板條馬氏體

板條馬氏體是指含碳量低的奧氏體形成的馬氏體。它主要形成於含碳量較低的鋼中，又稱低碳馬氏體。又因其形成於200℃以上的較高溫度，故又稱高溫馬氏體；此外，因其體內含有大量位錯，這些位錯分布不均勻，形成胞狀亞結構，稱為位錯胞，因此，板條馬氏體又稱位錯馬氏體。

板條馬氏體是鐵基合金中有代表性的馬氏體之一。一般形成於低中碳鋼 (含碳約0.5%以下)。在光學顯微鏡下呈板條狀，平行成束分布。

基本介紹

• 中文名：板條馬氏體
• 外文名：lath martensite,dislocation martensite
• 屬於：馬氏體
• 形成：低中碳鋼
• 形態：橫截面為橢圓形，呈扁平條狀
• 別稱：位錯馬氏體

簡介

板條馬氏體是鐵基合金中有代表性的馬氏體之一。一般形成於低中碳鋼(含碳約0.5%以下)。在光學顯微鏡下呈板條狀，平行成束分布。在一個奧氏體晶粒中可能形成幾塊不同位向的板條馬氏體。板條馬氏體的立體形態，目前認為有兩種：①橫截面為橢圓形，呈扁平條狀；②橫截面為矩形，呈薄板狀。馬氏體的亞結構主要由高密度纏結的位錯所組成，位錯密度一般為(0.3～0.9)×10¹²/cm²。所以板條馬氏體又稱為位錯馬氏體。有時馬氏體板條內部可能存在一定量的細小孿晶。

形態特徵

在光學顯微鏡下觀察，條狀馬氏體的主要形態特徵為：呈束狀排列。近於平行而長度幾乎相等的條狀馬氏體組成一束，或稱為馬氏體“領域”（即板條群）。

板條群的尺寸約為20～35μm，由若干個尺寸大致相同的板條在空間位向大致平行排列所作組成，在原奧氏體的一顆晶粒內，可以發現幾團馬氏體束（即幾個板條群，常為3～5個，每一個板條為一個馬氏體單晶體，其尺寸約為0.5μm× 5.0μm ×20μm），馬氏體板條具有平直界面，界面近似平行於奧氏體的{111}γ，即慣習面，相同慣習面的馬氏體板條平行排列構成馬氏體板條群。現已確定，這些稠密的馬氏體板條多被連續的高度變形的殘餘奧氏體薄膜（約為20nm）所隔開，且板條間殘餘奧氏體薄膜的碳含量較高，在室溫下很穩定，對鋼的機械性能會產生顯著影響。

馬氏體束與束之間以大角度相界面分開，一般為60°或120°角，馬氏體束不超越原奧氏體晶界。同束中的馬氏體條間以小角度晶界面分開。每束內還會有黑白色調反差，同一色調區的板條具有相同位向，稱之為同向板條區。

條狀馬氏體的空間形態是一種截面呈橢園狀的長柱體，長約幾微米，寬在0.025～2.25μm之間（多為0.10～0.20μm），其長、寬、厚之比約為30：7：1。先形成的板條較寬，後形成的則較窄。
條狀馬氏體形成之後，碳原子仍有一定擴散能力在位錯線上偏聚，析出碳化物粒子，這種現象稱為條狀馬氏體的自回火現象。

板條馬氏體的韌化

超高強度鋼淬火後得到高密度位錯的板條馬氏體組織。眾所周知，馬氏體的韌性主要取決於它的亞結構，位錯馬氏體具有良好的韌性，位錯的聚集合併及其與其他顯微缺陷的相互作用是金屬產生微裂紋及微裂紋擴展的重要原因，抑制裂紋形核、長大與擴展可使金屬韌化。

一般認為，化學成分相同，位錯馬氏體與孿晶馬氏體的強化效果相當，而位錯馬氏體具有較高的韌性。其原因可能是位錯馬氏體的板條尺寸很小，類似於非常細的晶粒，可阻止裂紋的傳播；而孿晶片狀馬氏體的厚度較大，且內部孿晶取向相同，類似於粗大的晶粒，因此使韌性變壞。另外，位錯馬氏體板條之間殘留的奧氏體塑性良好，因此改善了鋼的韌性。

大多數熱處理鋼所出現的板條狀馬氏體呈非常細小的組織，其條寬約為0.2μm，條狀馬氏體是由許多相同結晶取向的晶粒互相連線產生的。這些板條匯合起來的邊界形成傾角很小的晶界。這種特殊排列板條集團形成的區域稱為塊和束，而塊和束是支配鋼強韌性的基本組織單位。因此在論述板條狀組織細化時，必須論述馬氏體束和塊的細化。

馬氏體時效不鏽鋼固溶(奧氏體化)後，發生馬氏體向奧氏體的逆相變，逆相變的奧氏體相含有高密度的位錯，在高溫下會發生奧氏體再結晶。由來自再結晶狀態的奧氏體生成板條馬氏體，這和形變熱處理的效果是一樣的，馬氏體的塊很細小。與通常的固溶處理材料相比，馬氏體時效不鏽鋼的強度和韌性都得到了改善。