鋼(gang)加(jia)熱(re)奧(ao)氏(shi)體(ti)化后(hou),以一定(ding)的(de)速度冷卻下來,獲得期望的(de)組織和性能(neng),這(zhe)是鋼(gang)熱(re)處理的(de)主要(yao)(yao)目的(de)。因此,鋼(gang)自高溫奧(ao)氏(shi)體(ti)狀態的(de)冷卻過(guo)程是鋼(gang)熱(re)處理的(de)又一個重要(yao)(yao)過(guo)程。
鋼自高溫奧(ao)氏(shi)體(ti)狀態冷(leng)卻(que)過(guo)程中(zhong)將(jiang)發生奧(ao)氏(shi)體(ti)的組織轉(zhuan)變(bian)。不(bu)同(tong)的冷(leng)卻(que)速度可以獲得不(bu)同(tong)的轉(zhuan)變(bian)產物(wu)及(ji)不(bu)同(tong)的性(xing)能(neng)。
到(dao)目前(qian)為(wei)(wei)止,一(yi)般(ban)的(de)觀點是認為(wei)(wei)鋼在冷卻時,依冷卻速度不同,可以發生三(san)種(zhong)類型的(de)組織轉(zhuan)變,即珠光體型轉(zhuan)變、貝氏體型轉(zhuan)變和馬氏體型轉(zhuan)變。
一(yi)、珠光體型轉變
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. 如同在加熱轉變(bian)時(shi)一樣,鉻會減緩碳的擴散作(zuo)用。
2. 鉻的(de)存在增加了(le)原(yuan)子間(jian)的(de)結(jie)合力(li)而降低了(le)鐵(tie)原(yuan)子的(de)潔動能(neng)力(li),使(shi)鐵(tie)原(yuan)子的(de)自(zi)擴散變慢。
3. 鉻是強碳化物形成(cheng)元(yuan)素(su),所以,在珠(zhu)光體形成(cheng)過程(cheng)中,還(huan)有鉻本身的(de)擴散(san)過程(cheng),鉻本身的(de)擴散(san)是緩慢的(de)。
所以(yi),馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼發生珠光體(ti)轉變(bian)(bian)(bian)時,由(you)于鉻的(de)(de)存在,使這個轉變(bian)(bian)(bian)變(bian)(bian)(bian)得困難了,或者說(shuo),馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼高(gao)溫奧氏(shi)體(ti)顯得穩定(ding)了。以(yi)至(zhi)于在實(shi)際熱(re)處(chu)理時,即(ji)便(bian)較(jiao)慢的(de)(de)冷(leng)卻(que)速度(du)冷(leng)卻(que),也不(bu)會像碳(tan)鋼那樣(yang)容易發生珠光體(ti)轉變(bian)(bian)(bian)。結果使奧氏(shi)體(ti)能保(bao)留到較(jiao)低的(de)(de)溫度(du)。
鉻的(de)加入(ru)對馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼冷卻轉(zhuan)變(bian)(bian)的(de)另一個(ge)影響是(shi)(shi)對奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)圖形狀(zhuang)的(de)改變(bian)(bian),主要體(ti)(ti)現(xian)在兩個(ge)方面。一是(shi)(shi)使珠光體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)區和中溫轉(zhuan)變(bian)(bian)區(貝氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)區)分離;二是(shi)(shi)使轉(zhuan)變(bian)(bian)圖右移,這是(shi)(shi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定的(de)一個(ge)表現(xian)。圖4-9是(shi)(shi)3Cr13鋼等溫轉(zhuan)變(bian)(bian)曲(qu)線圖。

當然,圖(tu)4-9所示(shi)曲線(xian)圖(tu)還(huan)應考(kao)慮其(qi)他一些合金元素(su)的(de)影響效(xiao)果。
關于珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)強度(du)(du)(du)(du),許多(duo)研究(jiu)結果表明,珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)的強度(du)(du)(du)(du)主(zhu)要決(jue)定(ding)于片間(jian)(jian)距(ju),片間(jian)(jian)距(ju)越(yue)(yue)小(xiao)強度(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)高。而(er)片間(jian)(jian)距(ju)又主(zhu)要取決(jue)于珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)的轉變(bian)(bian)溫度(du)(du)(du)(du),轉變(bian)(bian)溫度(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)低則(ze)片間(jian)(jian)距(ju)越(yue)(yue)小(xiao)。鉻元素的加入提高了(le)共析(xi)溫度(du)(du)(du)(du),實際上增加了(le)給定(ding)等溫溫度(du)(du)(du)(du)下的過冷度(du)(du)(du)(du),即增加了(le)相變(bian)(bian)驅動(dong)力(li),使片間(jian)(jian)距(ju)變(bian)(bian)小(xiao)。從(cong)這一理(li)論(lun)來說,馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)轉變(bian)(bian)的珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)片間(jian)(jian)距(ju)應(ying)較小(xiao),故(gu)珠(zhu)光(guang)(guang)體(ti)強度(du)(du)(du)(du)會有所提高。
