)具有重要(yao)意義。
如前所述,馬氏體不銹鋼(gang)由于鉻(ge)等(deng)合金元素(su)的(de)作用,使奧氏體更穩定了(le),不易發生向(xiang)珠(zhu)光體和貝(bei)氏體的(de)轉變(bian),這就(jiu)為其獲得(de)馬氏體組織提供了(le)有利條件(jian)。
要得到(dao)(dao)(dao)淬(cui)火馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),必(bi)須以(yi)大于臨(lin)界(jie)冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)的冷(leng)(leng)卻(que)方式冷(leng)(leng)卻(que)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),冷(leng)(leng)卻(que)到(dao)(dao)(dao)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變(bian)(bian)(bian)(bian)開始溫度(du)(Ms)以(yi)下(xia)。馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變(bian)(bian)(bian)(bian)是(shi)在不斷冷(leng)(leng)卻(que)過程中進行的。溫度(du)下(xia)降停止(zhi),則馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變(bian)(bian)(bian)(bian)停滯、終(zhong)止(zhi),并且冷(leng)(leng)卻(que)到(dao)(dao)(dao)室溫以(yi)下(xia),有的甚(shen)至(zhi)冷(leng)(leng)卻(que)到(dao)(dao)(dao)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉變(bian)(bian)(bian)(bian)終(zhong)止(zhi)溫度(du)(Mf),還會有未轉變(bian)(bian)(bian)(bian)的奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)保持下(xia)來(lai),這部(bu)分奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)被稱為殘留(liu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。
1. 馬氏體轉變特點
奧氏體(ti)(ti)向馬氏體(ti)(ti)的轉變(bian)(bian)與向珠光體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)和向貝氏體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)是不同的。馬氏體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)主要有以下特點。
①. 馬氏體(ti)轉變(bian)時,與母相奧氏體(ti)保(bao)持(chi)共(gong)格(ge)關系,在磨光(guang)的表面上(shang)有(you)浮凸(tu)現(xian)象。
②. 馬氏(shi)體和母相(xiang)奧(ao)氏(shi)體間(jian)存(cun)在嚴(yan)格(ge)的結晶學(xue)關系,兩(liang)相(xiang)間(jian)存(cun)在位向關系。
③. 馬(ma)氏體(ti)總是沿(yan)著母相奧氏體(ti)中一定的面形成,常稱(cheng)慣(guan)習面。
④. 馬氏(shi)體形(xing)成之(zhi)后,原奧氏(shi)體中(zhong)的碳原子(zi)會自然(ran)進入(ru)馬氏(shi)體的間隙位置中(zhong)。
⑤. 馬氏體(ti)相變(bian)獲得的(de)體(ti)心立方晶格(ge)是(shi)(shi)在(zai)切(qie)變(bian)過程中形成的(de),這(zhe)種切(qie)變(bian)可能是(shi)(shi)滑移(yi)或孿(luan)晶,同時在(zai)馬氏體(ti)內部留(liu)下晶體(ti)缺陷(xian)(亞結構)。
⑥. 奧氏體(ti)向(xiang)馬(ma)氏體(ti)的轉變是非擴散(san)性的,不發生元素濃度變化。
⑦. 馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變只有(you)在轉變溫(wen)度(du)低于(yu)鋼中新(xin)舊兩相(xiang)(α相(xiang)和(he)γ相(xiang))自(zi)由(you)能相(xiang)等(deng)的臨界溫(wen)度(du)時,才(cai)會存在“無擴(kuo)散相(xiang)變驅動力”,促進馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形成,溫(wen)度(du)越(yue)(yue)低,這個驅動力越(yue)(yue)大(da),馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變越(yue)(yue)容易進行。
⑧. 生成(cheng)的(de)(de)馬氏體不能越過母相奧(ao)氏體的(de)(de)晶(jing)界。
⑨. 合金元素對(dui)馬(ma)氏體(ti)相變點(dian)有不(bu)同的影響,如鉻、鉬、鎳等(deng)使(shi)Ms 點(dian)下(xia)降,鈷、鋁等(deng)使(shi)M、點(dian)上升。見(jian)圖4-10。當然,也有的學者對(dui)馬(ma)氏體(ti)轉變有不(bu)同見(jian)解,對(dui)馬(ma)氏體(ti)無(wu)擴散性轉變提出質疑(yi)。
2. 馬氏體形態、亞結構(gou)和(he)強韌(ren)度
在(zai)鋼的(de)(de)使(shi)用中,要求強韌性時,應獲得(de)的(de)(de)最基本、最主要的(de)(de)組(zu)織就是馬(ma)氏體(ti)。鋼的(de)(de)強韌性與馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)形態,內部顯微組(zu)織及亞結構有關(guan)。
