[科普中国]-板条状马氏体

板条状马氏体组织的构成随含碳量而变。在含碳量较低 (小于大约0.4%)时，束区明显地在原奥氏体晶粒内形成；但在0.5-0.8%C范围内却不能观察到这些束区。一个束内的块区只在含碳小于大约0.3%的钢中观察到。在18%Ni马氏体时效钢中，板条状马氏体的组织特征是块区发展完善且完全分割了束区；而低碳钢中的块却不是发展完善的区域。当含碳量是小于0.4%C时，束的尺寸随含碳量的增加而逐步减小；并在0.6与0.8%C时迅速下降。在Fe(0.2%)-C合金与18%Ni乌氏体时效钢中奥氏体晶粒尺寸与束的尺寸之间存在着线性关系。在马氏体时效钢中央的宽度随奥氏体晶粒尺寸的增加是很小的。大约1%以下的合金元素对板条状马氏体的构成和束的尺寸影响不大。

奥氏体与马氏体之间的转变用透射电子显微分折和塑料/碳两次复膜技术研究了回火马氏体向奥氏体的部分转变。将低碳低合金板条状马氏体在Ac1和Ac3之间的较低温度区加热，在铁素体界面上形成奥氏体板条而在原奥氏体晶界上形成多边形奥氏体颗粒。由于没观察到表面浮凸，因此认为不论是在铁素体板条界面上，还是在原奥氏体晶界上，奥氏体化都是通过扩散过程进行的，奥氏体板条在铁素体板条界面上的优先形成，是由于{110}α板条界与{111} r奥氏体之间的微小错配造成的。这就产生了铁素体和奥氏体之间的K-S位向关系。由于奥氏体化的几何条件使K-S关系的变体减少到两种，所以在Ac3稍上的温度加热，这些奥氏体板条便长大并聚集成粗大的奥氏体晶粒。1

优势片状马氏体虽具有硬度高的优点，但易引起工件淬火开裂。这是由于片状马氏体在高速长大时，会撞击另一马氏体片和奥氏体晶界而产生显微裂纹，成为开裂的起始点。

板条状马氏体由于形成速度较低，一条板条马氏体大约在10-4秒内完成(片状马氏体为10-7秒)，而且板条互相平行，因而板条体之间无强烈的撞击作用，不易产生显微裂纹。此外板条状马氏体含碳量较低，塑性较好，内应力较小，所以不易引起淬火开裂。板条状马氏体因含碳量较低，其本身强度不如片状马氏体，但它有很好的相变加工硬化作用，使用强度也十分好。因此，板条状马氏体同时具有较高的强度和塑性，不经回火或只经低温回火即可使用，低碳钢或低碳合金钢淬火成板条状马氏体。

与片状马氏体的区别通常，淬火得到的组织是高硬度，高脆性的片状马氏体。近年来，由于电镜等测试技术的应用，发现低碳钢在强烈淬火中可得到另一种强度和韧性都好的马氏体，生产上称为低碳马氏体。

在显微镜下，高碳马氏体常呈针状或竹叶状，其实这是马氏体的截面形状，它的立体形状象薄片的双凸透镜。当金相试样的磨光面与马氏体片偶尔平行时，马氏体呈片状，称为片状马氏体。每个马氏体片都限制在一个奥氏体晶粒内，不能穿过晶界。在一个晶粒内，最先形成的一片马氏体片(马氏体针)，往往贯穿整个晶粒，将晶粒分割为二，尺寸常比较大。相继形成的受到晶界和先形成马氏体片的阻碍，尺寸都比较小，而且相交成一定角度。低碳马氏体的立体形状是细长的板条，条与条之间大体平行排列，其轮廓形状象“一块”扁长细木条的组合板，所以也叫做板条状马氏体，在一个奥氏体晶粒内可以形成好几个组合块。1

含碳量的作用。含碳量小于0.3%(有的资料为0.6%)的钢，淬火组织可全部为板条状马氏体；含碳量大于1.0%的钢，淬火组织可全部为片状马氏体；含碳量为0.3~1.0%的钢，常同时含有两种马氏体。在一般条件下，只有含碳量为0.2%以下的钢，才可获得全部板条状马氏体，碳含量为0.8%的钢，即可为全部片状马氏体。板条状马氏体的形成条件，也是将奥氏体过冷到马氏体点以下温度，其马氏体点较高。含碳量为0.2%的钢，马氏体终了点约为300℃。因此，可以设想，在淬火过程中会有自行回火的现象发生。1

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学