界面能。相变阻新相与母相的界面能和弹性应变能。比固相界面能小得力。固态相变更容易在较大的过冷度下发生。多。原子扩固体中原子的扩散系数小，迁移率低，原子扩散能力强，散能力。相变速度大。扩散型相变速度较慢。临界晶临界晶核尺寸和形核功中，多了一项弹性应变能△GS临界晶核尺寸和形核尺寸①，临界晶核尺寸和形核功都增大。-核功都小，相变较和形核固态相变形核困难，要求的过冷度更大。易发生。功普遍存在非均匀形核。形核方在相界/晶界/层错/位错等晶体缺陷处形核时，缺陷能均匀和非均匀形核式，量的释放提供部分相变驱动力，降低形核功，是有利同时存在。不于形核的位置。同低温相变时易出现亚稳相。相变阻力小，原子点亚稳相。固态相变阻力大，原子迁移率低，不易产生平衡相，迁移率高，易产生系统处于亚稳状态。稳态平衡相。新相形状同时受界面能和弹性应变能控制。体积相同新相一般呈球形。时，盘片状、针状、球形的应变能依次增大，而界面新相形体积一定时，球形能（界面积）却依次减小。状。的表面积最小，表当相变阻力以弹性应变能为主时，新相多为碟形（盘面能最低。片状）或针状：当以界面能为主时，新相多趋于球状。新/旧两相的。新/旧两相往往存在惯析面和位向关系。没有。位向关系
马氏体相变10.2(Martensitic transformation1马氏体相变的特点2马氏体的晶体结构3马氏体的组织形态与亚结构4马氏体转变的切变机制5马氏体的特殊性能与应用6无机非金属材料中的马氏体转变7高分子材料中的马氏体相变
10.2 马氏体相变 （Martensitic transformation） ◼ 1 马氏体相变的特点 ◼ 2 马氏体的晶体结构 ◼ 3 马氏体的组织形态与亚结构 ◼ 4 马氏体转变的切变机制 ◼ 5 马氏体的特殊性能与应用 ◼ 6 无机非金属材料中的马氏体转变 ◼ 7 高分子材料中的马氏体相变
1马氏体相变的特点Ms的物理意义：新相与母相的自由能差达到相变所需最小驱动力值时的温度。马氏体相变驱动力是：①新相与母相的自由能之差；②母相晶体缺陷提供的非均匀形核能量。马氏体相变阻力是：①马氏体相变产生界面所引起的界面能：②马氏体相变时形状和比容变化产生的应变能：③马氏体相变时克服切变抗力所消耗的功：④形成马氏体时产生大量位错、李晶所需的能量：③邻近马氏体的母相中产生塑性变形所消耗的能量。100试样面80B%套变60转美氏体40横习面￥中务南氏220yS室温MsMr马民休温度>
1 马氏体相变的特点 M s 的物理意义：新相与母相的自由能差达到相变所需最小驱动力值时的温 度。 马氏体相变驱动力是：①新相与母相的自由能之差；②母相晶体缺陷 提供的非均匀形核能量。 马氏体相变阻力是：①马氏体相变产生界面所引起的界面能；②马氏 体相变时形状和比容变化产生的应变能；③马氏体相变时克服切变抗力 所消耗的功；④形成马氏体时产生大量位错、孪晶所需的能量；⑤邻近 马氏体的母相中产生塑性变形所消耗的能量
1 马氏体相变的特点新相和母相始终保持切铁基合金中，马氏体相变的位向关系有三种：变共格性，因此马氏体K-S关系：(111)// (011)a,<101>~//<111>a;4.位向关系相变后的新相和母相之西山关系：（111//(011)，<211>//<110>a；(orientationrelationship)间通常存在着一定的晶G-T关系：与K-S关系相似但有1~2°偏差。体学位向关系。在M以下，马氏体转(1)变温形核，恒温瞬时长大：Fe-Ni、Fe-Ni-C变量随温度的降低而不合金，如图10.2（c）所示。断增加，当温度不变5.变温转变，(2)变温形核，变温长大：Au-Cd、Cu-A1合时，转变不再进行；随转变不完全金后再降低温度，转变又(3)恒温转变：Fe-Ni-Mn、高速钢等。不能进重新开始，直至Mr温度行到底。完成M转变。冷却时高温母相转变为马氏体，重新加热时已冷却时马氏体开始形成温度记为Ms，转变终6.可逆性形成的马氏体又可以逆了温度记为Mr。逆相变时开始温度记为As,转变为高温母相。在一终了温度记为Af。A温度高于M温度。个温度范围内完成
