零讀雜談（熱處理四）

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一直也沒(méi)更新，深感抱歉。最近事兒比較多，也就沒(méi)顧上。看到有社友發(fā)消息等待更新，甚感愧疚。
好了，不多說(shuō)了。轉(zhuǎn)入正題。
& V5 V& ^. M  R: @; }今天主要通過(guò)另外一本書(shū)，來(lái)認(rèn)識(shí)熱處理過(guò)程中的兩大相變組織之一，馬氏體。

讀書(shū)：《材料工程基礎(chǔ)》　王昆林　主編
　　　清華大學(xué)出版社

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年前的時(shí)候，8爺在扯淡貼里面提及和強(qiáng)調(diào)了馬氏體，特別是板條馬氏體的作用。那么，這里我們就先來(lái)認(rèn)識(shí)下馬氏體組織的兩種不同的類型：板條馬氏體（也叫帶狀馬氏體，錯(cuò)位馬氏體）和透鏡馬氏體（也叫片狀馬氏體，針狀馬氏體或者孿晶馬氏體）。
下圖左為板條馬氏體，右為透鏡馬氏體。


什么是馬氏體。一般認(rèn)為，馬氏體是由奧氏體晶格基礎(chǔ)上，沿一定鏡面，鐵原子集體移動(dòng)（不超過(guò)一個(gè)原子間距），使面心立方改組為體心正方晶體，碳原子原地不動(dòng)，過(guò)飽和的留存于a鐵中的過(guò)飽和固溶體。注意，馬氏體是體心正方晶格，不同于鐵素體的體心立方晶格。如下圖：
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因此，馬氏體的含碳量可以很高。換句話說(shuō)，就是母相奧氏體的含碳量有多少，最后形成的馬氏體含碳量就能達(dá)到多少。含碳量越高，晶格畸變?cè)絿?yán)重，錯(cuò)位強(qiáng)度越高。
實(shí)驗(yàn)證明，馬氏體片是以兩相交界面為中心發(fā)生傾斜，并不發(fā)生旋轉(zhuǎn)。于是，馬氏體相變過(guò)程中，不但會(huì)發(fā)生體積變化，同時(shí)，也會(huì)發(fā)生形狀的改變。比如在拋光的表面產(chǎn)生浮凸或者傾動(dòng)，并使周圍基體畸變。如果預(yù)先在拋光的表面劃上直線刻痕，轉(zhuǎn)變只有，就會(huì)在相界處出現(xiàn)連續(xù)的折線。
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馬氏體有兩種基本組織，其形成過(guò)程是截然不同的，也因此產(chǎn)生了不同的機(jī)械性能。
馬氏體相變的過(guò)程有兩種，即滑移和孿生。這兩個(gè)過(guò)程受溫度影響，外力影響，含碳量影響。
6 A  n5 J4 x9 b( k( `/ w如果點(diǎn)陣不變，形變時(shí)滑移，那么最終得到的是板條馬氏體。而如果是孿生，得到的則是透鏡馬氏體。一般來(lái)說(shuō)，在低碳鋼和低鎳合金中，產(chǎn)生的是板條馬氏體。而高碳鋼和高于37%的鐵鎳合金里，產(chǎn)生的是透鏡馬氏體。
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在顯微組織里，比如上面貼出的晶相圖左，我們可以看到，板條馬氏體往往在一個(gè)原奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個(gè)位向不同的晶區(qū)。一個(gè)晶區(qū)也可被幾個(gè)馬氏體板條分割，每個(gè)馬氏體板條束由排列成束狀的細(xì)長(zhǎng)板條組成。有時(shí)，晶區(qū)也可以由兩種不同的板條束組成。同一晶區(qū)內(nèi)的不同種類板條束以大角度晶界分開(kāi)，每個(gè)板條束內(nèi)的近乎平行的細(xì)長(zhǎng)板條以小角度晶界分開(kāi)。每一個(gè)板條晶為一單晶體，由殘余奧氏體薄膜分隔。板條馬氏體有大量的錯(cuò)位，并且作為分布不均，形成胞裝壓晶。

透鏡馬氏體呈針狀或竹葉狀，如上面貼出的晶相圖右。這里要說(shuō)，雖然我們看到的透鏡馬氏體是針狀的，但是其整體以透鏡片的形式存在，也因此被稱為片狀馬氏體。透鏡馬氏體顯微組織中，馬氏體片相互不平行，往往在一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)，第一片馬氏體片貫穿整個(gè)奧氏體晶粒，分割?yuàn)W氏體，而后面形成的馬氏體長(zhǎng)度變小，錯(cuò)位形成。因此，片狀馬氏體大小不一，越是后形成的馬氏體片，尺寸越小。如下面的示意圖。

