相变诱发塑性机理-马氏体

金属及合金在相变过程中塑性增加，往往在低于母相屈服强度时即可发生塑性变形，这种现象称为相变诱发塑性（transformation included plasticity，简称TRIP）。由马氏体相变所产生的诱发塑性称为马氏体相变诱发塑性。

图15-40示出了0.3%C-4%Ni-1.3%Cr钢的马氏体相变诱发塑性。该钢经850℃奥氏体化后，其Ms点为307℃，奥氏体屈服强度为137MPa。由图中可见，奥氏体化后在307℃及322℃下施加应力，在应力低于钢的屈服强度时即产生塑性变形，且塑性随应力加大而增大。在307℃施加应力时，温度已达到钢的Ms点，故有马氏体相变发生。而马氏体相变一旦发生即贡献出诱发塑性，所以随应力增大，马氏体相变在应力诱发下不断进行，因而相变诱发塑性也就不断增大。在322℃加应力时，虽然在Ms点以上，但因应力诱发形成马氏体，所以所呈现的高塑性也是由于马氏体相变所引起的。

马氏体相变所诱发的塑性还可以显著提高钢的韧性。如图15-41所示，存在着两个明显的温度区间，在100～200℃的高温区，因为在断裂过程中没有发生马氏体相变，所以断裂韧性KIC很低；而在20～-196℃的低温区，在断裂过程中伴随有马氏体相变，结果使KIC显著升高。

马氏体相变诱发塑性的原因可解释如下：①因塑性变形引起的局部区域应力集中，由于马氏体的形成而得到松弛，因而能够防止微裂纹的形成，即使微裂纹已经产生，裂纹尖端的应力集中亦会因马氏体的形成而得到松弛，故能抑制微裂纹的扩展，从而使塑性和断裂韧性提高；②在发生塑性变形的区域，有形变马氏体形成，随形变马氏体量增多，形变强化指数不断提高，这比纯奥氏体经大量变形后接近断裂时的形变强化指数还要大，从而使已发生塑性变形的区域难以继续发生变形，故能抑制颈缩的形成。

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图15-40　0.3%C-4%Ni-1.3%Cr钢在不同温度下应力与总伸长的关系

图15-41　0.6%C-9%Cr-8%Ni-2%Mn钢在不同温度下的断裂韧性

应用马氏体相变诱发塑性理论已经设计出相变诱发塑性钢，这种钢符合Md>20℃>Ms，即钢的马氏体相变开始点低于室温，而形变马氏体相变开始点高于室温。这样，当钢在室温变形时便会诱发形变马氏体形成，而马氏体相变又诱发塑性，因此这类钢具有很高的强度和塑性。