①. 馬氏(shi)體的(de)形態是指(zhi)馬氏(shi)體基本(ben)單(dan)元(yuan)晶體的(de)幾何外(wai)形
根據研(yan)究,有的(de)學者(zhe)將馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形態分成五類:即(ji)板(ban)條狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)、針狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)、蝴(hu)蝶狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)、薄(bo)板(ban)狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)、e'馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。對于馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼來說,最(zui)常見的(de)是前兩類,即(ji)板(ban)條狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和針狀(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。
板(ban)條狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體(有(you)的(de)稱塊(kuai)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體)單元晶(jing)(jing)體的(de)立(li)體外形是長條狀(zhuang),利用(yong)透射電鏡及電子(zi)衍射技術(shu)分(fen)析(xi)時,可見(jian)一(yi)條狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體單元,實際上(shang)是由許多更為細(xi)小的(de)板(ban)條晶(jing)(jing)大致上(shang)按同一(yi)方(fang)位(wei)排列而成的(de)。這種板(ban)條晶(jing)(jing)體在一(yi)般光(guang)學顯微鏡下看(kan)不出(chu)來。板(ban)條狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體常出(chu)現在含(han)碳量較低的(de)碳鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬(ma)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)中。
針狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(有的(de)(de)稱透鏡(jing)狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)、片狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti))的(de)(de)單(dan)元(yuan)晶體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)立體(ti)(ti)(ti)外形是透鏡(jing)狀(zhuang),是以單(dan)個馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶體(ti)(ti)(ti)形式出(chu)現(xian)的(de)(de),在(zai)(zai)(zai)顯微(wei)鏡(jing)下呈多向分布(bu)。在(zai)(zai)(zai)實用鋼中,針狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)一般都很(hen)細,在(zai)(zai)(zai)光學顯微(wei)鏡(jing)下不(bu)具有明顯的(de)(de)組(zu)織特征。針狀(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)多出(chu)現(xian)在(zai)(zai)(zai)碳量較高的(de)(de)碳鋼、合金鋼、馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼中。
②. 馬(ma)氏體(ti)的(de)亞(ya)結構實(shi)質是指馬(ma)氏體(ti)內存在(zai)的(de)晶體(ti)缺(que)陷
在電子(zi)顯微(wei)鏡下(xia)觀察,板條狀馬(ma)氏(shi)(shi)體內(nei)部存在的缺(que)陷是(shi)以高(gao)密度(du)(du)的位錯(cuo)為(wei)主,用電鏡測定位錯(cuo)密度(du)(du)為(wei)0.3x1012/c㎡~0.9x102/c㎡;晶體內(nei)大(da)都(dou)是(shi)密度(du)(du)很高(gao)的位錯(cuo)線。所以,習慣上稱(cheng)板條狀馬(ma)氏(shi)(shi)體叫位錯(cuo)馬(ma)氏(shi)(shi)體。
針(zhen)狀馬氏體內部存在的(de)缺(que)陷(xian)以(yi)孿晶為主(zhu),在電子顯微鏡(jing)下顯示(shi)出其亞(ya)結構為細的(de)李晶(寬距(ju)約為5nm).所以(yi),也有(you)的(de)稱針(zhen)狀馬氏體為李晶馬氏體。
應該指(zhi)出,馬(ma)氏(shi)體的(de)亞結構很復雜,已發(fa)現(xian),板(ban)條狀馬(ma)氏(shi)體內(nei)有(you)細(xi)的(de)李晶(jing)存(cun)在,在針狀馬(ma)氏(shi)體內(nei)也有(you)高(gao)密度的(de)位錯。
③. 馬氏體的強韌性(xing)
關于馬氏(shi)體(ti)的強韌性(xing)及(ji)其影(ying)響因素等(deng)問題,是許多學(xue)(xue)者(zhe)關注和著力研(yan)究的課題。這是一個(ge)復雜(za)的問題,要(yao)完整(zheng)地說明其本質(zhi)和區分各(ge)種因素的作用仍然是困難的,而且(qie)各(ge)學(xue)(xue)派還存在(zai)一些(xie)不同的觀點。
