鋼(gang)加熱(re)(re)奧(ao)氏體化后,以一定的(de)速度冷卻下來,獲得期(qi)望的(de)組織和性能,這(zhe)是鋼(gang)熱(re)(re)處理(li)的(de)主要(yao)目的(de)。因此(ci),鋼(gang)自高溫奧(ao)氏體狀態的(de)冷卻過程是鋼(gang)熱(re)(re)處理(li)的(de)又一個(ge)重(zhong)要(yao)過程。
鋼(gang)自高溫奧氏體(ti)狀態冷卻過程中將發生奧氏體(ti)的組織轉變。不同(tong)的冷卻速度(du)可以獲得(de)不同(tong)的轉變產物及不同(tong)的性能(neng)。
到(dao)目前為(wei)止(zhi),一(yi)般的(de)觀點(dian)是認(ren)為(wei)鋼在冷(leng)卻時(shi),依冷(leng)卻速(su)度不同,可以發(fa)生三種類型(xing)的(de)組(zu)織(zhi)轉(zhuan)變,即珠光體(ti)(ti)型(xing)轉(zhuan)變、貝氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)轉(zhuan)變和馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)轉(zhuan)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(zai)加熱轉(zhuan)變時一樣,鉻會減(jian)緩碳的擴散作(zuo)用。
2. 鉻(ge)的(de)存在增加了原子(zi)(zi)間(jian)的(de)結合力(li)而(er)降低了鐵原子(zi)(zi)的(de)潔動能(neng)力(li),使鐵原子(zi)(zi)的(de)自擴散變慢。
3. 鉻(ge)是強(qiang)碳化(hua)物(wu)形成元(yuan)素,所以,在珠光體形成過(guo)程中,還有鉻(ge)本身的擴(kuo)散(san)過(guo)程,鉻(ge)本身的擴(kuo)散(san)是緩慢(man)的。
所以,馬氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼發(fa)生珠(zhu)光體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)時,由于鉻的(de)存在,使這個(ge)轉(zhuan)變(bian)(bian)變(bian)(bian)得(de)困難(nan)了,或者說(shuo),馬氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼高溫(wen)奧氏體(ti)(ti)顯(xian)得(de)穩定了。以至(zhi)于在實(shi)際熱處理時,即便(bian)較慢的(de)冷(leng)卻(que)速度冷(leng)卻(que),也(ye)不會像碳鋼那樣(yang)容易發(fa)生珠(zhu)光體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)。結(jie)果使奧氏體(ti)(ti)能保留(liu)到較低的(de)溫(wen)度。
鉻的(de)(de)加入對馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)冷卻轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)另一個(ge)影(ying)響是對奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)圖(tu)形狀的(de)(de)改變(bian),主要體(ti)(ti)現(xian)在兩個(ge)方面(mian)。一是使珠(zhu)光(guang)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)區(qu)和中溫(wen)轉(zhuan)變(bian)區(qu)(貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)區(qu))分離;二(er)是使轉(zhuan)變(bian)圖(tu)右移,這是奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定(ding)的(de)(de)一個(ge)表現(xian)。圖(tu)4-9是3Cr13鋼(gang)等溫(wen)轉(zhuan)變(bian)曲線(xian)圖(tu)。
當然,圖4-9所示曲線圖還應考慮其他一些合金(jin)元(yuan)素(su)的影響效果。
關于(yu)珠(zhu)(zhu)光體強度(du)(du),許多(duo)研究結果(guo)表明,珠(zhu)(zhu)光體的(de)(de)強度(du)(du)主要決定于(yu)片(pian)間(jian)距(ju),片(pian)間(jian)距(ju)越(yue)小強度(du)(du)越(yue)高(gao)。而片(pian)間(jian)距(ju)又主要取(qu)決于(yu)珠(zhu)(zhu)光體的(de)(de)轉(zhuan)變(bian)溫度(du)(du),轉(zhuan)變(bian)溫度(du)(du)越(yue)低則片(pian)間(jian)距(ju)越(yue)小。鉻元素的(de)(de)加入(ru)提高(gao)了(le)共析溫度(du)(du),實際上增加了(le)給(gei)定等(deng)溫溫度(du)(du)下的(de)(de)過冷(leng)度(du)(du),即增加了(le)相變(bian)驅(qu)動力,使片(pian)間(jian)距(ju)變(bian)小。從這一理(li)論來說(shuo),馬(ma)氏體不銹鋼轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)珠(zhu)(zhu)光體片(pian)間(jian)距(ju)應較(jiao)小,故珠(zhu)(zhu)光體強度(du)(du)會有所提高(gao)。
