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马氏体相变目录［隐藏］马氏体相变相变特征和机制马氏体的惯习（析）面马氏体相变的可逆性马氏体转变的温度一时间关系工业应用马氏体相变的研究参考书目：［编辑本段］马氏体相变马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（ 淬 火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织1895年法国人奥斯蒙（F.Osmond ）为纪念德国冶金学 家马滕斯（ A.Martens ） ,把这种组织命名为马氏体 （Martensite） 人们最早只把钢中由奥氏体转变为马氏 体的相变称为马氏体相变 20 世纪以来，对钢中马氏体相变的特征累积了较多的知识，又相继发现在某 些纯金属和合金中也具有马氏体相变，如:Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、Pu、V、Zr、和Ag-Cd、A g-Zn、 Au-Cd、 Au-Mn、 Cu-Al、 Cu-Sn、 Cu-Zn、 In-Tl、 Ti-Ni 等目前广泛地把基本特征属马氏体相变 型的相变产物统称为马氏体（见固态相变）［编辑本段］相变特征和机制马氏体相变 ［1具有热效应和体积效应， 相变过程是形核和长大的过程 但核心如何形成， 又如何长大， 目前尚无完整的模型。
马氏体长大速率一般较大，有的甚至高达10cm・s人们推想母相中的晶体缺陷（如 位错）的组态对马氏体形核具有影响，但目前实验技术还无法观察到相界面上位错的组态，因此对马氏体 相变的过程，尚不能窥其全貌其特征可概括如下：马氏体相变是无扩散相变之一，相变时没有穿越 界面的原子无规行走或顺序跳跃，因而新相（马氏体） 承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷马氏体相变时原子有规则地保持其相邻原子间的相对关系 进行位移,这种位移是切变式的（图 1）原子位移的结果产生点阵应变 （或形变）（图 2） 这种切变位移 不但使母相点阵结构改变，而且产生宏观的形状改变将一个抛光试样的表面先划上一条直线，如图 3a中的PQRS，若试样中一部分（A1B1C1D1-A2B2C2D2）发生马氏体相变（形成马氏体）,则PQRS直线就折 成PQ、QR'及R'S'三段相连的直线，两相界面的平面A1B1C1D1及A2B2C2D2保持无应变、不转动，称 惯习（析）面这种形状改变称为不变平面应变（图 3）形状改变使先经抛光的试样表面形成浮突由 图4可见,高碳钢马氏体的表面浮突， 它可由图 5示意,可见马氏体形成时 ,与马氏体相交的表面上发生倾动 , 在干涉显微镜下可见到浮突的高度以及完整尖锐的边缘（图 6）。
［编辑本段］马氏体的惯习（析）马氏体相变时在一定的母相面上形成新相马氏体，这个面称为惯习（析）面，它往往不是 简单的指数 面，如镍钢中马氏体在奥氏体（Y）的｛135｝上最先形成（图7）马氏体形成时和母相的界面上存在大的应 变为了部分地减低这种应变能，会发生辅助的变形，使界面改变如图 7中由｛135｝变为｛224｝面图 7 中 马氏体呈透镜状，它具有中脊面，是孪晶密度很高的面，即 ｛135｝丫面，这些马氏体内部的孪晶是马氏体内 的亚结构在铁基合金的马氏体中存在孪晶或（和）位错 ,在非铁合金中一般存在孪晶或层错由图 7还可见到：在马氏体周围的母相（奥氏体）中形成密度很高的位错，这是在马氏体相变时，母相发生协作形 变而形成的由于马氏体相变时原子规则地发生位移 ,使新相（马氏体）和母相之间始终保持一定的位向关系 在铁基 合金中由面心立方母相Y变为体心立方（正方）马氏体M时具有著名的KypgQMOB -Sachs关系（简称K-S关 系）｛111｝Y 〃 ｛011｝M,v01T>y 〃