a. 馬氏體的強度
較(jiao)早期(qi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些(xie)研(yan)究認(ren)為:碳及合金元素的(de)(de)(de)(de)固溶作(zuo)用是(shi)(shi)強(qiang)化(hua)馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)。特別是(shi)(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)硬度(du)(du)和強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)提高與(yu)碳含(han)量的(de)(de)(de)(de)增加(jia)成(cheng)正比。似(si)乎說明碳的(de)(de)(de)(de)固溶強(qiang)化(hua)是(shi)(shi)馬(ma)氏(shi)體(ti)化(hua)的(de)(de)(de)(de)主要原(yuan)因(yin)。碳作(zuo)為溶質(zhi)原(yuan)子嵌入α-Fe晶(jing)格(ge)的(de)(de)(de)(de)八面(mian)體(ti)間謝中(zhong),使晶(jing)格(ge)產生畸(ji)變,造成(cheng)強(qiang)硬化(hua)效應(ying)。近(jin)期(qi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些(xie)研(yan)究結(jie)果表明,馬(ma)氏(shi)體(ti)強(qiang)度(du)(du)隨碳含(han)量增加(jia)而提高是(shi)(shi)因(yin)為碳提高馬(ma)氏(shi)體(ti)相變時(shi)的(de)(de)(de)(de)位錯密度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。位錯密度(du)(du)越高,金屬抵(di)抗塑(su)性變形的(de)(de)(de)(de)能(neng)力就越大。
馬(ma)氏(shi)體的強度還與(yu)原始(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)體的晶(jing)(jing)粒大小有關。如果原始(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)體晶(jing)(jing)粒細(xi)小,則轉變(bian)成(cheng)的馬(ma)氏(shi)體領域及馬(ma)氏(shi)體片也細(xi)小,更(geng)多的界(jie)面阻礙了(le)晶(jing)(jing)粒受力時滑移帶(dai)的運(yun)動。還有的解釋(shi)說原始(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)體晶(jing)(jing)粒小,在馬(ma)氏(shi)體相(xiang)變(bian)時,會提高位錯密(mi)度而使(shi)馬(ma)氏(shi)體強度增(zeng)加。
綜上觀點,可總結為(wei):淬火(huo)馬(ma)氏體(ti)的高(gao)強(qiang)度是碳(tan)和合(he)金元素固溶強(qiang)化、馬(ma)氏體(ti)條片周(zhou)界(jie)及(ji)馬(ma)氏體(ti)內位(wei)錯密(mi)度的綜合(he)貢獻結果。
b. 馬(ma)氏體的韌(ren)性
馬(ma)(ma)氏(shi)體的韌(ren)(ren)(ren)性(xing)與含(han)(han)碳量(liang)有關(guan),低(di)碳(C≤0.4%)馬(ma)(ma)氏(shi)體具有較好的韌(ren)(ren)(ren)性(xing),隨著含(han)(han)碳量(liang)的增加,韌(ren)(ren)(ren)性(xing)顯(xian)著下(xia)降(jiang)。韌(ren)(ren)(ren)性(xing)與碳的關(guan)系,本(ben)質是(shi)碳對馬(ma)(ma)氏(shi)體的形態(tai)和亞結(jie)構(gou)的影響(xiang)結(jie)果(guo)。研究表明,馬(ma)(ma)氏(shi)體的韌(ren)(ren)(ren)性(xing)與馬(ma)(ma)氏(shi)體形態(tai)和亞結(jie)構(gou)有明顯(xian)的關(guan)系。馬(ma)(ma)氏(shi)體中的孿晶馬(ma)(ma)氏(shi)體比例越大,其韌(ren)(ren)(ren)性(xing)下(xia)降(jiang)也越大。
有(you)試驗證(zheng)明,在相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)屈(qu)服強度下,位(wei)錯(cuo)(cuo)型馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)韌(ren)性(xing)比孿(luan)晶馬(ma)氏體(ti)高(gao)得多(duo)。在相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)強度條(tiao)件下,條(tiao)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)(lie)制(zhi)性(xing)遠遠高(gao)于針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏體(ti),并且(qie),馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)還(huan)(huan)隨著(zhu)板(ban)條(tiao)寬度和領域大小的(de)(de)(de)(de)減(jian)小而(er)(er)增(zeng)加(jia)。