二(er)、貝氏體轉變(中溫轉變)
根據鋼的(de)熱處理(li)原理(li),高(gao)溫奧氏體(ti)過冷到中(zhong)溫轉變區(qu)(一般在550~200℃,依鋼成分(fen)不同(tong)而異(yi)),會發生中(zhong)溫轉變,也叫(jiao)貝氏體(ti)轉變。依轉變溫度(du)的(de)不同(tong),形(xing)成的(de)轉變產物的(de)形(xing)態(tai)也不同(tong)。在中(zhong)溫轉變上部溫度(du)區(qu)形(xing)成的(de)叫(jiao)上貝氏體(ti)呈束條狀(zhuang),在下部溫度(du)區(qu)形(xing)成的(de)叫(jiao)下貝氏體(ti)呈針狀(zhuang)。由于組織形(xing)態(tai)不同(tong),在性能上也有差異(yi)。
對于奧氏體(ti)的中溫轉變,一般認為(wei)有以下特點。
1. 中溫轉(zhuan)變(bian)開始(shi)前,奧氏體中的碳和合(he)金元(yuan)素已發生(sheng)了不均勻的分布,在含碳較低(di)的具(ju)有合(he)適合(he)金元(yuan)素濃度(du)的區(qu)域,會形成α鐵晶核,一部分還會長大。
2. γ→α的轉變(bian)是按馬氏體轉變(bian)方式進(jin)行的,發(fa)生(sheng)鐵原子的點(dian)陣(zhen)改組,每(mei)個(ge)鐵原子只能進(jin)行較(jiao)小的位移,而(er)不能進(jin)行擴散。
3. 在y→α轉變的同時,碳的活動方式是有的通(tong)過相界面自y相向α相擴散(san),也(ye)有的在α相內沉(chen)淀為碳化(hua)物。而合金元素本身在轉變過程中沒有擴散(san)。
鉻元素在(zai)貝氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)過程中(zhong),不會(hui)發揮像在(zai)珠光(guang)體(ti)轉(zhuan)變(bian)中(zhong)的(de)那(nei)些作(zuo)用,只能對(dui)中(zhong)溫轉(zhuan)變(bian)中(zhong)碳的(de)擴散產生一(yi)定的(de)阻(zu)礙作(zuo)用,使(shi)貝氏(shi)體(ti)形成速度減緩。
合(he)金元素對貝氏體性能的影響,概括如下:
1. 上(shang)貝氏體(ti)(ti)的(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)和韌性(xing)主要決定于鐵素體(ti)(ti)條片(pian)的(de)(de)平均(jun)寬度(du)和碳化(hua)物(wu)的(de)(de)大(da)小、分布、性(xing)質。由于上(shang)貝氏體(ti)(ti)中的(de)(de)鐵素體(ti)(ti)固溶(rong)碳量(liang)不(bu)多,位錯密度(du)較(jiao)小,因此,碳的(de)(de)固溶(rong)強(qiang)(qiang)化(hua)和位錯強(qiang)(qiang)化(hua)作用不(bu)明顯。
2. 下(xia)貝氏體(ti)(ti)的(de)(de)強(qiang)度、韌性主(zhu)要取決于碳化物的(de)(de)數量、分散(san)度和位錯密度,因此,下(xia)貝氏體(ti)(ti)具有(you)較好的(de)(de)強(qiang)度、塑韌性。雖然下(xia)貝氏體(ti)(ti)內(nei)鐵素體(ti)(ti)固(gu)溶(rong)碳量有(you)所變化,但下(xia)貝氏體(ti)(ti)的(de)(de)強(qiang)度并不(bu)主(zhu)要決定于碳的(de)(de)固(gu)溶(rong)強(qiang)化。
因此(ci),可認為,形成碳(tan)化物(wu)的(de)元素(su)鉻(ge)在貝氏體中,應(ying)是(shi)通過(guo)對碳(tan)化物(wu)影響來體現對其性能的(de)作用。
三、馬氏體轉變
對于馬(ma)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang),通過淬火(huo)獲(huo)得馬(ma)氏(shi)(shi)體,再經過回火(huo)獲(huo)得回火(huo)馬(ma)氏(shi)(shi)體(低溫回火(huo))或索氏(shi)(shi)體(高溫回火(huo)),并獲(huo)得要求(qiu)的性能。所以,馬(ma)氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)熱(re)處(chu)理的淬火(huo),即(ji)奧(ao)氏(shi)(shi)體向馬(ma)氏(shi)(shi)體的轉(zhuan)變更具有重要意義。
如前所述,馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)由(you)于鉻等合金元素的(de)作用(yong),使奧氏(shi)體(ti)(ti)更穩定了,不易發生向珠光體(ti)(ti)和(he)貝氏(shi)體(ti)(ti)的(de)轉變,這(zhe)就為其(qi)獲得馬氏(shi)體(ti)(ti)組織(zhi)提(ti)供了有利條件。