透鏡馬氏體的片層中部，有一根到兩根平行的直紋，稱為“中脊”。中脊是一個(gè)面，易發(fā)生自毀或，易沉淀，易腐蝕，可能是缺陷的富集區(qū)。透鏡馬氏體的精細(xì)亞結(jié)構(gòu)主要為孿晶，但孿晶通常不擴(kuò)展到馬氏體邊緣區(qū)，于是邊緣區(qū)存在高密度的錯(cuò)位。

. p. o- m: J5 e馬氏體，無(wú)論是透鏡馬氏體還是板條馬氏體，都因?yàn)樘嫉墓倘軓?qiáng)化作用而產(chǎn)生強(qiáng)化和硬化。特別是透鏡馬氏體，這種強(qiáng)化能使其硬度達(dá)到HV900。無(wú)論是板條馬氏體還是透鏡馬氏體，都依靠其高密度的錯(cuò)位，阻止位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，形成強(qiáng)化和硬化。馬氏體形成的最終條、片，其尺寸越小，最終獲得的強(qiáng)度越高，即界面結(jié)構(gòu)強(qiáng)化。
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但是板條馬氏體和片狀馬氏體又不同。
板條馬氏體，由于其含碳量低，加上自回火性質(zhì)，所以晶格正方度小，淬火應(yīng)力小。同時(shí)，板條馬氏體的高密度錯(cuò)位分布不均，存在利于錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)的低密度區(qū)，并且不存在顯微裂紋。故，板條馬氏體在擁有足夠的強(qiáng)度和硬度的同時(shí)，具備良好的韌性。這也是8爺強(qiáng)調(diào)在螺栓晶相中，板條馬氏體分布的原因。當(dāng)然，這么解釋只是一個(gè)很籠統(tǒng)的解釋，但基本的原理就是如此。

  p' n+ v7 o4 [% \6 Y4 i透鏡馬氏體含碳量高，晶格正方畸變大，使得其塑性降低，脆性增大。同時(shí)，透鏡馬氏體的孿生晶界不利于滑移，進(jìn)一步增大脆性。同時(shí)，由于透鏡馬氏體的片層形成中存在晶界撞擊，易形成大量的顯微裂紋，同時(shí)因?yàn)榇嬖谳^大的淬火內(nèi)應(yīng)力，都進(jìn)一步的增大了脆性。因此，透鏡馬氏體的特性是硬而脆。適合表面硬化、耐磨處理的部分。
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另外，關(guān)于脆性和韌性，以及強(qiáng)度和硬度，可能對(duì)很多人依舊比較抽象。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，脆性是說(shuō)，一個(gè)物體，你給他一個(gè)沖擊功，他發(fā)生永久變形吸收能量的部分少，多數(shù)將你沖擊功轉(zhuǎn)變成了晶間破裂所需的能量。因此，你一沖擊，他容易斷裂破碎。韌性是說(shuō)，你的沖擊功打上去，他就先發(fā)生彈性變形，然后發(fā)生塑性變形，晶間出現(xiàn)滑移、旋轉(zhuǎn)等變形，并通過(guò)這個(gè)過(guò)程吸收掉你的沖擊功，而不產(chǎn)生晶間斷裂。因此，對(duì)于同樣尺寸的物體，你就需要更多的沖擊功，先迫使其抗沖擊界面變小，然后才能使其斷裂。大概就是這樣。
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6 F% _, ?; A- F8 B時(shí)間倉(cāng)促，加上關(guān)于馬氏體的東西有相當(dāng)于，這里只說(shuō)這些。下一篇，說(shuō)貝氏體。
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zjnyxhlove

等了很久才出來(lái)這第四篇。

我很呆

黃昆。晶格動(dòng)力學(xué)。

18066123353

學(xué)習(xí)了

機(jī)小妖

大俠不必內(nèi)疚

花葉一

8爺在扯淡貼里面提及和強(qiáng)調(diào)了馬氏體，特別是板條馬氏體的作用。板條狀馬氏體有什么作用？什么零件需要熱處理形成板條馬氏體？
發(fā)個(gè)鏈接學(xué)習(xí)一下

Pascal

基礎(chǔ)扎實(shí)！
提個(gè)建議吧，馬氏體的圖能否附上放大倍數(shù)？

隨便看看h

謝謝樓主分享，等這一章等了好久了，期待著樓主的新作。

囧囧囧俠

好專業(yè)

投身革命

專業(yè)，學(xué)習(xí)了