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本文導(dǎo)讀目錄：

1、馬氏體PPT幻燈片.ppt

2、低碳馬氏體在模具中的應(yīng)用

3、【原】【知識】一文看懂馬氏體組織！

馬氏體PPT幻燈片.ppt

　　馬氏體組織起源馬氏體(martensite)是黑色金屬材料的一種組織名稱。

　　最先由德國冶金學(xué)家AdolfMartens(1850-1914)于19世紀(jì)90年代在一種硬礦物中發(fā)現(xiàn)。

　　馬氏體的三維組織形態(tài)通常有片狀(plate)或者板條狀(lath)，但是在金相觀察中（二維）通常表現(xiàn)為針狀（needle-shaped），這也是為什么在一些地方通常描述為針狀的原因。

　　馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心四方結(jié)構(gòu)（BCT）。

　　高的強(qiáng)度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一。

　　中文名：馬氏體外文名：martensite19世紀(jì)90年代最先由德國冶金學(xué)家阿道夫馬滕斯（AdolfMartens，1850-1914）于在一種硬礦物中發(fā)現(xiàn)。

　　馬氏體最初是在鋼（中、高碳鋼）中發(fā)現(xiàn)的：將鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織。

　　1895年法國人奧斯蒙（F.Osmond）為紀(jì)念德國冶金學(xué)家馬滕斯（A.Martens），把這種組織命名為馬氏體(Martensite)。

　　人們最早只把鋼中由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的相變稱為馬氏體相變。

　　20世紀(jì)以來，對鋼中馬氏體相變的特征累積了較多的知識，又相繼發(fā)現(xiàn)在某些純金屬和合金中也具有馬氏體相變，如：Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-□n、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni等。

　　目前廣泛地把基本特征屬馬氏體相變型的相變產(chǎn)物統(tǒng)稱為馬氏體（見固態(tài)相變）。

　　中低碳鋼淬火獲得板條狀馬氏體，板條狀馬氏體是由許多束尺寸大致相同，近似平行排列的細(xì)板條組成的組織，各束板條之間角度比較大；高碳鋼淬火獲得針狀馬氏體，針狀馬氏體呈竹葉或凸透鏡狀，針葉一般限制在原奧氏體晶粒之內(nèi)，針葉之間互成60或120角。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變同樣是在一定溫度范圍內(nèi)（Ms-Mz）連續(xù)進(jìn)行的，當(dāng)溫度達(dá)到Ms點(diǎn)以下，立即有部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

　　板條狀馬氏體有很高的強(qiáng)度和硬度，較好的韌性，能承受一定程度的冷加工；針狀馬氏體又硬又脆，無塑性變形能力。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應(yīng)力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應(yīng)力開裂。

　　[1]形態(tài)特征馬氏體的三維組織形態(tài)通常有片狀(plate)或者板條狀(lath)，片狀馬氏體在金相觀察中（二維）通常表現(xiàn)為針狀（needle-shaped），這也是為什么在一些地方通常描述為針狀、竹葉狀的原因，板條狀馬氏體在金相觀察中為細(xì)長的條狀或板狀。

　　奧氏體中含碳量≥1%的鋼淬火后，馬氏體形態(tài)為片狀馬氏體，當(dāng)奧氏體中含碳量≤0.2%的鋼淬火后，馬氏體形狀基本為板條馬氏體。

　　馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)為體心四方結(jié)構(gòu)（BCT）。

　　高的強(qiáng)度和硬度是鋼中馬氏體的主要特征之一，同時馬氏體的脆性也比較高。

　　相變特征和機(jī)制：馬氏體相變具有熱效應(yīng)和體積效應(yīng)，相變過程是形核和長大的過程。

　　但核心如何形成，又如何長大，目前尚無完整的模型。

　　馬氏體長大速率一般較大，有的甚至高達(dá)10cm/s。

　　人們推想母相中的晶體缺陷（如位錯）的組態(tài)對馬氏體形核具有影響，但目前實(shí)驗(yàn)技術(shù)還無法觀察到相界面上位錯的組態(tài)，因此對馬氏體相變的過程，尚不能窺其全貌。

　　其特征可概括如下：馬氏體相變是無擴(kuò)散相變之一，相變時沒有穿越界面的原子無規(guī)行走或順序跳躍，因而新相（馬氏體）承襲了母相的化學(xué)成分、原子序態(tài)和晶體缺陷。