二、貝(bei)氏體轉(zhuan)變(中溫轉(zhuan)變)
根據鋼的(de)熱處理(li)原理(li),高溫(wen)奧氏體(ti)(ti)過(guo)冷(leng)到中(zhong)溫(wen)轉變(bian)區(一般在(zai)550~200℃,依鋼成(cheng)分不同(tong)(tong)而異(yi)),會發生中(zhong)溫(wen)轉變(bian),也(ye)叫(jiao)貝(bei)氏體(ti)(ti)轉變(bian)。依轉變(bian)溫(wen)度的(de)不同(tong)(tong),形(xing)(xing)成(cheng)的(de)轉變(bian)產(chan)物的(de)形(xing)(xing)態也(ye)不同(tong)(tong)。在(zai)中(zhong)溫(wen)轉變(bian)上(shang)部溫(wen)度區形(xing)(xing)成(cheng)的(de)叫(jiao)上(shang)貝(bei)氏體(ti)(ti)呈束條狀(zhuang),在(zai)下(xia)部溫(wen)度區形(xing)(xing)成(cheng)的(de)叫(jiao)下(xia)貝(bei)氏體(ti)(ti)呈針狀(zhuang)。由于組織形(xing)(xing)態不同(tong)(tong),在(zai)性能(neng)上(shang)也(ye)有差(cha)異(yi)。
對于奧氏體的中溫轉變,一般認(ren)為有(you)以下(xia)特(te)點。
1. 中溫轉變開始(shi)前,奧氏體中的(de)(de)(de)碳和合金(jin)(jin)元素已發生(sheng)了不均(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)分布,在含碳較低的(de)(de)(de)具有合適合金(jin)(jin)元素濃度的(de)(de)(de)區域,會(hui)形成α鐵晶核,一部分還會(hui)長大。
2. γ→α的轉變是按馬(ma)氏體轉變方式進行(xing)的,發生鐵原子的點陣改組(zu),每個(ge)鐵原子只能進行(xing)較小的位移,而不能進行(xing)擴散(san)。
3. 在y→α轉變的(de)(de)同時,碳的(de)(de)活(huo)動方式是有的(de)(de)通過相界面自y相向α相擴散(san),也有的(de)(de)在α相內沉淀(dian)為碳化物。而合金元素本身在轉變過程中沒有擴散(san)。
鉻(ge)元(yuan)素(su)在(zai)貝(bei)氏體(ti)轉變(bian)過程中,不會發揮像在(zai)珠(zhu)光體(ti)轉變(bian)中的那些作(zuo)(zuo)用(yong),只(zhi)能對(dui)中溫轉變(bian)中碳的擴散產(chan)生(sheng)一定的阻礙作(zuo)(zuo)用(yong),使貝(bei)氏體(ti)形成(cheng)速(su)度減緩。
合(he)金(jin)元素對(dui)貝氏體性能的影響,概括如下:
1. 上貝(bei)氏體(ti)的強(qiang)度和(he)韌性(xing)主要決定于鐵素(su)體(ti)條片的平(ping)均寬度和(he)碳化物的大小(xiao)、分布、性(xing)質。由于上貝(bei)氏體(ti)中的鐵素(su)體(ti)固溶(rong)碳量不多,位(wei)錯(cuo)密度較小(xiao),因此(ci),碳的固溶(rong)強(qiang)化和(he)位(wei)錯(cuo)強(qiang)化作用不明顯。
2. 下貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的強(qiang)度(du)、韌(ren)性主要取決(jue)于碳(tan)化物的數(shu)量、分散度(du)和位錯密度(du),因(yin)此,下貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)具有較好的強(qiang)度(du)、塑韌(ren)性。雖然下貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)內鐵素體(ti)(ti)固溶碳(tan)量有所變化,但下貝(bei)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的強(qiang)度(du)并不主要決(jue)定于碳(tan)的固溶強(qiang)化。
因此,可(ke)認為,形成(cheng)碳化(hua)物(wu)的元素鉻在貝氏體中(zhong),應(ying)是(shi)通過對碳化(hua)物(wu)影(ying)響來體現對其性能(neng)的作用。
三(san)、馬氏體轉變
對于(yu)馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼,通過(guo)淬火獲得(de)(de)馬氏體(ti)(ti)(ti),再經過(guo)回火獲得(de)(de)回火馬氏體(ti)(ti)(ti)(低溫回火)或索氏體(ti)(ti)(ti)(高溫回火),并獲得(de)(de)要(yao)求的性(xing)能(neng)。所以,馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼熱處(chu)理的淬火,即(ji)奧氏體(ti)(ti)(ti)向(xiang)馬氏體(ti)(ti)(ti)的轉(zhuan)變(bian)更具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)意義。
如前所述,馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)由于鉻等合金元素的(de)作(zuo)用,使奧氏體(ti)(ti)更穩定(ding)了(le)(le),不(bu)易發(fa)生向珠光體(ti)(ti)和貝氏體(ti)(ti)的(de)轉變,這就為其獲得馬氏體(ti)(ti)組織提供了(le)(le)有利(li)條件。
