大部分常用鎳鉻系奧氏體不銹(xiu)鋼自高溫奧氏體狀態冷至室溫獲得的奧氏體基體組織都是亞穩定的,當繼續冷卻到室溫以下更低的溫度,或者經受冷變形,其中的一部分或大部分奧氏體會發生馬氏體轉變,變成馬氏體組織。不銹鋼中馬氏體有兩種形態:體心立方的a'馬氏體,呈鐵磁性;六方結構的ε馬氏體,為非鐵磁性。由于ε馬氏體總是與a'馬氏體伴隨而出現,有人認為ε馬氏體是γ→a'過程中的一種過渡相,也有人認為ε馬氏體是一種獨立相。
馬氏體轉變受鋼的化學成(cheng)分、溫度(du)、冷變形量(liang)及變形速率的影響。
曾(ceng)對不同成分(fen)(fen)的(de)(de)(de)(de)Fe-Mn-Cr-Ni合金的(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)進行(xing)過研究(jiu)(含0.03%C、0.01%~0.03%Si、0.006%~0.019%N、0.012%~0.10%Al):含20%Mn的(de)(de)(de)(de)Fe-Mn合金自(zi)1050℃水(shui)冷至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen),發(fa)生(sheng)γ→E轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)約為(wei)40%,再冷卻至(zhi)-196℃,y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)幾乎全(quan)部轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),只生(sheng)成少量(liang)的(de)(de)(de)(de)α'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。成分(fen)(fen)為(wei)Fe-5%Mn-15%Cr-9%Ni合金自(zi)1050℃水(shui)冷至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen),10min后(hou)冷至(zhi)-196℃,不發(fa)生(sheng)馬(ma)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian),仍為(wei)100%的(de)(de)(de)(de)y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang);冷至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen),再在(zai)20℃下(xia)施(shi)以40%冷變(bian)形,將(jiang)發(fa)生(sheng)γ→ε+α'的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian),轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)量(liang)約為(wei)20%,其(qi)中(zhong)約2/3為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),1/3為(wei)α'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang);如果自(zi)1050℃水(shui)冷至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen)后(hou),再在(zai)-196℃下(xia)施(shi)以40%的(de)(de)(de)(de)冷變(bian)形,發(fa)生(sheng)γ→e+α'的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian),轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)量(liang)近90%,其(qi)中(zhong)約1/4為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),3/4為(wei)a'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。成分(fen)(fen)為(wei)Fe-20%Cr-12%Ni的(de)(de)(de)(de)合金自(zi)1050℃水(shui)冷,10min后(hou)冷至(zhi)-196℃,不發(fa)生(sheng)馬(ma)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian),冷至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen)在(zai)20℃下(xia)施(shi)以40%的(de)(de)(de)(de)冷變(bian)形,僅發(fa)生(sheng)γ→E轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)約為(wei)10%;如果冷至(zhi)室溫(wen)(wen)(wen)后(hou)再在(zai)-196℃下(xia)施(shi)以40%的(de)(de)(de)(de)冷變(bian)形,將(jiang)發(fa)生(sheng)γ→ε+α轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian),轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)量(liang)約為(wei)55%,15%為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang),40%為(wei)α'相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。
對(dui)于奧(ao)氏體不銹鋼的(de)馬氏體轉變的(de)臨界溫度M3,已建(jian)立起若干(gan)Ms,點(a')與合金成分關系(xi)的(de)經驗公式(shi),下面是其中(zhong)的(de)一個表達式(shi):
上面兩個公式說明(ming),奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼中合金元素含量越高,馬(ma)氏(shi)體點就越低,馬(ma)氏(shi)體轉變就越不容易發生(sheng)。
在18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼中,α'馬氏體形成量隨冷變形量加大和變形溫度降低而增多,如圖9.46和圖9.47所示。可以看出,在每一變形溫度下,α'馬氏體含量隨冷變形量加大而增長到一定數值后將趨于飽和。隨變形溫度的降低,在同樣變形量的條件下,α'馬氏體的生成量增加,其增加也有一個飽和值,亦即無論采取什么措施,不可能完全轉變為馬氏體。這種奧氏體穩定化受多種因素影響,除合金成分和晶粒度等內在因素外,還有奧氏體化溫度、冷卻速率等外界因素。
變(bian)形(xing)速(su)率對馬氏體(ti)轉(zhuan)變(bian)的影響主(zhu)要(yao)是變(bian)形(xing)發熱導致材料溫度上升的作(zuo)用(yong),即(ji)變(bian)形(xing)速(su)率越高(gao),材料溫度也越高(gao),因而α'馬氏體(ti)的生成量也越少。