马氏体相变及记忆.pptx

马氏体相变及记忆1.马氏体的相变十九世纪未到二十世纪初主要局限于研究钢中的马氏体转变及转变所得产物—马氏体。
二十世纪三十年代，人们用X射线结构分析的方法测得钢中马氏体是碳溶于α-Fe而形成的过饱和固溶体，马氏体中的固溶碳即原奥氏体中的固溶碳，因此，曾一度认为“所谓马氏体即碳在α-Fe中的过饱和固溶”。
曾经有人认为“马氏体转变与其它转变不同，是一个由快冷造成的内应力场所引起的切变过程”。
四十年代前后，在Fe-Ni、Fe-Mn合金以及许多有色金属及合金中也发现了马氏体转变。不仅观察到冷却过程中发生的马氏体转变；同时也观察到了在加热过程中所发生的马氏体转变。由于这一新的发现，人们不得不把马氏体的定义修定为：“在冷却过程中所发生马氏体转变所得产物统称为马氏体”。
马氏体相变：以晶格畸变为主的位移型无扩散相变统称为马氏体相变。马氏体转变的主要特性
（一）马氏体转变的非恒温性
马氏体转变有一上限温度，这一温度称为马氏体转变的开始温度，也称为马氏体点，Ms表示。不同的材料Ms是不同的。
马氏体转变还有一个下限温度，用Mf，当奥氏体过冷到Mf以下时转变也不能再进行了，称为马氏体转变的下限温度或马氏体终了点。也就是说马氏体转变是在Ms—Mf之间进行的。
一般钢材的Mf都低于室温，在生产中为了获得更多的马氏体，常采用深冷到室温以下的处理工艺，这种工艺方法称为冷处理。
（二）马氏体转变的切变共格和表面浮凸现象
马氏体转变时能在预先磨光的试样表面上形成有规则的表面浮凸。这说明马氏体的形成与母相奥氏体的宏观切变密切相关。
不变平面应变下图是三种不变平面应变，图中的C)既有膨胀又有切变，钢中马氏体转变即属于这一种。（三）马氏体的无扩散性（四）马氏体转变的位向关系及惯习面马氏体转变的切变模型1、贝茵（Bain）模型2、K—S切变模型（2）第二次切变：第二次切变是在（11-2）面上（垂直于（111）面），沿[1-10]方向产生10°30′的切变。第二次切变后，使顶角由120°变为109°30′或60°角增至70°30′。（3）经两次切变后，再作一些小的调整，使晶面间距和测得结果相符合。
由于没有C原子存在，得到的是体心立方点阵的M。在有C原子存在的情况下，对于面心立方点阵改建为体心立方点时，两次切变量都略小一些，第一次为15°15′，第二次为9°。K—S切变模型的成功之处，在于它导出了所测得的点阵结构和位向关系，给出了面心立方的奥氏体点阵改建为体心正方马氏体点阵的清晰模型，但是惯习面和宏观切变与事实不符3、G—T模型（2）在（112）α面的[11-1]α方向发生12°~13°的第二次切变，这次切变限制在三棱点阵范围内，并且是宏观不均匀切变（均匀范围只有18个原子层）。对于第一次切变所形成的浮凸也没有可见的影响。经第二次切变后，点阵转变成体心立方点阵，取向和马氏体一样，晶面间距也差不多。
（3）最后作一些微小的调整，使晶面间距和试验测得的符合。G-T模型能很好地解释马氏体转变的点阵改组、宏观变形、位向关系及亚结构的变化。但不能解释惯习面不应变不转动，也不能解释碳钢（<1.40%C）的位向关系。2.马氏体相变的热力学分析马氏体相变的阻力也是新相形成的界面能和应变能。2、相变特征点2）As点定义

马氏体和奥氏体两相自由能之差达到逆转变所需的最小驱动力值对应的温度称为As点。3）Md点定义
获得形变诱发马氏体的最高温度。
4）Ad点定义
获得形变诱发马氏体逆转变的最低温度

按上述定义,T0为Md上限温度(理论温度)也是Ad下限温度(理论温度)。ΔG:马氏体相变所需的驱动力
ΔG1:经形变补充的机械驱动力
ΔG2:化学驱动力

ΔG=ΔG1+ΔG23、影响Ms点的主要因素2)合金元素MS温度/℃3）奥氏体化条件4）淬火速度：目前观点不统一5）磁场3.马氏体相变的动力学分析1、马氏体降温形成(降温形核、瞬间长大)
2、等温转变(等温形核、瞬间长大)3、表面马氏体相变4.形状记忆合金图4-1形状记忆效应示意图形状记忆效应的发现和发展：分类单程形状记忆效应：

材料在高温相下制成某种形状，在低温相时任意变形，加热时恢复高温相形状，而重新冷却时不能恢复低温相的形状。图4-2单程（a）和双程（b）形状记忆效应图4-2（a）是单程形状记忆效应示意图。金属棒在T1温度下被弯曲后在加热到T2的过程中将自动回复成直棒，但在以后的冷却和再加热过程中棒的形状不再发生改变。

图4-2（b）是双程形状记忆效应示意图。金属棒在T1温度下被弯曲后在加热到T2的过程中将自动回复成直棒，且能在再次冷却到T1的过程中又能自动弯曲。重复加热与冷却能重新弯曲与伸直。但双程形状记忆效应往往是不完全的，且在继续循环时，记忆效应将逐渐消失。全程形状记忆效应：
材料加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状