要(yao)得到(dao)淬(cui)火馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti),必須以大于臨(lin)界冷(leng)(leng)卻速度(du)(du)的(de)冷(leng)(leng)卻方(fang)式冷(leng)(leng)卻奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti),冷(leng)(leng)卻到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)開始溫(wen)度(du)(du)(Ms)以下(xia)(xia)(xia)。馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)是在不斷冷(leng)(leng)卻過程中進(jin)行的(de)。溫(wen)度(du)(du)下(xia)(xia)(xia)降停止,則馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)停滯、終(zhong)止,并且冷(leng)(leng)卻到(dao)室溫(wen)以下(xia)(xia)(xia),有的(de)甚至冷(leng)(leng)卻到(dao)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)終(zhong)止溫(wen)度(du)(du)(Mf),還會有未轉(zhuan)變(bian)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)保持下(xia)(xia)(xia)來,這(zhe)部分奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)被稱為(wei)殘留(liu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)。
1. 馬氏體轉(zhuan)變特點
奧(ao)氏體向馬(ma)氏體的(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)與向珠光(guang)體轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)和向貝氏體轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)是不(bu)同的(de)。馬(ma)氏體轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)主(zhu)要(yao)有以下特點。
①. 馬氏體轉變時,與母相奧(ao)氏體保持共格關系,在磨光的(de)表面上有(you)浮(fu)凸現象。
②. 馬氏(shi)體和母(mu)相奧(ao)氏(shi)體間存(cun)在嚴格的結晶學(xue)關系,兩相間存(cun)在位向(xiang)關系。
③. 馬氏(shi)體(ti)(ti)總是沿著母(mu)相奧氏(shi)體(ti)(ti)中一(yi)定的面(mian)形成,常稱慣習(xi)面(mian)。
④. 馬(ma)氏體(ti)形(xing)成之(zhi)后,原奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的碳原子(zi)會自(zi)然進入馬(ma)氏體(ti)的間隙位置中(zhong)(zhong)。
⑤. 馬氏(shi)(shi)體相變獲(huo)得的(de)體心立方晶格是在切(qie)變過程(cheng)中形(xing)成的(de),這(zhe)種(zhong)切(qie)變可能是滑(hua)移或(huo)孿晶,同時(shi)在馬氏(shi)(shi)體內部留下(xia)晶體缺陷(亞(ya)結(jie)構)。
⑥. 奧氏體向馬氏體的(de)轉(zhuan)變是(shi)非擴散性的(de),不發生元素濃度變化(hua)。
⑦. 馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)只(zhi)有在轉(zhuan)變(bian)溫度(du)低(di)于鋼中新舊兩(liang)相(xiang)(α相(xiang)和γ相(xiang))自由能相(xiang)等的(de)臨(lin)界溫度(du)時,才會存在“無(wu)擴散相(xiang)變(bian)驅動力(li)”,促進馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)形成,溫度(du)越(yue)低(di),這(zhe)個驅動力(li)越(yue)大(da),馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)變(bian)越(yue)容(rong)易(yi)進行。
⑧. 生成的馬氏體(ti)不(bu)能越過母相奧氏體(ti)的晶界。
⑨. 合(he)金元(yuan)素(su)對(dui)(dui)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)相變點有不(bu)同的(de)影響,如鉻、鉬、鎳(nie)等使(shi)Ms 點下降,鈷(gu)、鋁(lv)等使(shi)M、點上升。見(jian)圖(tu)4-10。當(dang)然,也有的(de)學者對(dui)(dui)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉變有不(bu)同見(jian)解(jie),對(dui)(dui)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)無擴散性轉變提出(chu)質疑。

2. 馬氏體(ti)形態(tai)、亞結構和強韌度
在鋼的(de)(de)使用中(zhong),要求(qiu)強(qiang)韌性時,應(ying)獲得的(de)(de)最(zui)基本、最(zui)主要的(de)(de)組(zu)織就是馬氏(shi)體。鋼的(de)(de)強(qiang)韌性與馬氏(shi)體的(de)(de)形態,內部顯(xian)微組(zu)織及(ji)亞結構有關。
①. 馬氏體的(de)形(xing)態是指馬氏體基本單元晶體的(de)幾何外形(xing)
