奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變理論(95Cr18高碳馬氏體不銹鋼)
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奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變理論
根據(jù)上述理論,可計(jì)算出Fe-30%Ni合金(原子百分?jǐn)?shù))于Ms點(diǎn)(233K)時(shí)的臨界核胚尺寸cc22,r490,成核功(能壘)W5.4x10E5J/mol。
但是,在這樣低的溫度下要靠熱運(yùn)動(dòng)來(lái)獲得這樣大的激活能是很困難的。
有人根據(jù)經(jīng)典成核理論計(jì)算出Fe-Ni合金的成核率和相變溫度成“C”曲線關(guān)系,并能說(shuō)明一部分實(shí)驗(yàn)事實(shí)。
但是,也有一些人的測(cè)量結(jié)果表明,合金可以達(dá)到的Ms點(diǎn)比按經(jīng)典理論計(jì)算的值為低。
按經(jīng)典理論提出的馬氏體的長(zhǎng)大激活能為25104184J/mol。
但實(shí)際上馬氏體的長(zhǎng)大激活能很小,幾乎為零。
根據(jù)這些結(jié)果看來(lái),均勻成核的經(jīng)典理論對(duì)于馬氏體轉(zhuǎn)變可能是不適用的。
在圖1中,在冷至稍低于Ms點(diǎn)的溫度時(shí),五個(gè)顆粒里只有兩個(gè)顆粒中產(chǎn)生馬氏體,在T1溫度時(shí)1及5號(hào)顆粒開(kāi)始出現(xiàn)馬氏體,而3號(hào)顆粒要冷到T2溫度時(shí)才開(kāi)始出現(xiàn)馬氏體。
由此可見(jiàn),合金的成核是很不均勻的,在某些顆粒里,有利于成核的位置很少,所以需要有更大的過(guò)冷度才能產(chǎn)生馬氏體。
合金中有利于成核的位置是那些結(jié)構(gòu)上的不均勻區(qū)域,如晶體缺陷、內(nèi)表面(由夾雜物造成)以及由于晶體成長(zhǎng)或塑性變形所造成的形變區(qū)等。
這些“畸變胚芽”可以作為馬氏體的非均勻核心,通常稱(chēng)之為馬氏體核胚。
當(dāng)試樣經(jīng)高溫退火后,其中一些缺陷被消除或重新排列,因而使有利于成核的位置有所減少,亦即馬氏體核胚數(shù)量減少了。
從表中可以看到,計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值相差不算太遠(yuǎn)。
隨著合金中含Ni量增加,核胚變小,相變比較困難,這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。
關(guān)于鋼中馬氏體核胚的位錯(cuò)構(gòu)模型,學(xué)說(shuō)較多,見(jiàn)解也不統(tǒng)一,目前發(fā)展還不成熟。
此處只介紹一些一般知識(shí),以便對(duì)這個(gè)問(wèn)題有一個(gè)初步的了解。
說(shuō)明馬氏體核胚的結(jié)構(gòu),主要在于說(shuō)明奧氏體和馬氏體兩相交界面的結(jié)構(gòu)情況,即說(shuō)明這兩種密排原子列上的奧氏體和馬氏體是如何構(gòu)成共格界面的。
Frank最早建議,奧氏體和馬氏體的交界面平行于慣習(xí)面(225)。
按照K-S關(guān)系,這兩種點(diǎn)陣以(225)為界面時(shí),(111)′和(110)'應(yīng)互相平行。
但是,鋼中馬氏體和奧氏體的位向關(guān)系并不非常嚴(yán)格地符合K-S關(guān)系。
因?yàn)椋?10}'和{111}′的晶面間距不相等,對(duì)于-Fe,它們相差1.6%;對(duì)于各種鋼,相差0.52%。
為了使兩個(gè)相的晶面能夠一一對(duì)應(yīng)地聯(lián)接起來(lái),F(xiàn)rank提出這兩個(gè)面并不嚴(yán)格地平行,而是有一個(gè)小的交角,如圖2所示。
▲圖2馬氏體慣習(xí)面(225)(111)及(111)′面的關(guān)系。
各個(gè)原子按圖中所示的分?jǐn)?shù)沿箭頭所指方向作相對(duì)位移,則可使它們互相吻合。
這樣,在界面上每隔六列原子存在一個(gè)螺型位錯(cuò)。
在馬氏體片的另一邊界面上,點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)相同,不過(guò)螺型位錯(cuò)的符號(hào)相反。
不同符號(hào)的各組螺型位錯(cuò)的上下端由正的或負(fù)的刃型位錯(cuò)連接起來(lái)構(gòu)成了位錯(cuò)圈。
