nm450耐磨板淬火的主要目的是强化，虽然机械零件很少直接使用淬火马氏体，而是应用其回火态。但是回火后钢的力学性能与淬火态组织的性能密切相关。最为突出的问题是强度和韧性的整合。因此，需要掌握马氏体强化的本质，了解强度和韧性之间的关系及其变化规律。
淬火马氏体的性能不仅影响钢件热处理后的使用性能，而且也直接关系到钢件淬火裂纹的形成和淬火变形。
钢中马氏体的主要性能特点是高强度、高硬度，其硬度随着含碳量的增加而提高。当含碳量达到0.6%时，淬火钢的硬度达到最大值，如图1-68所示。含碳量进一步增加时，虽然马氏体的硬度仍然有所提高，但是由于钢中残留奥氏体量增加，使钢的硬度反而下降。合金元素对马氏体的硬度影响不大。
1-高于AC3淬火;2-高于Ac1淬火;3-马氏体的硬度
马氏体高强度、高硬度的原因是多方面的，就其强化机理主要包括：相变强化(亚结构强化)、固溶强化和时效强化等。
1.相变强化
马氏体相变的切变特征造成晶体内大量的微观缺陷、极高密度的位错和层错、大量精细孪晶、大量界面使马氏体强化和硬化。称其为相变强化。
退火铁素体的屈服强度为98～137MPa.而无碳马氏体的屈服强度可达284MPa，相当于形变强化铁素体的屈服强度。这是马氏体相变产生大量晶体缺陷的强化结果。
马氏体的强度决定于碳原子钉扎位错的固溶强化作用和孪晶对马氏体的附加强化。板条状马氏体的亚结构主要是位错，故其固溶强化是靠碳原子与位错的交互作用。在中、高碳马氏体内，孪晶亚结构增多，这增加了孪晶对强度的贡献。
马氏体强度和位错之间的关系可以用贝利-赫希( Bailey - Hirsch)公式描述：
σy=σi+1.2μb√ρ
式中马氏体的屈服强度σy和位错密度ρ的1/2次方成直线关系，随着位错密度增大，屈服强度升高。
孪晶和层错在马氏体中同样起强化作用。位错滑移通过孪晶或层错时，能使滑移路线曲折(或呈Z字形)，引起变形应力增加。奇尔顿(Chilton)等人计算出当高镍钢中有孪晶亚结构时，位错运动所需的应力是无孪晶时的1.05~1.2倍，这个数据和实验数据1.08～1.30倍十分接近。
未经回火的纯马氏体相中，孪晶对滑移的阻碍不是主要的，对强度的贡献不是很大。但当时效或回火有碳化物沉淀析出时，孪晶对强度的影响就会增大。
2.固溶强化
nm450耐磨板中的马氏体中固溶了碳原子和合金元素原子，是个过饱和固溶体。对硬度和强度起决定性作用的是碳原子，间隙碳原子使晶格产生严重的畸变导致系统的能量急剧地增高从而提高了强度和硬度，作为置换的合金元素原子由于对晶格产生畸变的作用较小，因而对强度和硬度的贡献不大。
由于马氏体中的碳原子极易扩散，通过形成碳化物的形式而引起时效强化，为了严格区分碳原子的固溶强化和时效强化，经特别试验得到如图1-69的结果。含碳量小于0.4%时，马氏体的屈服强度随着含碳量的增加而急剧升高，超过0.4%时，屈服强度不再增加。根据这一曲线，得出马氏体的屈服强度与含碳量的关系在小于0.4%C时有：
σs= 284+1784×w(C)1/3(MPa)
此式说明，在马氏体完全没有时效倾向时，其强度与含碳量之间接近于1/3次方的关系。
为什么固溶于奥氏体中的碳原子强化效果不大，而固溶于马氏体中的碳原子强化效果如此显著呢?碳原子在马氏体和奥氏体晶格中均处于八面体中心。但是，奥氏体中的碳原子处于正八面体的中心，碳原子溶入时，引起对称畸变，即沿着三个对角线方向的伸长是相等的。
而马氏体中的八面体是扁八面体，碳原子的溶入，使点阵发生不对称的畸变，使短轴伸长了36%，而另外两个长轴则缩短了4%。形成不对称的畸变，称为畸变偶极，造成一个强烈的应力场，阻碍位错运动，从而使得马氏体的强度和硬度显著提高。将碳原子作为两极进行弹性力学处理，可得马氏体强度与含碳量之间的关系为：
σ=1172×w(C) (MPa)
也可以列为流变切应力τf=KL1/2w (C)1/3
式中，K为常数，L为马氏体内部孪晶的厚度。可见，碳原子的固溶强化是马氏体强化的基本原因。但是，当含碳量超过0. 4%后，由于碳原子靠得太近，使得碳原子造成的应力场相互重叠，因而抵消了部分强化效应。
除了碳原子的间隙固溶强化外，替换原子也有固溶强化作用，但作用较弱。
3.时效强化
在回火一章中，已经讲过马氏体中的碳原子极易扩散，形成偏聚区，产生过渡相，使强度提高。工业生产中所得的马氏体的强度，实际上包含了时效强化效应。时效强化是由碳原子偏聚区引起的。如图1-70曲线2，淬火后在0℃时效3h后，测量在0℃的屈服强度σ0.6，显然比曲线1显著提高。对于Ms点高于室温的钢，在通常的淬火条件下，淬火过程中伴随着自回火，即有时效强化发生。
1-淬火后立即测量;2-淬火后在0℃时效3h后测量
应当指出，上述Ms点极低的Fe - Ni -C马氏体为孪晶马氏体，因此，强度中包含有孪晶对于马氏体的强化作用。含碳量相同时，孪晶马氏体的硬度和强度略高于位错马氏体。
碳原子在-60℃以上就能扩散，从而发生马氏体时效。其表现主要是：
(1)碳原子集群化使马氏体正方度变大，强度增加，韧性降低。这种作用通常在大于0. 3%C马氏体中出现。
(2)马氏体中碳原子向位错线附近偏聚，形成柯氏气团和斯诺克( Snock)气团，引起强化。
(3)稍高于室温下变形，碳、氮原子的扩散速度和应变速度(位错运动速度)相当，会产生动态应变时效，使屈服强度升高，塑性降低。
(4)温度稍高时，ε(η)碳化物可能沿晶格缺陷处沉淀，当其强化作用超过基体的软化作用时，使强度略有增加。
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