5.9钢中贝氏体性能.ppt

5.8钢中贝氏体的机械性能 上贝氏体、下贝氏体性能不同 贝氏体的机械性能主要决定于其组织形态和亚结构。由于贝氏体由贝氏体铁素体、碳化物、残留奥氏体、马氏体等多相组成，各相形态不同，其组织形态形形色色，因而机械性能也很复杂，差别较大。贝氏体亚单元、孪晶和位错等亚结构也影响力学性能。 一般来说，下贝氏体强度较高，韧性也好，而上贝氏体强度低，韧性差些。 5.8.1. 贝氏体的强度和硬度 贝氏体的强度随着转变温度的降低而升高，如图所示。 相变温度不同，贝氏体的组织形态、亚结构等都不同，因而性能不同。 碳素钢贝氏体强度与相变温度的关系 1)贝氏体铁素体条片的粗细的影响 如果将贝氏体铁素体条片尺寸大小看成是贝氏体晶粒粗细，则可以通过Hall-Petch关系式估算贝氏体的强度。那么，贝氏体铁素体条片愈小，其强度愈高。如图8－10所示。 图8－10 贝氏体铁素体晶粒尺寸对强度的影响 2) 碳化物的分散度 根据弥散强化理论，碳化物的颗粒直径愈小，数量愈多，强度愈高。下贝氏体的碳化物颗粒较小，数量也多，所以，下贝氏体强度较高。而上贝氏体中碳化物颗粒较为粗大，分别在铁素体条片间，分布不均匀，所以，上贝氏体强度较低。 图8－11贝氏体中渗碳体分散度对强度的影响 5.8.2．贝氏体的塑性和韧性 随着等温温度的下降和强度的升高，贝氏体组织的塑性下降。决定贝氏体组织韧性的因素是贝氏体铁素体的晶粒大小及碳化物的形态和分布。当上贝氏体条片间分布着碳化物的连续膜时，韧性很差。当下贝氏体铁素体条片细小时，碳化物分布在铁素体内部则具有较高的韧性，碳化物过于弥散时，韧性也会下降。 图8－12 贝氏体的韧性与形成温度的关系 5.8.3．粒状贝氏体的力学性能 一般含有M-A岛的粒状贝氏体的塑性和韧性较差。但也有人认为韧性有所改善。可能与M-A岛中的奥氏体是否转变为马氏体，或者进行了分解。保留奥氏体者，韧性得到改善。具有M-A岛的粒状贝氏体经过回火，可以使韧性提高。 图8－13 M-A岛数量对钢强度的影响 5.8.4、改善贝氏体性能，发展贝氏体新钢种。 现代化要求大量使用高性能钢 节能，环保，资源合理使用要求发展高性能节能型钢 国家1998年开始开展新一代钢铁材料重大基础研究项目（973） 要求 Q235→400MPa Q345→700MPa 合金结构钢→1500MPa 目前，低碳贝氏体钢系列已是新一代500～1000MPa级高性能结构钢中的主体（管线，桥梁，船板，海洋结构，工程机械……） 研究发现C0.05％后，一般冷速下，不出现渗碳体，无上，下贝之分，综合性能好。 国外先发展超低碳贝氏体钢，如美国A710，HSLA80，HSLA100，日本的TD桥梁板等，但大量采用传统的调质工艺。 钢中加入的合金量较高，工艺流程长，只是塑韧性及焊接性能好了。 我国，钢材用量大，热处理条件差， 资源能源紧张，但控轧控冷全是新设备， 条件比国外还好。 在物理冶金研究上，突破了： ? 中温转变组织超细化理论及工艺； ? 发展了不同组织配比的控制技术； ? 多元微合金之综合作用研究。 为新一代钢种的合金设计打下基础。 中温转变贝氏体组织超细化 低碳贝氏体钢的主要组织类型， （按国际贝氏体钢委员会的ISIJ标准） 主要包括：? 准多边型铁素体 ? 粒状贝氏体 ? 板条贝氏体 要把低合金钢强度成倍提高，又不能加入较高合金量（降低成本），还要节能，环保（不用调质工艺）焊接性能好，唯一的方法是通过细化组织。 对于一般铁素体加珠光体扩散型相变组织细 化主要取决于形核率，其长大较慢，但中温转变组织的细化思路不同，由于贝氏体相变进行进度较快，因此单靠增加形核率不够，还必须抑制其长大。 细化的理论思路 超细化的弛豫－析出－控制相变工艺 电镜下显示的微细析出物钉扎位错墙 典型细化组织 中温转变组织细化与控制技术实现了物理冶金中晶体缺陷，相变理论在工业化大生产中的实际应用。 * * 内蒙古科技大学 刘忠昌教授 微米级亚结构的形成 NbCN在位错及胞上析出 相变形核率增加，产物长大受阻 *