經進(jin)一步研(yan)究和分析認為,馬(ma)氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)位(wei)錯(cuo)(cuo)亞結(jie)構可動性(xing)較孿(luan)晶大,由于位(wei)錯(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)(de)運動能緩和局部地區的(de)(de)(de)(de)應力(li)集中(zhong),延緩裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)形核,即使存有(you)微(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen),也會(hui)(hui)削減(jian)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)尖的(de)(de)(de)(de)應力(li)峰值。這當然對(dui)馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)有(you)利。還(huan)(huan)有(you)的(de)(de)(de)(de)認為,板(ban)條(tiao)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏體(ti)在原(yuan)奧氏體(ti)晶粒(li)內部排列成束狀(zhuang)(zhuang),說(shuo)明產(chan)生(sheng)馬(ma)民體(ti)相(xiang)變(bian)時,晶體(ti)間不(bu)發生(sheng)相(xiang)互撞(zhuang)擊(ji)作(zuo)用(yong)(yong),所以不(bu)會(hui)(hui)產(chan)生(sheng)顯微(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)。而(er)(er)孿(luan)昌馬(ma)氏體(ti)形態呈片(pian)(pian)狀(zhuang)(zhuang),馬(ma)氏體(ti)相(xiang)變(bian)時,片(pian)(pian)與片(pian)(pian)之間的(de)(de)(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)作(zuo)用(yong)(yong)會(hui)(hui)促(cu)進(jin)顯微(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)。
在探討馬(ma)(ma)氏(shi)體強韌(ren)(ren)性問(wen)題時,應指出:馬(ma)(ma)氏(shi)體的強韌(ren)(ren)性不應孤立地看做是哪一種因(yin)素作用的結果,而與(yu)合(he)金(jin)成分、固溶強化作用、馬(ma)(ma)氏(shi)體形成方式、馬(ma)(ma)氏(shi)體形態及(ji)亞結構等(deng)多種因(yin)素都有密(mi)切的關聯。
通過(guo)對奧氏(shi)(shi)(shi)體向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體轉(zhuan)(zhuan)變(bian)理論及轉(zhuan)(zhuan)變(bian)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體特性的了解,可知由(you)于(yu)鉻(ge)的存在(zai),馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不銹鋼在(zai)淬火時,由(you)奧氏(shi)(shi)(shi)體向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體轉(zhuan)(zhuan)變(bian)過(guo)程中(zhong)與碳鋼相(xiang)比,具有一些特殊之處。
(1) 鉻等合金元素(su)的(de)存在(zai)(zai)(zai),使奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)穩定(ding)性增強,在(zai)(zai)(zai)冷(leng)(leng)卻過程中不易發生珠光(guang)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變和貝氏體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變,在(zai)(zai)(zai)較緩慢(man)的(de)冷(leng)(leng)卻條件(jian)下,仍可發生馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變。所以,馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼在(zai)(zai)(zai)油冷(leng)(leng)、風冷(leng)(leng),甚至于(yu)空冷(leng)(leng)條件(jian)下,均可獲得淬火馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織。
(2) 合金元(yuan)素使奧氏體(ti)穩(wen)定化(hua)的另(ling)一個影響是,馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)淬(cui)火后,會存(cun)在未進行轉變的殘留奧氏體(ti)。這使得(de)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)淬(cui)火后,與同等(deng)含碳(tan)量的碳(tan)鋼(gang)相(xiang)比,淬(cui)火硬度略有(you)下降。
(3) 馬(ma)氏體(ti)不銹鋼的淬(cui)(cui)透性(xing)高于碳鋼,使得較大尺(chi)寸(cun)的零件也能獲(huo)得淬(cui)(cui)火馬(ma)氏體(ti)組(zu)織,保證大截(jie)面(mian)零件也能得到(dao)均勻的組(zu)織和良(liang)好(hao)的性(xing)能。
(4) 馬(ma)氏體(ti)不銹鋼(gang)中,因含有(you)較多的(de)難溶合(he)金(jin)碳化物(wu),特別是當碳含量較高(gao)時,碳化物(wu)會(hui)保留在(zai)淬火組織(zhi)中,可明顯提(ti)高(gao)材料的(de)硬度和(he)耐(nai)磨性(xing)能。