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(bian)(bian)受鋼(gang)的化學(xue)成分、溫度、冷(leng)變(bian)(bian)形量(liang)及變(bian)(bian)形速率的影響。
曾對不(bu)(bu)同(tong)成分的Fe-Mn-Cr-Ni合金(jin)的馬氏體相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)進(jin)行過研究(含0.03%C、0.01%~0.03%Si、0.006%~0.019%N、0.012%~0.10%Al):含20%Mn的Fe-Mn合金(jin)自1050℃水冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)室(shi)溫,發(fa)生γ→E轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian),相(xiang)(xiang)(xiang)約(yue)(yue)(yue)為(wei)40%,再(zai)冷(leng)(leng)(leng)卻至(zhi)-196℃,y相(xiang)(xiang)(xiang)幾乎全部轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang),只(zhi)生成少(shao)量的α'相(xiang)(xiang)(xiang)。成分為(wei)Fe-5%Mn-15%Cr-9%Ni合金(jin)自1050℃水冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)室(shi)溫,10min后(hou)冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)-196℃,不(bu)(bu)發(fa)生馬氏體相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian),仍為(wei)100%的y相(xiang)(xiang)(xiang);冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)室(shi)溫,再(zai)在(zai)(zai)20℃下施(shi)以(yi)40%冷(leng)(leng)(leng)變(bian)(bian)形(xing),將(jiang)發(fa)生γ→ε+α'的轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian),轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)量約(yue)(yue)(yue)為(wei)20%,其中(zhong)約(yue)(yue)(yue)2/3為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang),1/3為(wei)α'相(xiang)(xiang)(xiang);如(ru)果(guo)自1050℃水冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)室(shi)溫后(hou),再(zai)在(zai)(zai)-196℃下施(shi)以(yi)40%的冷(leng)(leng)(leng)變(bian)(bian)形(xing),發(fa)生γ→e+α'的轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian),轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)量近90%,其中(zhong)約(yue)(yue)(yue)1/4為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang),3/4為(wei)a'相(xiang)(xiang)(xiang)。成分為(wei)Fe-20%Cr-12%Ni的合金(jin)自1050℃水冷(leng)(leng)(leng),10min后(hou)冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)-196℃,不(bu)(bu)發(fa)生馬氏體相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian),冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)室(shi)溫在(zai)(zai)20℃下施(shi)以(yi)40%的冷(leng)(leng)(leng)變(bian)(bian)形(xing),僅發(fa)生γ→E轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian),相(xiang)(xiang)(xiang)約(yue)(yue)(yue)為(wei)10%;如(ru)果(guo)冷(leng)(leng)(leng)至(zhi)室(shi)溫后(hou)再(zai)在(zai)(zai)-196℃下施(shi)以(yi)40%的冷(leng)(leng)(leng)變(bian)(bian)形(xing),將(jiang)發(fa)生γ→ε+α轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian),轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)量約(yue)(yue)(yue)為(wei)55%,15%為(wei)ε相(xiang)(xiang)(xiang),40%為(wei)α'相(xiang)(xiang)(xiang)。
對于(yu)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的馬氏(shi)體轉(zhuan)變的臨界溫度M3,已建立起若干Ms,點(a')與合金(jin)成分關系的經驗公(gong)式(shi),下(xia)面是(shi)其中的一個(ge)表(biao)達(da)式(shi):
上面兩個公(gong)式說明,奧氏體(ti)不銹鋼中合(he)金元素(su)含(han)量(liang)越高,馬氏體(ti)點就越低(di),馬氏體(ti)轉變就越不容易發(fa)生。
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。
變形(xing)速率對馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉變的影(ying)響(xiang)主要是(shi)變形(xing)發(fa)熱導致(zhi)材(cai)料溫度上(shang)升的作用,即變形(xing)速率越高,材(cai)料溫度也越高,因而α'馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)的生成(cheng)量也越少。