Knapp和Dehlinger根據(jù)上述界面結(jié)構(gòu)模型設(shè)想馬氏體核胚為薄扁圓片,其周?chē)梢幌盗写笮〔坏鹊奈诲e(cuò)圈所環(huán)繞,如圖4所示。
馬氏體轉(zhuǎn)變的無(wú)擴(kuò)散性及在低溫下仍以很高的速度進(jìn)行等事實(shí),都說(shuō)明在相變過(guò)程中點(diǎn)陣的重組是由原子集體的、有規(guī)律的、近程遷動(dòng)完成的,而無(wú)成分變化。
因此,可以把馬氏體轉(zhuǎn)變看作為晶體由一種結(jié)構(gòu)通過(guò)切變轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程。
自1924年以來(lái),由Bain開(kāi)始,人們便根據(jù)馬氏體相變的特征,設(shè)想了各種相變機(jī)制。
因?yàn)橄嘧儠r(shí)母相發(fā)生明顯的切變,所以早期提出的機(jī)制常常是從簡(jiǎn)單的切變過(guò)程推導(dǎo)出來(lái)的,企圖通過(guò)簡(jiǎn)單的切變便可以得到與實(shí)驗(yàn)事實(shí)(包括點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、位向關(guān)系和慣習(xí)面等)相符合的馬氏體。
下面按發(fā)展過(guò)程對(duì)幾個(gè)機(jī)制作一些簡(jiǎn)要的介紹。
早在1924年,Bain就注意到可以把面心立方點(diǎn)陣看成為體心正方點(diǎn)陣,其軸比/為c/a1.41(即√2:1),如圖3-46中(a)及(b)所示。
同樣,也可以把穩(wěn)定的體心立方鐵素體看成為體心正方點(diǎn)陣,其軸比等于1(圖5c))。
因此,只要把面心立方點(diǎn)陣的C軸(圖5中的Z軸)壓縮,而把垂直于C軸的其他兩個(gè)軸(圖5中的x'和y')拉長(zhǎng),使軸比為1,就可使面心立方點(diǎn)陣變成體心立方點(diǎn)陣。
因?yàn)轳R氏體中有間隙式溶解的碳,所以其軸比不能等于1。
隨碳含量不同,馬氏體的軸比在1.081.00之間。
因此,在無(wú)C的情況下,希望軸比從1.41變成1.00。
按照Bain模型,在轉(zhuǎn)變過(guò)程中原子的相對(duì)位移很小。
例如,F(xiàn)e-30%Ni合金,當(dāng)其從面心立方點(diǎn)陣變成體心立方點(diǎn)陣時(shí),C軸縮短了20%,a軸伸長(zhǎng)了14%。
按照Bain模型,面心立方點(diǎn)陣改建為體心立方點(diǎn)陣時(shí),奧氏體和馬氏體的晶面重合也大體符合K-S關(guān)系,如圖6所示。
按照Bain模型僅能產(chǎn)生馬氏體晶格,它不能解釋宏觀切變及慣習(xí)面的存在,因此還不能完整地說(shuō)明馬氏體相變的特征。
圖中點(diǎn)陣以(111)面為底面按ABCABCABC堆積次序自下而上排列。
點(diǎn)陣圖下面畫(huà)出其在(111)面上的投影圖。
圖7b)圖表示圖7a)圖在奧氏體點(diǎn)陣中的位向。
為敘述方便起見(jiàn),首先考慮沒(méi)有C存在的情況。
并設(shè)想奧氏體分以下幾個(gè)步驟轉(zhuǎn)變成馬氏體:(1)在(111)面上,沿[211]方向產(chǎn)生第一次切變。
如圖7a)Ⅰ中所示,第二層(B層)原子移動(dòng)1/12r(211)而更高各層原子則按比例增加。
但相鄰層原子的相對(duì)位移均為1/12r(211),第一次切變角為1918′,第一次切變后,原子排列如圖7a)Ⅱ所示;(2)第二次切變是在(112)面上(垂直于(111)面),沿[110]方向產(chǎn)生1030'的切變(見(jiàn)圖7a)Ⅱ的投影圖),結(jié)果如圖7a)Ⅱ所示。
第二次切變后使頂角由120變?yōu)?0930'或角由60增至7030'。
由于沒(méi)有C的存在,便得到體心立方點(diǎn)陣的馬氏體。
在有C原子存在的情況下,對(duì)于面心立方點(diǎn)陣改建為體心正方點(diǎn)陣時(shí),二次切變量略小些,角由60增至69;(3)最后還要作一些小的調(diào)整,使晶面間距和測(cè)得的相符合。
K-S模型的成功之處在于它導(dǎo)出了所測(cè)量到的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)和位向關(guān)系,給出了面心立方奧氏體點(diǎn)陣改建為體心正方馬氏體點(diǎn)陣的清晰模型。
但是,這個(gè)早期的理論完全沒(méi)有考慮宏觀切變和慣習(xí)問(wèn)題。
按K-S模型引起的表面浮凸與實(shí)測(cè)結(jié)果相差很大。
另外,既然認(rèn)為碳鋼中主切變面在(111)面上發(fā)生,那末這個(gè)面似乎應(yīng)該是慣習(xí)面,而測(cè)量結(jié)果表明,0.92%C鋼和1.4%C鋼的慣習(xí)面是(225),1.78%C鋼的慣習(xí)面是(259)。