要得到(dao)淬火馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti),必須以大于(yu)臨界冷卻(que)(que)速度(du)的冷卻(que)(que)方式冷卻(que)(que)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti),冷卻(que)(que)到(dao)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)開始溫(wen)度(du)(Ms)以下(xia)(xia)。馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)是在(zai)不斷冷卻(que)(que)過程中進行的。溫(wen)度(du)下(xia)(xia)降停止(zhi),則馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)停滯、終(zhong)(zhong)止(zhi),并且冷卻(que)(que)到(dao)室溫(wen)以下(xia)(xia),有的甚至冷卻(que)(que)到(dao)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)終(zhong)(zhong)止(zhi)溫(wen)度(du)(Mf),還會有未轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)的奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)保持下(xia)(xia)來,這部分奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)被(bei)稱為(wei)殘留奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)。
1. 馬氏體轉變(bian)特點
奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)向馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的轉變與向珠光(guang)體(ti)轉變和(he)向貝氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變是不(bu)同(tong)的。馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變主(zhu)要有以下特點。
①. 馬氏體轉變時(shi),與母相奧(ao)氏體保(bao)持共格關系,在磨光(guang)的表(biao)面上有(you)浮(fu)凸現象。
②. 馬氏體和母相(xiang)奧氏體間(jian)存在嚴(yan)格的結晶學關系(xi),兩相(xiang)間(jian)存在位向關系(xi)。
③. 馬氏體(ti)總(zong)是沿著母相奧氏體(ti)中一定的面形成,常稱(cheng)慣習面。
④. 馬氏(shi)體(ti)形成之后(hou),原奧氏(shi)體(ti)中的(de)碳原子(zi)會自然進入馬氏(shi)體(ti)的(de)間隙位置中。
⑤. 馬氏體相變獲(huo)得的體心立方晶格是在切變過程中(zhong)形成(cheng)的,這種切變可能是滑移(yi)或孿晶,同時在馬氏體內部留下晶體缺陷(亞結構)。
⑥. 奧(ao)氏(shi)體(ti)向馬氏(shi)體(ti)的轉變是非(fei)擴散性(xing)的,不發生元素(su)濃度變化。
⑦. 馬(ma)氏(shi)(shi)體轉(zhuan)變(bian)(bian)只有在(zai)轉(zhuan)變(bian)(bian)溫(wen)度(du)低(di)(di)于鋼中新舊兩相(xiang)(xiang)(xiang)(α相(xiang)(xiang)(xiang)和γ相(xiang)(xiang)(xiang))自由能相(xiang)(xiang)(xiang)等的臨界(jie)溫(wen)度(du)時,才會存在(zai)“無擴散相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅動(dong)力”,促進馬(ma)氏(shi)(shi)體形(xing)成(cheng),溫(wen)度(du)越低(di)(di),這個驅動(dong)力越大,馬(ma)氏(shi)(shi)體轉(zhuan)變(bian)(bian)越容(rong)易進行。
⑧. 生成(cheng)的馬氏(shi)體(ti)不能越過母相奧氏(shi)體(ti)的晶界。
⑨. 合金元素對(dui)馬氏體(ti)相變點有不(bu)同(tong)的影響,如鉻、鉬(mu)、鎳(nie)等(deng)使(shi)Ms 點下降,鈷(gu)、鋁(lv)等(deng)使(shi)M、點上升(sheng)。見圖4-10。當然(ran),也有的學者對(dui)馬氏體(ti)轉(zhuan)(zhuan)變有不(bu)同(tong)見解,對(dui)馬氏體(ti)無(wu)擴散性轉(zhuan)(zhuan)變提(ti)出(chu)質疑。
2. 馬氏體形態、亞結(jie)構和強韌度
在(zai)鋼(gang)的使用中(zhong),要求強韌性時,應獲得的最(zui)基本(ben)、最(zui)主要的組織就是馬氏體。鋼(gang)的強韌性與(yu)馬氏體的形(xing)態,內部(bu)顯微組織及亞結構(gou)有關。
①. 馬(ma)氏體(ti)的(de)形(xing)態是指馬(ma)氏體(ti)基(ji)本單元晶體(ti)的(de)幾何(he)外形(xing)
根據研(yan)究,有的(de)(de)學者(zhe)將馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形態分成(cheng)五類:即板條狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、蝴蝶狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、薄板狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、e'馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。對于馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼來說,最常見的(de)(de)是前(qian)兩類,即板條狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。