　　馬氏體相變時原子有規(guī)則地保持其相鄰原子間的相對關(guān)系進(jìn)行位移，這種位移是切變式的（圖1切變式位移示意）。

　　原子位移的結(jié)果產(chǎn)生點(diǎn)陣應(yīng)變(或形變)（圖2原子位移產(chǎn)生點(diǎn)陣應(yīng)變）。

　　這種切變位移不但使母相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)改變，而且產(chǎn)生宏觀的形狀改變。

　　將一個拋光試樣的表面先劃上一條直線，如圖3a馬氏體相變時的形狀改變中的PQRS，若試樣中一部分(A□B□C□D□-A□B□C□D□)發(fā)生馬氏體相變(形成馬氏體),則PQRS直線就折成PQ、QR□及R□S□三段相連的直線，兩相界面的平面A□B□C□D□及A□B□C□D□保持無應(yīng)變、不轉(zhuǎn)動，稱慣習(xí)（析）面。

　　這種形狀改變稱為不變平面應(yīng)變（圖3馬氏體相變時的形狀改變）。

　　由圖4高碳鋼中馬氏體的表面浮突600可見，高碳鋼馬氏體的表面浮突，它可由圖5表面浮突示意示意，可見馬氏體形成時，與馬氏體相交的表面上發(fā)生傾動，在干涉顯微鏡下可見到浮突的高度以及完整尖銳的邊緣（圖6Co-30.5Ni合金形成六方馬氏體時產(chǎn)生的表面浮突干涉圖像）。

　　馬氏體的慣習(xí)（析）面馬氏體相變時在一定的母相面上形成新相馬氏體，這個面稱為慣習(xí)（析）面，它往往不是簡單的指數(shù)面，如鎳鋼中馬氏。

低碳馬氏體在模具中的應(yīng)用

　　通常模具用鋼都采用合金工具鋼、碳素工具鋼和高速工具鋼，其淬火后的組織主要是孿晶的亞結(jié)構(gòu)，有顯微裂紋的高碳針狀、片狀馬氏體。

　　由于含碳量較高，碳化物形成元素較多，鋼中不可避免的會存在網(wǎng)狀、帶狀和鏈狀碳化物，往往造成模具在使用中脆性斷裂。

　　由于低碳馬氏體亞結(jié)構(gòu)是位錯，具有較高的強(qiáng)度(硬度為45hrc～50hrc，屈服強(qiáng)度為1000mpa～1300mpa)、良好的塑性(5≥10%，≥40%)和韌性(akv≥59j)以及良好的冷加工性、可焊性和熱處理畸變小等優(yōu)點(diǎn)。

　　因此，如何使模具鋼的淬火組織中得到更多的、甚至全部低碳馬氏體，是提高模具強(qiáng)韌性、延長模具使用壽命的關(guān)鍵。

　　目前發(fā)展方向是低碳結(jié)構(gòu)鋼的淬火組織希望得到全部板條馬氏體，以保證高的強(qiáng)韌性;對高碳鋼傾向于降低碳含量或盡量降低淬火溫度來減少孿晶馬氏體數(shù)量，以保證材料的韌性;對中碳合金鋼則傾向于采用高溫淬火，得到較多或全部低碳馬氏體組織，來提高斷裂韌性。

　　低碳馬氏體鋼包括低碳碳素鋼和低碳合金鋼經(jīng)低碳馬氏體強(qiáng)烈淬火處理后，得到強(qiáng)韌性較高的低碳馬氏體組織，代替中碳鋼調(diào)質(zhì)處理或低碳鋼滲碳、滲氮處理，適用制造各種塑料模具，可顯著模具制造周期，降低制造成本，提高使用壽命，在塑料模具熱處理中廣泛應(yīng)用。

　　主要鋼種為2cr13鋼(0.16%～0.25%c)和1cr17ni2鋼(0.11%～0.17%c)，適用于制造在腐蝕介質(zhì)作用下的`塑料模具，透明塑料制品模具。

