大部分常用鎳鉻系奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)自高溫奧氏體狀態冷至室溫獲得的奧氏體基體組織都是亞穩定的,當繼續冷卻到室溫以下更低的溫度,或者經受冷變形,其中的一部分或大部分奧氏體會發生馬氏體轉變,變成馬氏體組織。不銹鋼中馬氏體有兩種形態:體心立方的a'馬氏體,呈鐵磁性;六方結構的ε馬氏體,為非鐵磁性。由于ε馬氏體總是與a'馬氏體伴隨而出現,有人認為ε馬氏體是γ→a'過程中的一種過渡相,也有人認為ε馬氏體是一種獨立相。


 馬(ma)氏體轉變受鋼的化學成分、溫(wen)度(du)、冷變形量(liang)及變形速(su)率的影(ying)響(xiang)。


  曾對不同(tong)成分(fen)的(de)(de)(de)Fe-Mn-Cr-Ni合金的(de)(de)(de)馬氏體相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)進行過(guo)研究(含(han)0.03%C、0.01%~0.03%Si、0.006%~0.019%N、0.012%~0.10%Al):含(han)20%Mn的(de)(de)(de)Fe-Mn合金自(zi)(zi)1050℃水冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫,發生γ→E轉變(bian)(bian)(bian),相(xiang)(xiang)約(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)40%,再冷(leng)(leng)卻至(zhi)(zhi)-196℃,y相(xiang)(xiang)幾(ji)乎全(quan)部轉變(bian)(bian)(bian)為(wei)(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang),只生成少量(liang)的(de)(de)(de)α'相(xiang)(xiang)。成分(fen)為(wei)(wei)(wei)(wei)Fe-5%Mn-15%Cr-9%Ni合金自(zi)(zi)1050℃水冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫,10min后(hou)冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)-196℃,不發生馬氏體相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian),仍為(wei)(wei)(wei)(wei)100%的(de)(de)(de)y相(xiang)(xiang);冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫,再在20℃下施(shi)(shi)以(yi)40%冷(leng)(leng)變(bian)(bian)(bian)形(xing),將(jiang)發生γ→ε+α'的(de)(de)(de)轉變(bian)(bian)(bian),轉變(bian)(bian)(bian)量(liang)約(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)20%,其(qi)中(zhong)約(yue)2/3為(wei)(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang),1/3為(wei)(wei)(wei)(wei)α'相(xiang)(xiang);如果(guo)自(zi)(zi)1050℃水冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫后(hou),再在-196℃下施(shi)(shi)以(yi)40%的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變(bian)(bian)(bian)形(xing),發生γ→e+α'的(de)(de)(de)轉變(bian)(bian)(bian),轉變(bian)(bian)(bian)量(liang)近90%,其(qi)中(zhong)約(yue)1/4為(wei)(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang),3/4為(wei)(wei)(wei)(wei)a'相(xiang)(xiang)。成分(fen)為(wei)(wei)(wei)(wei)Fe-20%Cr-12%Ni的(de)(de)(de)合金自(zi)(zi)1050℃水冷(leng)(leng),10min后(hou)冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)-196℃,不發生馬氏體相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian),冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫在20℃下施(shi)(shi)以(yi)40%的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變(bian)(bian)(bian)形(xing),僅發生γ→E轉變(bian)(bian)(bian),相(xiang)(xiang)約(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)10%;如果(guo)冷(leng)(leng)至(zhi)(zhi)室(shi)溫后(hou)再在-196℃下施(shi)(shi)以(yi)40%的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)變(bian)(bian)(bian)形(xing),將(jiang)發生γ→ε+α轉變(bian)(bian)(bian),轉變(bian)(bian)(bian)量(liang)約(yue)為(wei)(wei)(wei)(wei)55%,15%為(wei)(wei)(wei)(wei)ε相(xiang)(xiang),40%為(wei)(wei)(wei)(wei)α'相(xiang)(xiang)。


對于奧氏體(ti)不銹鋼的(de)馬氏體(ti)轉變的(de)臨界溫度M3,已建立起若干Ms,點(a')與合金成(cheng)分關(guan)系的(de)經驗(yan)公式,下面是其中的(de)一個表達式:


式 10.jpg


  上面(mian)兩個(ge)公式說明(ming),奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼中合金元素含量越(yue)高,馬氏(shi)(shi)體點就(jiu)越(yue)低(di),馬氏(shi)(shi)體轉變就(jiu)越(yue)不(bu)容(rong)易發生。


   在18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼中,α'馬氏體形成量隨冷變形量加大和變形溫度降低而增多,如圖9.46和圖9.47所示。可以看出,在每一變形溫度下,α'馬氏體含量隨冷變形量加大而增長到一定數值后將趨于飽和。隨變形溫度的降低,在同樣變形量的條件下,α'馬氏體的生成量增加,其增加也有一個飽和值,亦即無論采取什么措施,不可能完全轉變為馬氏體。這種奧氏體穩定化受多種因素影響,除合金成分和晶粒度等內在因素外,還有奧氏體化溫度、冷卻速率等外界因素。


46.jpg


 變(bian)(bian)形速率對(dui)馬氏體(ti)轉變(bian)(bian)的(de)影響主要是變(bian)(bian)形發熱導致材料溫(wen)度上升的(de)作用,即(ji)變(bian)(bian)形速率越高,材料溫(wen)度也(ye)(ye)越高,因而α'馬氏體(ti)的(de)生成量也(ye)(ye)越少。