板條(tiao)狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)(有的(de)(de)稱塊狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti))單元(yuan)晶體(ti)(ti)的(de)(de)立(li)體(ti)(ti)外形(xing)是(shi)長條(tiao)狀(zhuang),利用透射電(dian)鏡及電(dian)子衍射技(ji)術(shu)分(fen)析時,可(ke)見一(yi)條(tiao)狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)單元(yuan),實際上(shang)是(shi)由許多更為細小的(de)(de)板條(tiao)晶大(da)致上(shang)按同(tong)一(yi)方(fang)位排(pai)列(lie)而成的(de)(de)。這種板條(tiao)晶體(ti)(ti)在一(yi)般光學顯微鏡下看不出來。板條(tiao)狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)常出現在含碳(tan)量較低的(de)(de)碳(tan)鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)中。
針(zhen)(zhen)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(有(you)(you)的(de)(de)稱透鏡(jing)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、片狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti))的(de)(de)單(dan)元晶體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)立(li)體(ti)(ti)(ti)(ti)外形是(shi)透鏡(jing)狀(zhuang)(zhuang),是(shi)以單(dan)個馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)形式(shi)出(chu)現的(de)(de),在(zai)顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)下呈多向分(fen)布。在(zai)實用(yong)鋼(gang)中(zhong),針(zhen)(zhen)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)一般都很(hen)細,在(zai)光學顯(xian)(xian)微(wei)鏡(jing)下不(bu)具有(you)(you)明顯(xian)(xian)的(de)(de)組織特征。針(zhen)(zhen)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)多出(chu)現在(zai)碳量較高的(de)(de)碳鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)。
②. 馬氏體(ti)(ti)的亞結構實質是指(zhi)馬氏體(ti)(ti)內存(cun)在的晶體(ti)(ti)缺陷(xian)
在電子顯微鏡下(xia)觀察,板條狀馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)內(nei)部存在的缺陷是以高密(mi)度的位(wei)錯為主(zhu),用電鏡測(ce)定位(wei)錯密(mi)度為0.3x1012/c㎡~0.9x102/c㎡;晶體(ti)(ti)(ti)內(nei)大(da)都是密(mi)度很高的位(wei)錯線。所以,習慣上(shang)稱板條狀馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)叫位(wei)錯馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。
針狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)內部存在的缺(que)陷以孿晶為(wei)主,在電(dian)子(zi)顯(xian)微鏡下顯(xian)示出其(qi)亞結構為(wei)細的李(li)(li)晶(寬距(ju)約(yue)為(wei)5nm).所以,也有的稱針狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)為(wei)李(li)(li)晶馬(ma)氏體(ti)。
應該(gai)指出,馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體的亞結構很復雜,已(yi)發現(xian),板條狀馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體內(nei)有(you)細(xi)的李晶存(cun)在,在針(zhen)狀馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體內(nei)也有(you)高密度的位錯。
③. 馬氏(shi)體的強韌性
關于馬氏體的(de)強韌性及其影響因素等問(wen)題,是許多學者關注和(he)著力研究的(de)課題。這是一個復雜的(de)問(wen)題,要完整地說明(ming)其本質和(he)區(qu)分各(ge)種因素的(de)作用仍然是困難的(de),而且(qie)各(ge)學派還存在(zai)一些(xie)不同(tong)的(de)觀點。
a. 馬(ma)氏體的強(qiang)度
