热处理原理与工艺 作者 赵乃勤 第6章 贝氏体与钢的中温转变.ppt

(1) 化学成分　 图6-15　硼元素对等温转变图 (2) 原始组织　 原始奥氏体组织对贝氏体转变有一定的影响。 (3) 工艺条件　 1)在贝氏体转变温度区间的较高温度，随着等温冷却温度的降低，过冷度增加，相变驱动力增大，即贝氏体转变速率提高；在贝氏体转变温度区间的较低温度，随着等温冷却温度的降低，原子扩散能力减弱，即贝氏体转变速率降低。2) 过冷奥氏体在珠光体转变和贝氏体转变之间的温度等温停留，会促进随后的贝氏体转变，这可能与在等温停留过程中由于奥氏体析出碳化物，导致奥氏体中碳和合金元素含量降低有关；在贝氏体转变温度区间较高温度等温停留或发生部分贝氏体转变，会减慢随后在较低温度的贝氏体转变，这可能与过冷奥氏体热稳定化和先期贝氏体转变使未转变的奥氏体含碳量升高有关；在贝氏体转变温度区间的较低温度或Ms以下等温停留，可使随后在较高温度的贝氏体转变加速，这可能与较低温度下发生部分贝氏体转变或马氏体转变形成的应力和应变导致的附加驱动力有关［4,10］。3) 对过冷奥氏体施加拉应力可促进贝氏体转变，施加压应力阻碍贝氏体转变。4) 对高温(800~1000℃)奥氏体进行塑性变形可减慢贝氏体转变，这与奥氏体内部发生回复，形成多边形亚结构以及亚晶界，阻碍α相切变长大有关；在Bs温度以下对过冷奥氏体进行塑性变形，可促进贝氏体转变，这与塑性变形导致过冷奥氏体位错密度升高而产生的附加驱动力以及促进原子扩散有关。 (3) 工艺条件　 5) 外加磁场可提高贝氏体转变温度，使贝氏体转变加速［21］。 6.3.2　贝氏体连续冷却转变动力学 6-16.TIF 6.3.2　贝氏体连续冷却转变动力学 6-17.TIF 6.4　贝氏体的力学性能与应用 贝氏体组织，尤其是下贝氏体组织具有优良的力学性能。一般而言，在相同的强度水平下，贝氏体组织比回火马氏体组织具有更高的韧性。另外，实际热处理生产中通常采用等温淬火的方法获得贝氏体组织。 6.4.1　贝氏体的强度和硬度 1.固溶强化2.细晶强化3.亚结构强化4.碳化物弥散强化 1.固溶强化 钢中的碳和合金元素一部分溶解在贝氏体铁素体中，一部分形成碳化物。溶解于贝氏体铁素体中的碳和合金元素产生固溶强化，使贝氏体具有高的强度和硬度。碳因其形成间隙固溶体，并具有一定的过饱和度，其固溶强化作用比合金元素的作用更为明显。 2.细晶强化 图6-18　铁素体晶粒尺寸对和的影响a) 对的影响　b) 对的影响 3.亚结构强化 贝氏体铁素体中的位错亚结构对贝氏体强度也有较大贡献，很显然，位错密度越高，贝氏体强度越大。在铁碳合金中，位错密度与由此引起的屈服强度的增量之间的关系为：Δσs =1.2×10-4ρ1/2，式中ρ为位错密度［4］。 4.碳化物弥散强化 图6-19　碳化物弥散度对和的影响a) 对的影响　b) 对的影响 4.碳化物弥散强化 图6-20　碳钢贝氏体抗拉强度与形成温度的关系 6.4.2　贝氏体的塑性和韧性 1.贝氏体的塑性2.贝氏体的韧性 1.贝氏体的塑性 在相同强度下，低碳贝氏体钢的断后伸长率比回火马氏体钢高，但高碳钢的情况正好相反。贝氏体钢的断面收缩率总是比回火马氏体钢低，原因尚不清楚［1］。 2.贝氏体的韧性 图6-21　几种钢在等温淬火和普通淬火、回火状态下冲击韧度与强(硬)度的关系(图中数字代表等温温度或普通淬火后的回火温度)a) 30CrMnSiA　b)40CrA　c) 40CrNiMoA 2.贝氏体的韧性 图6-22　贝氏体冲击韧度与贝氏体形成温度的关系a) 等温30min　b)等温60min1—Fe-0.27%C-1.02%Si-1.00%Mn-0.98%Cr　2—Fe-0.40%C-1.10%Si-1.21%Mn-1.62%Cr3—Fe-0.42%C-1.14%Si-1.04%Mn-0.96%Cr 6.4.3　贝氏体组织的应用 1.在热处理中的应用2.在金属材料中的应用1.试述钢中的贝氏体、上贝氏体、下贝氏体的概念和形成条件。2.试述钢中上贝氏体、下贝氏体组织形态特点和亚结构特点。3.简述贝氏体切变形成机理的主要内容，以及上贝氏体、下贝氏体形成的基本情况。4.简述贝氏体转变的动力学特点和影响贝氏体转变动力学的主要因素。5.上贝氏体与下贝氏体各具有怎样的力学性能特点?解释原因。6.为什么等温淬火时一般希望得到下贝氏体？贝氏体的力学性能和形成温度之间的关系如何？ 6.4.3　贝氏体组织的应用 7.试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同。8.试分析高碳钢在连续冷却条件下为什么不能得到贝氏体组织。9.为什么要开发贝氏体钢？开发贝氏体钢的原则是什么？ 2.在金属材料中的应用 1) 在一个相当宽的冷速范围能得到以贝氏体为主的组织。2) 在保证提高