马氏体是什么?

约翰Markley
约翰Markley
马氏体可用来制造锤子。
马氏体可用来制造锤子。

“马氏体”一词通常指的是一种通过马氏体相变形成的独特原子结构的钢。马氏体非常坚硬,这意味着它不容易凹陷或刮伤;这使它成为工具的热门选择,如锤子和凿子,以及剑。然而,它很脆,所以在太大的压力下,它只会折断而不会弯曲。马氏体是由奥氏体是铁的固溶体,含有少量的在里面。

相变

奥氏体有一种特殊的晶体结构,称为面心立方(FCC)。这意味着每个立方单元在每边的中心和每角都有一个晶格点;当晶格点连接在一起时,晶体看起来就像一个每边都有X的方框。这种钢在大约1350°F(732°C)的温度下开始形成。奥氏体比其他形式的铁能容纳更多的碳。如果让奥氏体自然冷却,奥氏体变成铁素体(α铁或纯铁)和渗碳体(渗碳体)。

当奥氏体在淬火过程中迅速冷却时,就会发生马氏体相变。温度的迅速下降将碳原子困在铁原子的晶体结构中。这导致晶体由FCC向体心四方(BCT)转变;晶体被拉伸,两端呈方形,但两边较长(像鞋盒一样),原先在每个面中心的晶格点现在在晶体中心的一点连接在一起。这种新结构大大提高了钢的硬度。

回火

由此产生的马氏体钢非常坚硬,这意味着它不会刮伤,但非常脆,因此在压力下会断裂。为了解决这一缺陷,马氏体在回火过程中被加热,这使马氏体部分转变为铁素体和渗碳体。这种回火钢没有那么硬,但变得更硬(不太可能断裂),延展性更强,因此更适合工业使用。

使用

回火马氏体的硬度使它成为工具钢的好材料,因为抗磨损和变形在这类应用中很重要。是机械零件和锻模中常用的零件。回火钢含有通常用于弹簧钢它可以用来制造弹簧、乐器琴弦、火车模型和其他玩具上的部件。弹簧钢可以扭曲或弯曲而不产生永久变形,使其成为要求钢材反复移动而不退化的构件的良好选择。

不锈钢,其中包含除了铁和碳,也可以制成马氏体晶体结构。这种形式抵抗力较弱腐蚀比其他形式的不锈钢,但它也更坚固,在大多数情况下更容易加工。其中一种方法叫做沉淀硬化(或时效硬化),它会在延长的过程中加入铬和镍等杂质热处理;precipitation-hardened马氏体不锈钢具有更大的强度和高耐腐蚀性。这种钢通常用于军事和航空航天领域。

推移变换作用

马氏体相变是位移相变最著名的例子,位移相变是一种相变,材料的原子在短距离内一致移动,而不是在较长距离内单独扩散。当物质从一种状态(如固体)转变为另一种状态(如液体)时,就发生了相变。由于“马氏体”或“马氏体”这两个术语是众所周知的位移相变的一种类型,因此有时在更广泛的意义上用来描述由位移相变产生的任何材料。

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