較早(zao)期的(de)(de)一些(xie)研(yan)(yan)究(jiu)認為:碳(tan)(tan)及合金元(yuan)素的(de)(de)固溶作用是強(qiang)化(hua)(hua)馬(ma)(ma)氏(shi)體的(de)(de)原因。特別(bie)是馬(ma)(ma)氏(shi)體的(de)(de)硬(ying)度(du)和強(qiang)度(du)的(de)(de)提高(gao)(gao)(gao)與(yu)碳(tan)(tan)含(han)量的(de)(de)增加成(cheng)正比。似(si)乎說明(ming)碳(tan)(tan)的(de)(de)固溶強(qiang)化(hua)(hua)是馬(ma)(ma)氏(shi)體化(hua)(hua)的(de)(de)主要(yao)原因。碳(tan)(tan)作為溶質原子嵌入α-Fe晶(jing)(jing)格(ge)的(de)(de)八面體間謝中,使晶(jing)(jing)格(ge)產生(sheng)畸變(bian),造成(cheng)強(qiang)硬(ying)化(hua)(hua)效應(ying)。近期的(de)(de)一些(xie)研(yan)(yan)究(jiu)結果表明(ming),馬(ma)(ma)氏(shi)體強(qiang)度(du)隨碳(tan)(tan)含(han)量增加而提高(gao)(gao)(gao)是因為碳(tan)(tan)提高(gao)(gao)(gao)馬(ma)(ma)氏(shi)體相變(bian)時的(de)(de)位錯(cuo)(cuo)密度(du)的(de)(de)結果。位錯(cuo)(cuo)密度(du)越(yue)高(gao)(gao)(gao),金屬抵(di)抗塑(su)性(xing)變(bian)形的(de)(de)能力就越(yue)大(da)。
馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的強(qiang)度還(huan)與原(yuan)始奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的晶(jing)(jing)粒大小有關。如果原(yuan)始奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒細小,則轉(zhuan)變成的馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)領域及馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)片(pian)也細小,更(geng)多的界面阻礙了(le)晶(jing)(jing)粒受力(li)時(shi)滑移帶(dai)的運動(dong)。還(huan)有的解釋說原(yuan)始奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒小,在馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相變時(shi),會提高位錯密度而使馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)強(qiang)度增加。
綜上(shang)觀點,可(ke)總結為(wei):淬火馬氏(shi)體(ti)的高強度是碳和合金元(yuan)素固溶(rong)強化、馬氏(shi)體(ti)條(tiao)片(pian)周界及馬氏(shi)體(ti)內位(wei)錯密(mi)度的綜合貢獻結果。
b. 馬氏體的韌性(xing)
馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)與含(han)碳量有關(guan),低碳(C≤0.4%)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)具有較好的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing),隨(sui)著含(han)碳量的(de)(de)(de)增加,韌(ren)性(xing)顯著下降(jiang)。韌(ren)性(xing)與碳的(de)(de)(de)關(guan)系,本質是碳對(dui)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)形態和亞結構的(de)(de)(de)影響(xiang)結果。研究表明,馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)與馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)形態和亞結構有明顯的(de)(de)(de)關(guan)系。馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)孿晶馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)比(bi)例越(yue)大(da)(da),其韌(ren)性(xing)下降(jiang)也越(yue)大(da)(da)。
有(you)試驗證明,在(zai)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)屈服(fu)強度下,位錯(cuo)型馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)韌性(xing)(xing)比孿晶馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)高(gao)(gao)得多。在(zai)相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)強度條(tiao)(tiao)件(jian)下,條(tiao)(tiao)狀馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)制(zhi)性(xing)(xing)遠遠高(gao)(gao)于(yu)(yu)針(zhen)狀馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti),并且,馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)還(huan)隨著板(ban)條(tiao)(tiao)寬度和(he)(he)領(ling)域大(da)(da)小的(de)(de)(de)減(jian)小而增(zeng)加。