马氏体相变与深冷处理

         材料经奥氏体化后快速冷却，在较低温度下发生无扩散型的马氏体相变。马氏体转变是强化材料的重要手段之一，是一种非常重要的固态相变。人们对马氏体相变的研究经历了近100年的时间，形成了一些理论。但有些理论还不十分完善，如形核理论，切变模型等尚存在一些争议，缺乏统一的认识。国内的徐祖耀、邓永瑞、王世道等研究学者对马氏体相变的热力学、动力学、晶体学、形核-长大等各方面进行了较为深入、系统的研究，提出了一些马氏体相变的形核理论及物理模型，对马氏体相变理论的进展和马氏体相变在铁基合金、有色合金、陶瓷材料和其他无机非金属材料方面的应用做出了重要的贡献。

        材料的马氏体相变是一种无扩散相变，通过切变完成晶格改组，而不涉及成份变化，只有在冷却过程中具有同素异构转变的材料才可能有马氏体转变。由于马氏体转变的无扩散性，相变需要很大的驱动力和过冷度。由淬火冷却形成的马氏体相变，又称为热诱发马氏体相变，经淬火处理后再配以回火处理，来调整硬度、韧性等以满足各种工件的不同性能的要求。

       目前工业生产中，金属材料的淬火工艺主要是将工件加热到材料的Ac3或Ac1以上30~50℃，保温一定时间后，快速在水，盐水或油中冷却。这些淬火介质的淬冷能力虽然都很强，但是由于先转变的奥氏体对未转变的奥氏体的转变具有抑制作用，只有进一步增加相变驱动力，即增加过冷度才能使相变继续进行，所以对于大多数的铁碳合金，淬火后总是存在一部分残余奥氏体。若残余奥氏体含量过大，将会直接影响回火处理的质量，达不到工件所要求的性能。此外，对于某些不锈钢，高合金钢，氧化锆陶瓷等由于其Ms(马氏体转变开始温度)远远低于室温，所以常规的淬火介质不能使材料淬火后得到全部马氏体。

       因此，为了提高工件的性能及使用寿命，得到满意的淬火质量，尽量减少残余奥氏体以获得最大数量的马氏体，目前工业上采用深冷处理的方法，即淬冷至室温的材料继续冷却到更低的温度，使残余奥氏体在这一过程中继续转变为马氏体。这样可进一步提高钢的硬度和耐磨性，并稳定钢件的尺寸。