1 马氏体相变的特点 4.位向关系 (orientation relationship) 新相和母相始终保持切 变共格性，因此马氏体 相变后的新相和母相之 间通常存在着一定的晶 体学位向关系。 铁基合金中，马氏体相变的位向关系有三种： K-S 关系：{111}γ∥{011}α′,<101>γ∥<111>α′； 西山关系：{111}γ∥{011}α′,<211>γ∥<110>α′； G-T 关系：与 K-S 关系相似，但有 1~2°偏 差。 5.变温转变， 转变不完全 在 Ms以下，马氏体转 变量随温度的降低而不 断增加，当温度不变 时，转变不再进行；随 后再降低温度，转变又 重新开始，直至 Mf 温度 完成 M 转变。 (1)变温形核，恒温瞬时长大：Fe-Ni、Fe-Ni-C 合金，如图 10.2（c）所示。 (2)变温形核，变温长大：Au-Cd、Cu-A1 合 金。 (3)恒温转变：Fe-Ni-Mn、高速钢等。不能进 行到底。 6.可逆性 冷却时高温母相转变为 马氏体，重新加热时已 形成的马氏体又可以逆 转变为高温母相。在一 个温度范围内完成。 冷却时马氏体开始形成温度记为 Ms，转变终 了温度记为 Mf。逆相变时开始温度记为 As， 终了温度记为 Af。As 温度高于 Ms温度
1 马氏体相变的特点特点原因示例马氏体相变以切变方预先抛光的试样发生马氏体相变后表面倾动式进行，母相/M界面1.共格出现表面浮凸，如图10.2（a）所示。抛光面未畸变，界面原子由切变性上的直线划痕产生位移被折成几段，这些折线两相所共有，保持切在母相与马氏体的界面处保持连续。变共格关系。马氏体相变是原子整共析钢马氏体相变温度为230~-50℃，Fe-Ni合体切变的结果，相邻金为-20~-196℃之间，即相变温度较低，且一2.无扩散性原子位移不超过一个片马氏体的形成时间约为5×10-5~5×10-7s，相Cdiffusionles原子间距，原子相邻变速度极快，原子几乎不能扩散。s)关系不变，且马氏体碳钢中马氏体与母相奥氏体的碳浓度相同，仅与母相的成分相同。发生A（fcc）向M(bct)的晶格改组。马氏体相变与扩散型相变最本质的区别：共格切变性和无扩散性。以下特点是由这2个基本特征演变而来的，马氏体相变是以共格切不同材料有不同的惯析面。变方式进行的，惯析面碳钢：奥氏体含碳量低于0.6%时，惯析面为3.惯析面在相变过程中不发生应[111]，在0.6%~1.4%之间时为[225]，含碳(Habit变和转动，为近似的不量高于1.4%时为[259plane)畸变平面，如图10.2有色合金：惯析面通常为高指数面。钛合金中(b)。为344）B1，Cu-Sn合金中为（133）
1 马氏体相变的特点 特点 原因 示例 1.共格 切变性 马氏体相变以切变方 式进行，母相/M 界面 未畸变，界面原子由 两相所共有，保持切 变共格关系。 预先抛光的试样发生马氏体相变后表面倾动， 出现表面浮凸，如图 10.2（a）所示。抛光面 上的直线划痕产生位移被折成几段，这些折线 在母相与马氏体的界面处保持连续。 2. 无扩散性 （ diffusionles s） 马氏体相变是原子整 体切变的结果，相邻 原子位移不超过一个 原子间距，原子相邻 关系不变，且马氏体 与母相的成分相同。 共析钢马氏体相变温度为 230~-50℃，Fe-Ni 合 金为-20~-196℃之间，即相变温度较低，且一 片马氏体的形成时间约为 5×10-5 ~5×10-7 s，相 变速度极快，原子几乎不能扩散。 碳钢中马氏体与母相奥氏体的碳浓度相同，仅 发生 A（fcc）向 M(bct)的晶格改组。 马氏体相变与扩散型相变最本质的区别：共格切变性和无扩散性。 以下特点是由这 2 个基本特征演变而来的。 3.惯析面 (Habit plane) 马氏体相变是以共格切 变方式进行的，惯析面 在相变过程中不发生应 变和转动，为近似的不 畸变平面，如图 10.2 （b）。 不同材料有不同的惯析面。 碳钢：奥氏体含碳量低于 0.6%时，惯析面为 {111}γ，在 0.6%~1.4%之间时为{225}γ，含碳 量高于 1.4%时为{259}γ。 有色合金：惯析面通常为高指数面。钛合金中 为{344}β1，Cu-Sn 合金中为{133}β