金属热处理是机械制造中的重要工艺,为使金属材料具有所需要的力学性能、物理性能热处理工艺往往是必不可少的。而淬火是热处理工艺中的主要环节,是一种在降温过程中利用钢材组织的变化,获得以马氏体为主的不平衡组织的一种热处理工艺方法。因此利用马氏体相变规律来制定热处理工艺在控制材料变形、改善材料性能进和新材料的研制上具有重要的意义。但是由于马氏体相变形核、长大过程速度很快,达到母相中声速的量级,且相变过程模式比较复杂,系统混乱程度很高,这使得常规马氏体相变分析手段难以实现马氏体相变过程的动态监测。本文以45钢、GCr15钢和T12钢的马氏体相变为研究对象,以声发射方法为主要研究手段,分别对三种试件马氏体相变热力学、动力学、形态学以及宏观力学过程的声发射特性进行了深入研究,提出了一种基于声发射方法的马氏体相变动态监测新方法。本文应用ANSYS有限元软件对马氏体相变过程进行有限元模拟,考虑了边界换热系数、相变潜热以及热物性参数等非线性因素的影响,选用等效热容法和非扩散型相变经验公式建立了相变冷却过程温度、组织转变的分析模型,通过冷却曲线确定了实验淬火方式。并通过动力学曲线得到了残余奥氏体的分布趋势。同时在有限元数值模拟的基础上建立马氏体相变声发射实验、拉伸断裂声发射实验,对马氏体相变过程和相变后拉伸断裂过程进行声发射监测。采用信息熵理论对相变过程声发射进行量化处理,利用S-t曲线的单峰性,得到了三种试件马氏体相变的Ms温度。并在所求得Ms温度的基础上,建立了基于声发射特征参量rms与马氏体相变体积分数之间的关系公式,重点分析了三种试件的马氏体相变过程的动力学声发射特性,同时利用动力学曲线对K-M方程进行拟合分析,得到不同含碳量材料的相变动能变化情况,从而实现了不同钢材马氏体相变过程的动力学分析。同时将小波包能谱熵与声发射波形分析相结合,针对不同形态马氏体声发射信号进行时域、频域分析,得到不同形态马氏体声发射信号的小波包能谱熵值,实现马氏体相变声发射信号的有效提取。最后利用相变后试件的拉伸断裂声发射参量分析和宏观力学分析,进一步验证马氏体相变的动力学、形态学分析结果。以上研究表明,通过马氏体相变过程声发射特性分析,能够实现马氏体相变过程的微观行为分析,得到更加准确的马氏体相变变化规律,从而为热处理工艺的改善和新材料的研制提供理论依据。