根據研(yan)究,有(you)的(de)(de)學者將馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形態分成五類:即板(ban)條狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)、針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)、蝴蝶狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)、薄(bo)板(ban)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)、e'馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。對(dui)于馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼來說,最常見的(de)(de)是前(qian)兩類,即板(ban)條狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。
板條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)(有的稱(cheng)塊狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti))單元晶(jing)體(ti)(ti)(ti)的立體(ti)(ti)(ti)外形(xing)是長條(tiao)狀(zhuang),利用透射電鏡(jing)及電子(zi)衍射技術分析時,可見一(yi)(yi)條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)單元,實際上(shang)是由許多更為細小的板條(tiao)晶(jing)大(da)致(zhi)上(shang)按同一(yi)(yi)方位排列(lie)而成的。這種板條(tiao)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)在(zai)一(yi)(yi)般光學顯微鏡(jing)下看不出(chu)來。板條(tiao)狀(zhuang)馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)常出(chu)現在(zai)含碳(tan)(tan)量較低的碳(tan)(tan)鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)中。
針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(有的稱透鏡(jing)狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)、片狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti))的單元(yuan)晶體(ti)(ti)的立體(ti)(ti)外形(xing)是透鏡(jing)狀(zhuang)(zhuang),是以單個馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶體(ti)(ti)形(xing)式出現(xian)的,在(zai)顯(xian)微鏡(jing)下呈多向分布。在(zai)實用鋼(gang)中,針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)一般(ban)都很細,在(zai)光學顯(xian)微鏡(jing)下不(bu)(bu)具(ju)有明顯(xian)的組織特征。針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)多出現(xian)在(zai)碳量較高的碳鋼(gang)、合金鋼(gang)、馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中。
②. 馬(ma)(ma)氏體(ti)的亞結(jie)構(gou)實質是指(zhi)馬(ma)(ma)氏體(ti)內存在(zai)的晶體(ti)缺陷
在電子(zi)顯微鏡下(xia)觀(guan)察,板(ban)條(tiao)狀(zhuang)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)內部存在的(de)缺陷(xian)是以高(gao)密度的(de)位錯(cuo)為主(zhu),用電鏡測定位錯(cuo)密度為0.3x1012/c㎡~0.9x102/c㎡;晶體(ti)(ti)(ti)內大都是密度很高(gao)的(de)位錯(cuo)線。所(suo)以,習慣上稱板(ban)條(tiao)狀(zhuang)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)叫(jiao)位錯(cuo)馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)。
針狀馬(ma)(ma)氏(shi)體內(nei)部存(cun)在的(de)(de)缺陷以孿晶(jing)為(wei)(wei)主(zhu),在電子顯微鏡下顯示出(chu)其亞結構為(wei)(wei)細的(de)(de)李晶(jing)(寬距約為(wei)(wei)5nm).所以,也有的(de)(de)稱(cheng)針狀馬(ma)(ma)氏(shi)體為(wei)(wei)李晶(jing)馬(ma)(ma)氏(shi)體。
應該指(zhi)出,馬氏體的亞結構很(hen)復雜,已發現,板條(tiao)狀馬氏體內有細的李晶存在(zai),在(zai)針狀馬氏體內也有高密度的位錯。
③. 馬氏體的強(qiang)韌性
關于馬氏(shi)體的強(qiang)韌性及其影響因素等(deng)問題(ti)(ti),是(shi)許(xu)多學者關注和著力研究的課(ke)題(ti)(ti)。這是(shi)一(yi)(yi)個復雜(za)的問題(ti)(ti),要(yao)完整地(di)說(shuo)明其本質和區分各種因素的作(zuo)用仍然(ran)是(shi)困難的,而且各學派還存(cun)在(zai)一(yi)(yi)些不同的觀點。
a. 馬(ma)氏體的強度
