簡介
片狀的馬氏體的空間形態為雙凸透鏡狀。在光學顯微鏡下觀察的乃是截面形狀,因試樣磨麵對每一馬氏體片的切割角度不同,故有針狀、竹葉狀,所以又稱針(竹葉)狀馬氏體,馬氏體片之間不平行,相交成一定角度(如60°、120°)。
在原奧氏體晶粒中,首先形成的馬氏體片是貫穿整個晶粒的,但一般不穿過晶界,只將奧氏體晶粒分割,以後陸續形成的馬氏體由於受到限制而越來越小。所以片狀馬氏體的最大尺寸取決於原奧氏晶粒大小,原奧氏體晶粒越粗大,馬氏體片越大,反之則越細。當最大尺寸的馬氏體片小到光學顯微鏡無法分辨時,便稱為隱晶(或稱為隱針)馬氏體。
片狀馬氏體組織特徵
通常,淬火得到的組織是高硬度、高脆性的片狀馬氏體。近年來,由於電鏡等測試技術的套用,發現低碳鋼在強烈淬火中可得到另一種強度和韌性都好的馬氏體,生產上稱為低碳馬氏體。
在顯微鏡下,高碳馬氏體常呈針狀或竹葉狀,其實這是馬氏體的截面形狀,它的立體形狀象薄片的雙凸透鏡。當金相試樣的磨光面與馬氏體片偶爾平行時,馬氏體呈片狀,稱為片狀馬氏體,其形態如下圖所示。
每個馬氏體片都限制在一個奧氏體晶粒內,不能穿過晶界。在一個晶粒內,最先形成的一片馬氏體片(馬氏體針),往往貫穿整個晶粒,將晶粒分割為二,尺寸常比較大。相繼形成的受到晶界和先形成馬氏體片的阻礙,尺寸都比較小,而且相交成一定角度。各馬氏體片之間則是沒有轉變的殘餘奧氏體。生產上常將淬火鋼的最大馬氏體針的尺寸,用來表示奧氏體晶粒大小。
片狀馬氏體含碳量
含碳量對於形成什麼樣的馬氏體起決定性的作用。
含碳量小於0.3%(有的資料為0.6%)的鋼,淬火組織可全部為板條狀馬氏體;含碳量大於1.0%的鋼,淬火組織可全部為片狀馬氏體;含碳量為0.3~1.0%的鋼,常同時含有兩種馬氏體。在一般條件下,只有含碳量為0.2%以下的鋼,才可獲得全部板條狀馬氏體,碳含量為0.8%的鋼,即可為全部片狀馬氏體。
形態控制因素
在實際熱處理時,因各種原因,片狀馬氏體的有規則空間組合被抑制或者破壞,再加上隨機磨製試件,導致傳統觀念產生誤解,認為馬氏體是無規則混亂分布的。這些影響馬氏體形貌的因素,即形態控制因素,主要有:
1、化學成分
它影響M點、奧氏體和馬氏體的比體積和強度、奧氏體的層錯能、界面能、相變力矩能、激活遷移能等,進而改變馬氏體的形貌。
2、化學成分的均勻性
其作用除了與“化學成分”的作用相同外,在微觀的區域內,它能夠改變慣習面的類型、馬氏體單晶的最大尺寸和形狀、馬氏體片的組合形式等。
3、馬氏體的正方度和比體積
它通過影響形核和核長大功,改變馬氏體的類型和組合形態,包括兩個相鄰馬氏體單晶之間的取向差。
4、晶體缺陷
其作用與第1項相同;同時,它能夠改變馬氏體單晶的最大尺寸和形狀,以及馬氏體的組合形態。
5、第二相和奧氏體的孿晶面
它能夠改變馬氏體單晶的最大尺寸和形狀,以及馬氏體的組合形態。
當實際熱處理時,因奧氏體化溫度較低,上述形態控制因素的作用增強,因而在試樣的隨機磨製面上,馬氏體片的分布呈現無序狀態。但是,應該看到:馬氏體片的空間結構一直都是有規則的,僅僅是低溫淬火時,馬氏體有規則組合的空間變小,有規則組合的程度變弱,所以在普通的試樣觀察面上顯現不出馬氏體的有規則的空間結構。當然,光學顯微鏡的解析度較低也是主要原因之一。