G-T模型比較圓滿地解釋了馬氏體轉(zhuǎn)變的宏觀變形、慣習(xí)面、位向關(guān)系和顯微結(jié)構(gòu)變化等現(xiàn)象,但是沒(méi)有解決慣習(xí)面的不應(yīng)變不轉(zhuǎn)動(dòng),而且也不能解釋碳鋼(<1.4%C)的位向關(guān)系等問(wèn)題。
馬氏體相變的切變理論還在不斷地發(fā)展,隨著馬氏體相變實(shí)驗(yàn)研究的深入,新的現(xiàn)象不斷出現(xiàn),這就要求理論必須繼續(xù)發(fā)展,才能解釋實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象,同時(shí)使理論本身逐漸完善。
例如,如前所述,在Ni-Cr鋼、不銹鋼、高M(jìn)n鋼中,'-馬氏體總是在相的交接處出現(xiàn),特別是常在兩個(gè)相的相交處出現(xiàn)。
因此,有人提出這類(lèi)合金相變的順序是→→'。
而KypMon和Sachs由于受當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平限制,沒(méi)能想到相的作用,卻假設(shè)了另外兩個(gè)切變過(guò)程,直接由得到'。
當(dāng)然,→'直接轉(zhuǎn)變的可能性也是存在的。
有人認(rèn)為C可以提高M(jìn)n鋼的層錯(cuò)能,因此碳含量高時(shí),→轉(zhuǎn)變困難,這時(shí)就會(huì)發(fā)生→'直接轉(zhuǎn)變。
近年來(lái),由于馬氏體異常正方度的發(fā)現(xiàn),也給馬氏體相變機(jī)構(gòu)的切變理論提出了新的課題,按上述一般設(shè)想的馬氏體相變機(jī)構(gòu),相變是無(wú)擴(kuò)散的、均勻的、有規(guī)律的點(diǎn)陣重組。
這樣必然導(dǎo)致所有碳原子只分布在馬氏體間隙位置的一個(gè)亞點(diǎn)陣上,從而使馬氏體的c/a最大。
顯然,這樣的轉(zhuǎn)變機(jī)構(gòu)無(wú)法解釋馬氏體的異常正方度現(xiàn)象。
這就啟發(fā)人們?cè)谠O(shè)想馬氏體相變機(jī)構(gòu)時(shí),還必須把C原子的移動(dòng)方式考慮在內(nèi)。
95Cr18高碳馬氏體不銹鋼
國(guó)標(biāo)GB-T標(biāo)準(zhǔn):數(shù)字牌號(hào):S44090、新牌號(hào):95Cr18、舊牌號(hào):9Cr18,。
④熱導(dǎo)率/w/(m.k)100℃-:29.3,。
?、呔€脹系數(shù)/(10-6/k)0604℃:12,。
?、峥v向彈性模量(20℃)/GPa:200,。
①硬度HBW≤:退火255,硬度HRB≤:-,。
馬氏體和殘余奧氏體.PDF
Writtenby:GeorgeVandorVoort(BuehlerLtd)。
條件,如何判別和檢測(cè)殘余奧氏體,以及殘余奧氏體存在的危害。
這取用于評(píng)估規(guī)定形狀的試棒的淬火硬化層的深?yuàn)W氏體的存在嚴(yán)重影響了工具鋼行業(yè)。
隨著奧氏體的含碳量增高,馬氏體轉(zhuǎn)變微組織。
一些特殊需求的之外,殘余奧氏體的出解決這個(gè)問(wèn)題。
BethlehemSteel實(shí)驗(yàn)室人員一起。
100多年前,人們對(duì)鋼的熱處理只有很繪制CCT曲線的確是個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)。
度下,保溫810小時(shí)晶粒尺寸仍舊十分由于透射電子顯微鏡(TEM)的分辨。
可以見(jiàn)到先前粗大的奧氏體晶粒,這些且透射電子顯微鏡可以對(duì)金屬薄片樣。
小的負(fù)荷狀態(tài)下,仍舊產(chǎn)生晶間的脆性結(jié)構(gòu)有了更深入的研究和了解。
LOM可以顯示殘余奧氏體的顯微組織,氏體基體沒(méi)有足夠的韌性釋放應(yīng)力,從而硬度與含碳量關(guān)系曲線,該曲線表明大。
由于馬面層可能產(chǎn)生2025%的殘余奧氏體,大圖3是由Marder和Krauss繪制的在。
氏體層片間的小顆粒的殘余奧氏體難于鋼)是由低碳合金鋼制成。
齒輪通常不像馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度與含碳量之間的關(guān)。
那么以上的內(nèi)容就是關(guān)于奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變理論的介紹了,95Cr18高碳馬氏體不銹鋼是小編整理匯總而成,希望能給大家?guī)?lái)幫助。
發(fā)表評(píng)論