隱晶馬氏體

隱晶馬氏體也叫做隱針馬氏體或無組織馬氏體。

隱晶馬氏體多半是在快速加熱和快速冷卻條件下產生的。由於光學顯微鏡下無法辨識其組織形態，故命名為隱晶（針）或無組織馬氏體。最典型的最常見的便是W18Cr4V高速工具鋼中的淬火組織為隱晶馬氏體基底上分佈著碳化物顆粒。

近年來電鏡研究證明，隱晶馬氏體是極細化了的馬氏體組織，並非新型的獨特組織形態。其形態是各種各樣的，主要取決於鋼成分，含碳量、奧氏體化程度和細化工藝方法。其規律如下：

1、高碳鋼中的隱晶馬氏體是由極細的孿晶馬氏體組成的。

2、中碳鋼中的隱晶馬氏體是由極細的孿晶馬氏體和位錯馬氏體的混合組成。

3、低碳鋼中的隱晶馬氏體是由極細的位錯馬氏體（板條馬氏體）組成的。

隱晶馬氏體細化機理是：由於奧氏體內碳濃度很不均勻，因此一個奧氏體晶粒內各微小區域具有不同成分，也就具有不同Ms點。當Ms點高的微區開始生成馬氏體后，在溫度繼續降低過程中，相鄰的或周圍的不同Ms點的微區將在符合自己Ms溫度時開始自己的轉變。而且Ms相同的微區發生轉變時被不同Ms點的微區隔開，由於碳濃度不同而不能穿越。這就使組織細化了。所以只要設法細化或碎化這些微區尺寸，便可細化馬氏體組織。例如有人測得奧氏體晶粒度為7級。而所得到的隱晶馬氏體尺寸為10~11級。

焊縫中的隱晶馬氏體是由於快速加熱和快速冷卻條件下，奧氏體來不及均勻化和碳化物沒有充分溶解，造成了奧氏體內形成許多含碳不同的微小區域，各自在不同溫度不同時期轉變成馬氏體，這種馬氏體可以是孿晶馬氏體，也可以是位錯馬氏體，或它們的混合物。在碳錳低合金鋼焊縫中得到的隱晶馬氏體如下圖所示。

隱晶馬氏體具有很高強度，較好的塑性和韌性，這主要由於細化所致。因此，可以認為，提高鋼材和工件堅韌性的途徑不僅靠得到位錯馬氏體的方法，而且可以採取得到了隱晶馬氏體的方法，可能後者更為有效。因為試驗表明，板條馬氏體與下貝氏體相比其斷裂韌性低於後者，原因在於其方向性的平行排列特徵使斷裂途徑變直變短。如果細化和碎化的組織既有高強度又有高韌性，至少從斷裂韌性角度考慮是所希望的。

將GCr15鋼試樣加熱到850℃，保溫后淬入150℃的熱油中等溫5min，然後取出冷卻到室溫。拋光后經4%硝酸酒精浸蝕，觀察其淬火組織，如下圖所示：

由圖中可見，基體為隱晶馬氏體，其上分佈著大小不等的未溶滲碳體顆粒。

將W6Mo5Cr4V2鋼隱晶馬氏體組織在高分辨電鏡下觀察發現其馬氏體形貌為片狀，亞結構是高密度位錯、層錯和孿晶，如下圖所示：

由圖中可見，細小的馬氏體片平行排列，一小片馬氏體的寬度為30～40nm，相鄰馬氏體片之間的界面不明顯，各小片馬氏體中存在層錯亞結構，相鄰小片的層錯相互貫通，層錯極為細密，層錯間距約為5nm。觀察時還發現馬氏體片中有中脊，中脊由孿晶組成。

隱晶馬氏體的形成與奧氏體成分的不均勻性有著密切關係。奧氏體晶粒中存在富碳的微區，相對地必有貧碳的微區。當奧氏體中含有碳化物形成元素時，如Cr、W、Nb、V、Ti等，由於這些合金元素與碳原子具有較強的親和力，因此這些合金元素周圍的碳原子也容易偏聚。

試驗發現，隱晶馬氏體可在奧氏體晶界上形核，也可在未溶碳化物與奧氏體的相界面上形核及在晶內缺陷處形核，符合固態相變形核的一般規律。隱晶馬氏體在奧氏體界面上形核，或在奧氏體/滲碳體相界面上形核，其晶核將不能與界面兩側的奧氏體品粒或滲碳體相同時保持共格關係，只能與一側的奧體晶粒保持位向關係和維持共格連接。馬氏體晶核與奧氏體保持共格時，則不能與未溶滲碳體保持共格，不能沿著晶界或相界面“共格切變”長大。

試驗事實表明，隱晶馬氏體晶核能夠沿著晶界長大或沿著奧氏體/滲碳體相界面長大，而馬氏體“共格切變”形核一長大的機制卻不能解釋這些試驗現象。以膨脹半共格機制形核，則晶核可在晶界、孿晶界面及位錯等處形核長大。