试验结晶过程的研究课件.ppt

4-6 M的机械性能,一、M的高硬度和高强度,碳质量分数对马氏体硬度的影响,1、过饱和碳引起强烈的固溶强化,一、M的高硬度和高强度,马氏体中以间隙式溶入的过饱和碳原子将强烈地引起点阵畸变，从而形成以碳原子为中心的应力场，这个应力场与位错发生交互作用而成为碳钉扎位措，故使马氏体显著强化。,马氏体是钢中最硬的组织，马氏体的硬度主要取决于其中的含碳量，与其它因素关系不大。但当含碳量增大到0.6%时，马氏体的硬度不再继续升高，大约为60-64HRC。,2、M中亚结构引起的强化,一、M的高硬度和高强度,位错强化孪晶强化,3、M的时效强化,一、M的高硬度和高强度,马氏体在淬火过程中，或淬火后在室温停留期间，或在外力作用下，等等，往往都会发生“自回火”，即碳原子通过扩散发生偏聚甚至使碳化物弥散析出，使马氏体晶体内产生超显微结构的不均匀性，从而引起时效强化。,4、组织细化产生的强化,一、M的高硬度和高强度,原始奥氏体晶粒大小和马氏体束的尺寸对马氏体的强度和硬度亦有一定影响，即奥氏体晶粒和马氏体束的尺寸愈细，马氏体的强度愈高，但总的来说，影响不太明显。,二、M的塑性和韧性,马氏体的塑性和韧性与其碳含量（或形态）密切相关。高碳马氏体由于碳过饱和度大、内应力高和存在孪晶结构，所以硬而脆，塑性、韧性差，但晶粒细化得到的隐晶马氏体却有一定的韧性；而低碳马氏体，由于过饱和度小，内应力低和存在位错亚结构，则不仅强度高，塑性、韧性也较好。,二、M的塑性和韧性,二、M的塑性和韧性,铬和碳含量对淬火马氏体性能的影响。碳和铬含量愈高，其屈服强度愈高，而断裂韧性愈低。,孪晶马氏体的塑性和韧性差：（1）孪晶亚结构的存在使滑移系减少，位错要通过孪晶必须走“Z”字形，增加了形变阻力，引起应力集中；（2）钢淬火时在孪晶马氏体中往往易产生显微裂纹；（3）碳原子在孪晶界偏聚。,二、M的塑性和韧性,结论：位错型(板条状)马氏体具有相当高的强度、硬度和良好的塑性、韧性，即有高的强韧性；而孪晶型(片状)马氏体则强度、硬度很高，塑性、韧性低。,二、M的塑性和韧性,马氏体片在高速长大时互相撞击，或与奥氏体晶界相撞，产生了很高的应力场，而高碳片状马氏体本身又很脆，不能借塑性形变来松弛应力，故产生显微裂纹。这种显微裂纹既可能穿过马氏体片，也可能沿马氏体片的边界出现。显微裂纹一旦形成，便给钢带来了附加的脆性，在淬火应力的作用下将可能使显微裂纹发展成为宏观裂纹。显微裂纹形成的倾向主要与奥氏体晶粒大小及其碳含量密切相关。奥氏体晶粒愈粗大，则早期形成的马氏体片就愈大，其受别的马氏体片撞击的机会就越多，故显微裂纹形成倾向愈大。奥氏体的碳含量愈高，其Ms点越低，从而使形成片状马氏体的倾向增大，故显微裂纹形成倾向也愈大。对板条状(位错型)马氏体来说，由于其塑性较好，加之板条平行生长，其相互撞击的机会也较少，故不易出现这种裂纹。,二、M的塑性和韧性,措施：低温A化、短时保温，降低A的含碳量，原A晶粒细化（高碳钢）。,三、M的相变诱发塑性,合金在马氏体转变过程中塑性有所增长，这种现象称为相变诱发塑性。,三、M的相变诱发塑性,引起马氏体相变诱发塑性的原因：（1）由于应变诱发马氏体的产生，提高了加工硬化率，使已发生塑性形变的区域难于继续发生形变，阻抑了颈缩形成，即提高了均匀形变的塑性；（2）塑性变形引起的应力集中处产生了应变诱发马氏体，而马氏体的比容比母相大，使该处的应力集中得到松弛，从而有利于防止微裂纹的形成；即使微裂纹已经产生，裂纹尖端的应力集中也会因马氏体的形成而得到松弛，从而有助于抑制微裂纹的扩展，其结果表现为使合金的塑性增加。,