　　典型鋼種為國產(chǎn)07cr16ni4cu3nb鋼(≤0.07%c，簡稱cr)，該鋼經(jīng)1050℃淬火后獲得單一的低碳馬氏體組織，硬度為32hrc～35hrc，可以直接進(jìn)行切削加工;經(jīng)460℃～480℃時效處理后，硬度為42hrc～44hrc，良好的力學(xué)性能和抗蝕性。

　　例如聚三氟氯乙烯閥門蓋模具，原采用45鋼鍍鉻處理模具，使用壽命為1000～4000件，后改用低碳馬氏體pcr鋼，壽命可達(dá)10000～20000件。

　　國內(nèi)也有不少應(yīng)用低碳馬氏體鋼強(qiáng)烈淬火工藝制造冷作模具的實(shí)例。

　　(3)20crmnti鋼壓制鋁套冷擠壓模d16、d20型壓制鋼絲繩鋁套冷擠壓模原采用crwmn鋼淬火回火后，硬度為45hrc～50hrc，盡管硬度要求在冷擠壓模中較低，但是由于crwmn鋼碳化物不均勻性比較嚴(yán)重，很難避免網(wǎng)狀、帶狀碳化物，因此造成崩刃、開裂而早期失效，使用壽命僅為1000多件，有的僅幾百件甚至幾十件。

　　選用20crmnti鋼制作d16、d20鋁套冷擠壓模，經(jīng)950℃加熱鹽水淬火后，不回火直接使用，模具硬度為46hrc～48hrc，壓制鋁套2000多件，仍在繼續(xù)使用。

　　2中碳合金鋼冷作模具的低碳馬氏體高溫淬火。

　　(1)5crmnmo鋼冷鐓機(jī)螺母冷鐓模的高溫淬火將5crmnmo鋼的淬火溫度提高到900℃～950℃，可得到幾乎是單一的低碳馬氏體組織。

　　例如，用5crmnmo鋼制作的z41.24型多工位冷鐓機(jī)螺母冷鐓模，經(jīng)900℃～930℃加熱，180℃分級淬火，200℃2次低溫回火處理后，使用壽命比cr12mov鋼的提高2.6倍，可完全取代t10a、9crsi、cr12mov鋼制造較大截面的冷鐓模。

　　(3)5crw2si鋼冷剪切模的高溫淬火5crw2si鋼冷剪切模，經(jīng)950℃淬火和250℃回火后，得到板條馬氏體加少量均勻細(xì)化的碳化物和分布在板條馬氏體邊界的細(xì)小殘留奧氏體的組織，可顯著提高冷剪切模剪刃的強(qiáng)度和韌性，壽命提高1.5～5倍。

　　高碳鋼冷作模具淬火溫度愈低，奧氏體固溶碳含量也愈低，ms溫度愈高，低碳馬氏體數(shù)量愈多。

　　因此模具具有較高的耐磨性和強(qiáng)韌性，變形和開裂的幾率很小。

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　　1.關(guān)于模具制造與加工應(yīng)用中的CAD技術(shù)應(yīng)用。

　　7.高精密測量設(shè)備在模具質(zhì)量檢測中的應(yīng)用。

【原】【知識】一文看懂馬氏體組織！

　　馬氏體通常是體心立方結(jié)構(gòu)，而母相奧氏體則是面心立方結(jié)構(gòu)，馬氏體是由母相奧氏體轉(zhuǎn)變而來的。

　　在低、中碳鋼，馬氏體時效鋼中出現(xiàn)，形成溫度較高。

　　慣習(xí)面為(111)，晶體學(xué)位向關(guān)系符合K-S關(guān)系。

　　在中、高碳鋼，高鎳的Fe-Ni合金中出現(xiàn)，形成溫度較低，呈雙凸透鏡狀。

　　多數(shù)馬氏體片中間有一條中脊面，相鄰馬氏體片互不平行，大小不一，片的周圍有一定量的殘余奧氏體。

　?、俚麪铖R氏體（人字形或角狀馬氏體）：形成溫度介于板條馬氏體與片狀馬氏體之間，形態(tài)特征和性能也介于兩者之間。

　　低碳位錯型馬氏體具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和良好的韌性。

　　高碳孿晶型馬氏體具有高的強(qiáng)度但韌性極差（原因：①亞結(jié)構(gòu)為細(xì)小孿晶；②容易產(chǎn)生顯微裂紋）。

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