較早期的(de)(de)(de)(de)(de)一些研(yan)究認(ren)為:碳(tan)及合金元素的(de)(de)(de)(de)(de)固溶(rong)作(zuo)用(yong)是(shi)強(qiang)(qiang)化馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因(yin)(yin)。特(te)別是(shi)馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)和(he)強(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)與碳(tan)含(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加成(cheng)正比。似乎(hu)說明碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)固溶(rong)強(qiang)(qiang)化是(shi)馬(ma)氏體(ti)化的(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)原(yuan)因(yin)(yin)。碳(tan)作(zuo)為溶(rong)質(zhi)原(yuan)子嵌(qian)入(ru)α-Fe晶格的(de)(de)(de)(de)(de)八面體(ti)間謝中,使(shi)晶格產生(sheng)畸(ji)變,造成(cheng)強(qiang)(qiang)硬(ying)化效應(ying)。近期的(de)(de)(de)(de)(de)一些研(yan)究結果表明,馬(ma)氏體(ti)強(qiang)(qiang)度(du)隨碳(tan)含(han)量增(zeng)加而提高(gao)是(shi)因(yin)(yin)為碳(tan)提高(gao)馬(ma)氏體(ti)相變時的(de)(de)(de)(de)(de)位錯密度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。位錯密度(du)越高(gao),金屬抵抗塑性變形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)能力(li)就越大。
馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)強度(du)還與原(yuan)(yuan)始奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)晶(jing)粒(li)(li)大小(xiao)有關(guan)。如果原(yuan)(yuan)始奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)(li)細小(xiao),則轉變成的(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)領域及馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)片也細小(xiao),更多的(de)(de)(de)界(jie)面阻礙了(le)晶(jing)粒(li)(li)受力(li)時滑移帶的(de)(de)(de)運動。還有的(de)(de)(de)解釋說(shuo)原(yuan)(yuan)始奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)(li)小(xiao),在馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)相變時,會提高位(wei)錯(cuo)密度(du)而使馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)強度(du)增加。
綜上觀(guan)點,可總結為:淬火馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的(de)高強(qiang)度是碳和合金元素固(gu)溶強(qiang)化、馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)條(tiao)片周界(jie)及(ji)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)內位錯(cuo)密度的(de)綜合貢獻結果(guo)。
b. 馬(ma)氏體的韌性
馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)韌(ren)性(xing)與含碳(tan)量有關,低碳(tan)(C≤0.4%)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)具有較(jiao)好的(de)(de)韌(ren)性(xing),隨著(zhu)含碳(tan)量的(de)(de)增加,韌(ren)性(xing)顯著(zhu)下(xia)降。韌(ren)性(xing)與碳(tan)的(de)(de)關系,本(ben)質是碳(tan)對馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)形態和亞結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)影響結(jie)(jie)果。研究(jiu)表明(ming),馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)韌(ren)性(xing)與馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形態和亞結(jie)(jie)構(gou)有明(ming)顯的(de)(de)關系。馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)孿晶馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)比例越大,其韌(ren)性(xing)下(xia)降也越大。
