上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 Ob/GPa -0.30.7 铁素体组织 -0.81.2 w7.0 珠光体组织 超大应变形变 w0.5 1.6 贝氏体组织 -0.6 4.4 马氏体组织 碳钢低合金钢二次硬化翻马氏体时效钢 TRIP钢 形变热处理绢 实验室获得各种组织的强度[Prof.Jiang JQ,SEU]
1896 1920 1987 2006 实验室获得各种组织的强度[Prof. Jiang JQ, SEU]
上游充通大 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 1896 1920 1987 2006 马氏体组织与材料的强韧化 1.马氏体与马氏体相变 2.马氏体组织的形态 3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 4.基于马氏体强韧化技术路径 AO TONG UNI 徐祖耀着.马氏体相变与马氏体.北京:科学出版社,1999 俞德刷,谈育煦编著钢的组织强度学:组织与强度学.上海:科学技术出版社,1983. 戴起勋主编.金属组织控制原理.北京:化学工业出版社,2009
1896 1920 1987 2006 马氏体组织与材料的强韧化 1.马氏体与马氏体相变 2.马氏体组织的形态 3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 4.基于马氏体强韧化技术路径 徐祖耀著.马氏体相变与马氏体. 北京:科学出版社, 1999. 俞德刚,谈育煦编著.钢的组织强度学:组织与强度学. 上海:科学技术出版社, 1983. 戴起勋主编. 金属组织控制原理. 北京:化学工业出版社,2009
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 ③ 3.1马氏体组织的强度 决定马氏体强度的因素: []马氏体形态及尺寸: [2]晶体缺陷或亚结构:位错,享晶; [3]奥氏体晶粒尺寸; [4]固溶强化效应; [5]热处理工艺:回火等
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 3.1 马氏体组织的强度 决定马氏体强度的因素: [1]马氏体形态及尺寸: [2] 晶体缺陷或亚结构:位错,孪晶; [3]奥氏体晶粒尺寸; [4]固溶强化效应; [5]热处理工艺:回火等
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 [1]马氏体形态及尺寸 板条马氏体 一板条马氏体的宽度对材料屈服强度的影响同样特合 Hall-Petch关条,即屈服强度与马氏体枚条束宽度d的- 1/2次方成直线关条。 一 板条束宽度的作用和一般晶界(铁素体、奥氏体晶界) 的作用完全相同。 强化机制:属于位错强化
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 — 板条马氏体的宽度对材料屈服强度的影响同样符合 Hall-Petch 关系,即屈服强度与马氏体板条束宽度d的- 1/2次方成直线关系。 — 板条束宽度的作用和一般晶界 (铁素体、奥氏体晶界) 的作用完全相同。 — 强化机制:属于位错强化。 板条马氏体 [1]马氏体形态及尺寸
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 ③ 片状马氏体 原奥氏体晶粒尺寸越细,马氏体片状晶的尺寸 越小。 一片状马氏体晶内部的亚结构是享晶,这是使马 氏体强度增如的重要原因。 一细化片状马氏体的主要目的是为了综合提高材 料的强韧性
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 — 原奥氏体晶粒尺寸越细,马氏体片状晶的尺寸 越小。 — 片状马氏体晶内部的亚结构是孪晶,这是使马 氏体强度增加的重要原因。 — 细化片状马氏体的主要目的是为了综合提高材 料的强韧性。 片状马氏体
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 ⑧ 800 6000一 合全成份-Ni 0%残余奥氏体 马氏体形态 400 200 条状马氏体 !片状 力学性能 1马氏体 0 8 12 16 20 24 28 32 (%) 图3-94Fe-Ni马氏体的强度
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 合金成份-Ni 马氏体形态 力学性能 图3-94 Fe-Ni马氏体的强度
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 ③ 4200 0 立方透镜状马氏体 3500 立方条状氏体 合全成份-C SAM)(G移1000测实系 2800 马氏体形态 Fe-NiC(时效) 2100 正方透镜状马氏休 140 FeNi-C(未时效) 力学性能 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 C(%) 图3-95 不同结构马氏体强度的比较
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 合金成份-C 马氏体形态 力学性能
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 ⑧ 1400 1200叶 10 马氏体尺寸 100 003 效应(4K) % 600 力学性能 400 3 4 8 d(mm) 图3-97Fe-25a/cNi合金马氏体的领城大小(直径d)对a1.0,oa.2 及开始产生李生应力r之间的关系(试验温度:4K)
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 马氏体尺寸 效应(4K) 力学性能
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 [2]晶体缺陷及亚结构-位错 马氏体强度与位错密度之间存在定量关系。 14 1 I Bailey-Hirsch.会式: 77K T1=t十0bpV2; 马氏体屈服强度与位错密度的 0.060 0.040 1/2次方成线性关系: 6 o 250K 40.010 1=01+B.u.b.pi2; 4 0.01C950℃淬水 含碳量为0.01~0.1%的低碳钢,l 铁素货。10%变形 0.01C950℃淬水 快速冷却(3~5×104°C/秒)可 0.01C7500快冷 得到板条马氏体。 10 203040 位错密度p+×10(m-) 图 马氏体屈服强度与位错密度之 间的关系
[2] 晶体缺陷及亚结构-位错 Bailey-Hirsch公式: l=i+b1/2; 马氏体屈服强度与位错密度的 1/2次方成线性关系: l=i+ b 1/2; 含碳量为0.01~0.1%的低碳钢, 快速冷却(3~5104 C/秒)可 得到板条马氏体。 马氏体强度与位错密度之间存在定量关系。 图 马氏体屈服强度与位错密度之 间的关系 3.马氏体组织的强度、塑性和韧性
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 [2]晶体缺陷及亚结构-李晶 享晶和层错在马氏体中 受1Iw 都能起到强化作用。 (1IW)w基体 一 强化机制:滑移位错通 合m51x 过享晶或层错时能使滑移 受r: 路线曲折成Z字形,引起 (1I0)r 139° 变形应力增如加。如图所示: 孪晶 2a111r C112]M,r 一理论计算和实验测定在 高線钢中有李晶亚结构时, (1I0)x基体 受I]k 位错运动所需的应力是无 享晶时的1.05~1.30倍。 图 马氏体中位错通过享晶时产生的 位错反应
3.马氏体组织的强度、塑性和韧性 —孪晶和层错在马氏体中 都能起到强化作用。 —强化机制:滑移位错通 过孪晶或层错时能使滑移 路线曲折成Z字形,引起 变形应力增加。如图所示: —理论计算和实验测定在 高镍钢中有孪晶亚结构时, 位错运动所需的应力是无 孪晶时的1.05~1.30倍。 [2]晶体缺陷及亚结构-孪晶 图 马氏体中位错通过孪晶时产生的 位错反应