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金材专业英语翻译(下)
马氏体转变
如果将奥氏体过冷到γ晶格不稳定时的温度,尽管出现的C的溶解和C的扩散速率如此低以致可以忽略,但Fe晶格仍在没有C析出的情况下进行了重排。这种相变在机制上和相变产物的本质上与前面讨论的奥氏体的共析分解不同。
如前所述,奥氏体向珠光体的转变主要依靠扩散,因而可以看作是扩散型相变。
在奥氏体的马氏体转变过程中,只有晶体点阵发生重排,而反应相的浓度保持不变。因此,这个转变是无扩散的。钢中的马氏体是和原始奥氏体浓度相等的C在α-Fe中的过饱和固溶体。%,因此M是一种过饱和固溶体。
由于该转变是无扩散的,C不能从固溶体中析出,而只有铁原子从面心立方点阵向体心立方点阵的重新排列。
M的晶体组织以正方度来表征,即在点阵中c/a的比率比完整的晶体大。M的正方度归因于C的溶解。M晶粒的正方度刚好与含碳量成比例。
M具有鲜明的显微组织。它的晶粒是呈片状在某一方向一个个相互平行或以一定角度(60°或120°)倾斜排列的。
正如所发现的,M片的取向是因为M只能在奥氏体一定晶面上并沿着奥氏体一定方向形成。这种取向上的相变可以看作是γ向α转变的同时,金属的某一晶面上所产生的大量的切应力或位移。转变伴随有金属原子在
空间上明显的位移,尽管原子既不改变位置,也不会明显改变原子之间的距离。在相变过程中,原子沿着一定的取向发生位移从而产生微小表面浮凸。
因此,M转变与其他相变相比,有以下这些典型特征:(1)非扩散性,即只伴随着点阵重排,并且转变终了相(M)和母相(A)的组分相同;(2)有一定的取向,即新相(M)相对于旧相(A)有一定的取向;转变的切变效应会产生表面浮凸。具有这两个特征的转变都可以认为是马氏体转变类型。
在许多金属和合金中都发现了马氏体转变。钢中马氏体转变除了具有上述两个特征外还有一些在其他合金中所没有的显著特征。在钢中,这种转变是不可逆的,也就是说,转变只能朝着γ-Fe到α-Fe的方向进行,但是不能在同样的无扩散机制下沿相反的方向进行。更进一步说,在不考虑温度的情况下,钢中马氏体晶核在极短的时间间隙内(,也就是瞬间)形成。
实验表明,转变是以一部分片状马氏体极其突然的形成为主要部分,而不是单个片状马氏体(,整个部分包括成百上千个晶核,在1毫秒内形成),然后转变结束。随着进一步冷却,转变通过新生马氏体部分的形成而重新开始,如此往复。
马氏体转变在冷却到Ms点时开始发生。这个点决定着在给定钢中奥氏体向马氏体转变的开始温度。
马氏体的数量随着温度的降低而增加。Mf点标志着转变的结束。在这一温度,一定数量的残余奥氏体在组织中剩余下来。继续冷却到Mf点以下,转变不再进行,残余奥氏体的数量也不发生改变。
碳会显著的降低马氏体的转变点。%,温度在马氏体转变点到零度以下,也就是说,这种钢连续冷却到室温时不能完全马氏体化。
一些合金元素也能降低马氏体转变点,因此含碳量和合金元素百分含量足够高的某些级别的合金钢具有低于0℃的Ms点,这样一般的淬火就能产生单一的
奥氏体组织。由此可知马氏体转变温度主要取决于钢的组分(奥氏体的组分)。
下面来讨论一些影响马氏体转变的其他因