有(you)試驗證明,在(zai)(zai)相同的(de)(de)(de)屈服強度(du)下,位(wei)錯(cuo)(cuo)型馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)斷裂(lie)(lie)(lie)(lie)韌(ren)性(xing)比孿晶(jing)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)高(gao)得(de)多。在(zai)(zai)相同的(de)(de)(de)強度(du)條件下,條狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)斷裂(lie)(lie)(lie)(lie)制性(xing)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)于針狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti),并且,馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)還隨著板條寬度(du)和(he)領域大小的(de)(de)(de)減小而(er)增加。經進(jin)一步研(yan)究和(he)分析認為,馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)中的(de)(de)(de)位(wei)錯(cuo)(cuo)亞結構可動性(xing)較(jiao)孿晶(jing)大,由(you)于位(wei)錯(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)運動能緩(huan)和(he)局部(bu)地(di)區的(de)(de)(de)應力(li)集中,延緩(huan)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋形核,即使存有(you)微(wei)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋,也會(hui)削減裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋尖的(de)(de)(de)應力(li)峰值(zhi)。這當然對(dui)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)有(you)利。還有(you)的(de)(de)(de)認為,板條狀(zhuang)(zhuang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)在(zai)(zai)原奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)晶(jing)粒內部(bu)排(pai)列成束狀(zhuang)(zhuang),說明產生(sheng)馬(ma)民體(ti)相變(bian)時(shi),晶(jing)體(ti)間不(bu)發生(sheng)相互(hu)撞(zhuang)擊作(zuo)用(yong),所(suo)以不(bu)會(hui)產生(sheng)顯(xian)微(wei)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋。而(er)孿昌(chang)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)形態呈(cheng)片狀(zhuang)(zhuang),馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相變(bian)時(shi),片與片之間的(de)(de)(de)撞(zhuang)擊作(zuo)用(yong)會(hui)促進(jin)顯(xian)微(wei)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)產生(sheng)。
在(zai)探(tan)討馬氏(shi)體強(qiang)(qiang)韌性(xing)問題(ti)時,應指出:馬氏(shi)體的強(qiang)(qiang)韌性(xing)不應孤立地看做是哪一種因(yin)素作用(yong)的結果,而與(yu)合金成分、固溶強(qiang)(qiang)化(hua)作用(yong)、馬氏(shi)體形成方式、馬氏(shi)體形態(tai)及亞結構(gou)等多種因(yin)素都有密切的關聯。
通過(guo)對奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)向(xiang)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變(bian)理(li)論及轉變(bian)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)特性的了解,可知由(you)于鉻的存在(zai),馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼在(zai)淬火(huo)時,由(you)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)向(xiang)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變(bian)過(guo)程中與碳鋼相比,具有一些(xie)特殊之(zhi)處(chu)。
(1) 鉻等合(he)金元素的(de)存在(zai),使奧氏體(ti)穩定性增強(qiang),在(zai)冷卻過程中不(bu)易發生(sheng)珠光體(ti)轉(zhuan)變和(he)貝(bei)氏體(ti)轉(zhuan)變,在(zai)較緩(huan)慢的(de)冷卻條件下,仍(reng)可(ke)發生(sheng)馬(ma)氏體(ti)轉(zhuan)變。所以,馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)油冷、風冷,甚至于空冷條件下,均可(ke)獲得(de)淬火馬(ma)氏體(ti)組織(zhi)。
(2) 合金(jin)元素使(shi)奧氏體(ti)穩定化的另一個影響是,馬氏體(ti)不銹鋼淬(cui)火后,會存在未進行(xing)轉(zhuan)變(bian)的殘留奧氏體(ti)。這使(shi)得馬氏體(ti)不銹鋼淬(cui)火后,與同等含碳量的碳鋼相比,淬(cui)火硬度略有下降(jiang)。
(3) 馬(ma)氏(shi)體不銹鋼的(de)淬透性高于(yu)碳鋼,使(shi)得較大(da)尺寸(cun)的(de)零件也能(neng)(neng)獲得淬火馬(ma)氏(shi)體組織(zhi),保(bao)證大(da)截(jie)面零件也能(neng)(neng)得到均勻的(de)組織(zhi)和(he)良好的(de)性能(neng)(neng)。
(4) 馬氏體不銹鋼中(zhong),因(yin)含有(you)較多的(de)(de)難溶合(he)金碳(tan)化(hua)物(wu),特別是當碳(tan)含量(liang)較高時,碳(tan)化(hua)物(wu)會保留在淬(cui)火組織中(zhong),可明顯(xian)提高材料的(de)(de)硬度和耐磨(mo)性能。