經進一步研究和(he)(he)分析(xi)認為(wei),馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)位錯(cuo)亞結(jie)構可動性(xing)(xing)較(jiao)孿晶大(da)(da),由于(yu)(yu)位錯(cuo)的(de)(de)(de)運動能緩(huan)和(he)(he)局(ju)部地區的(de)(de)(de)應(ying)力集中,延緩(huan)裂(lie)紋(wen)形核,即(ji)使存有(you)微裂(lie)紋(wen),也會削減(jian)裂(lie)紋(wen)尖的(de)(de)(de)應(ying)力峰(feng)值(zhi)。這當然對馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)韌性(xing)(xing)有(you)利。還(huan)有(you)的(de)(de)(de)認為(wei),板(ban)條(tiao)(tiao)狀馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在(zai)原(yuan)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶粒內部排(pai)列成(cheng)束狀,說明產生馬(ma)(ma)(ma)民體(ti)(ti)(ti)相(xiang)變(bian)(bian)時,晶體(ti)(ti)(ti)間(jian)不發生相(xiang)互(hu)撞擊作用,所(suo)以不會產生顯微裂(lie)紋(wen)。而孿昌馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形態呈片(pian)(pian)狀,馬(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)變(bian)(bian)時,片(pian)(pian)與片(pian)(pian)之間(jian)的(de)(de)(de)撞擊作用會促進顯微裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)產生。
在探討馬(ma)氏(shi)體(ti)強韌性問題時(shi),應指出:馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)強韌性不應孤立地看做(zuo)是哪一種(zhong)因素(su)作用的(de)結(jie)(jie)果,而(er)與合金(jin)成分、固溶強化作用、馬(ma)氏(shi)體(ti)形成方式、馬(ma)氏(shi)體(ti)形態(tai)及亞結(jie)(jie)構等(deng)多(duo)種(zhong)因素(su)都有密(mi)切的(de)關聯(lian)。
通過對奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)變理論及轉(zhuan)(zhuan)變馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)特(te)性的了解,可知由于鉻(ge)的存(cun)在,馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)在淬火時,由奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)向馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)(zhuan)變過程中與碳(tan)鋼(gang)相比(bi),具有(you)一(yi)些特(te)殊之處。
(1) 鉻(ge)等合金(jin)元素(su)的存在,使奧氏體穩(wen)定性增強,在冷(leng)卻(que)過程中不易發生珠光(guang)體轉變和貝氏體轉變,在較緩(huan)慢的冷(leng)卻(que)條件下(xia)(xia),仍可發生馬(ma)氏體轉變。所以,馬(ma)氏體不銹鋼在油冷(leng)、風冷(leng),甚至于空冷(leng)條件下(xia)(xia),均可獲(huo)得淬火馬(ma)氏體組織。
(2) 合金元素使(shi)(shi)奧氏(shi)(shi)(shi)體穩定化的另(ling)一個影響是,馬氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)淬火(huo)后,會(hui)存在未進行(xing)轉變(bian)的殘留奧氏(shi)(shi)(shi)體。這使(shi)(shi)得馬氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹鋼(gang)(gang)淬火(huo)后,與同等含(han)碳(tan)量的碳(tan)鋼(gang)(gang)相比(bi),淬火(huo)硬度略有(you)下降。
(3) 馬氏(shi)體不銹鋼的(de)(de)(de)淬透性(xing)高(gao)于碳鋼,使得較大(da)尺寸的(de)(de)(de)零(ling)(ling)件(jian)也能獲(huo)得淬火馬氏(shi)體組(zu)(zu)織,保證(zheng)大(da)截面零(ling)(ling)件(jian)也能得到(dao)均勻的(de)(de)(de)組(zu)(zu)織和良好的(de)(de)(de)性(xing)能。
(4) 馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼中,因含有(you)較(jiao)多的難溶(rong)合金碳化(hua)物,特別是當(dang)碳含量較(jiao)高時,碳化(hua)物會保(bao)留在淬火(huo)組織中,可明顯(xian)提(ti)高材料的硬度和耐磨(mo)性能。