［编辑本段］马氏体相变的可逆性马氏体相变具有可逆性当母相冷却时在一定温度开始转变为马氏体，把这温度标作 Ms,加热时马氏体逆变为母相，开始逆变的温度标为 As图8中表示Fe-Ni和Au-Cd合金的Ms和As,它们所包围的面 积称为热滞面积，可见Fe-Ni马氏体相变具有的热滞大，而Au-Cd则很小相变时的协作形变为范性形变时， 一般热滞较大；而为弹性形变时 ,热滞很小像 Au-Cd 这类合金冷却时马氏体长大、增多，一经加热又立 即收缩，甚至消失因此这类合金的马氏体相变具有热弹性，称为热弹性马氏体相变［编辑本段］马氏体转变的温度一时间关系在一般合金的马氏体相变中，马氏体形成量只是温度的函数，即随着温度的下降，马氏体的形成量增 大，称为变温马氏体的形成，如图 9所示（图中 为马氏体形成量、Tq为淬火介质的温度）但在有些合 金 （Fe-Ni-Mn） 中马氏体的形成量却是时间的函数，即在一定温度下，随时间的延长，马氏体形成量增多 , 称为等温马氏体的形成，如图10所示（图中％指马氏体形成量）一些高碳高合金钢，如高速钢、轴承钢， 主要形成变温马氏体，但在一定条件下也能形成等温马氏体这两类马氏体在本质上可能是一致的 ,不过在变温马氏体形成时母相不易继续相变 （稳定化）,必须降温，增加相变的驱动力才能继续形成马氏体。
一定 的应力和形变作为附加的驱动力，会促使马氏体的形成 ;但过量的形变又会阻碍马氏体相变的进行 （力学的 稳定化）［编辑本段］工业应用马氏体相变规律在工业上的应用，已具显著效果除马氏体强化普遍应用于钢铁外，在钢铁热处理中 还利用相变规律来控制变形，以及改善性能人们目前对铁基合金的成分、马氏体形态和力学性质之间的 关系已有较明晰的认识 ,具备位错亚结构的低碳型 （条状 ）马氏体有一定的强度和良好的韧性 ,具备孪晶亚结 构的高碳型（片状）马氏体有很高的强度但韧性很差按此，低碳马氏体已在工业上有较大量的应用形 变热处理的应用，以及马氏体时效钢（含碳〜0.02 %）的创制都是利用低碳马氏体的良好韧性图 11是低碳型马氏体的光学显微镜下的金相组织 ;图 12是低碳型马氏体的透射电子显微镜下的金相组织， 可以见到 内部的位错亚结构利用马氏体相变时塑性增长，已建立了相变诱发塑性钢（TRIP钢）（见形变热处理）有些合金如（ Au-Cd ， In-Tl 等）在受一定应力时会诱发形成马氏体，相应地产生应变，应力去除后马 氏体立即逆变为母相，应变回复这现象称为“伪弹性”图13示Ag-Cd合金的伪弹性现象具有热弹性 和伪弹性的部分合金中还具有 “形状记忆效应 ”，即合金经马氏体相变后经过形变使形状改变，但经过加热 逆变后对母相原来形状有记忆效应，会自动回复母相的原来形状，图 14 为形状记忆效应示意图。
有的合 金不但对母相形状，而且再次冷却时对马氏体形状也具有记忆效应称为 “双程记忆效应 ”利用这种效应制 成的形状记忆合金，已可工业应用［编辑本段］马氏体相变的研究几十年来马氏体相变的研究，从表象逐步深入到相变的本质，但是对一些根本性问题还认识得不很完 整马氏体相变时母相和新相成分相同，因此可以把合金作为单元系进行相变的热力学研究用热力学处 理来计算 M s 温度以及验证相变过程的工作还处于发动阶段虽然从实验上可以得到相变的惯习 （析）面、 取向关系以及应变量，但相变过程中原子迁动的过程尚未了解晶体学的表象理论，应用数学 （矩阵）处理, 预测马氏体相变过程的形状改变是均匀点阵形变、不均匀形变和刚性转动的结果；这只在 Au-Cd、Fe3Pt 及高镍钢和高铝钢中得到验证，对大多数合金还不完全与实验结果相符合在某些马氏体相变前观察到物 理性质异变 （如弹性模量下降 ）揭示了相变前母相点阵振动 （声学模）的软化，预相变和软模已为人们所注意 马氏体相变研究历史较久，工业上应用较广，也开始对金属和非金属的马氏体相变进行统一的研究［编辑本段］参考书目徐祖耀：《马氏体相变与马氏体》，科学出版社，北京， 1980。
Z. Nishiyama, Martensitic Transformation ,Academic Press, New York, 1978.Morris Cohen & C. M. Wayman, Metallargical Treatise ,中美冶金会议论文集 ed. by J.K.Tien,J. F.Elliott, Met.Soc.AIME.,pp.445 〜 466,1 981 .。
