第五章贝氏体相变..ppt

第五章 贝氏体相变 过冷奥氏体转变 概述 钢经奥氏体化后过冷到珠光体相变与马氏体相变之间的中温区时，将发生贝氏体相变，亦称为中温转变。 Fe原子难以扩散，C原子尚能扩散 相变产物：铁素体+碳化物（非层状组织） 贝氏体相变：切变共格型相变+扩散型相变的特征 贝氏体（ Bainite）-由来 为了纪念著名美国物理冶金学家E.C.Bain在中温转变研究方面的突出成果，20世纪40年代末将中温转变称为贝氏体相变，将相变所得到的产物称为贝氏体（ Bainite ）。 贝氏体相变的发展历史 E.C.Bain等人与1930年首次发表了这种中温转变产物金相照片； 1939年，R.F.Mehl把贝氏体分为上贝氏体和下贝氏体； 1952年，柯俊和Conttrell发现贝氏体相变产生表面浮凸效应，提出相变的切变机制，形成“切变学派”； 20世纪60年代末，美国冶金学家Aaronson等认为贝氏体相变是共析转变的变种，形成了“扩散学派”； 后来人们相继在Cu-Zn、Cu-Al、Ag-Zn等合金，甚至在陶瓷中也发现了贝氏体转变。 5.1 贝氏体相变的基本特征 1. 贝氏体相变的温度范围 贝氏体转变温度在A1以下，MS以上，有一转变的上限温度BS和下限温度Bf ，过冷奥氏体必须冷到BS以下才能发生贝氏体转变。碳钢的BS约为550℃左右。 1. 贝氏体相变的温度范围 与马氏体相变一样，贝氏体相变在等温过程中也不能进行完全，总有残余奥氏体存在。 等温温度愈靠近Bs点，能够形成的贝氏体量就愈少。 2.贝氏体相变的产物 贝氏体相变产物：铁素体+碳化物 与珠光体不同，贝氏体不是层片状组织，且组织形态与形成温度密切相关。 较高温度形成的上贝氏体，其碳化物是渗碳体，一般分布在铁素体条之间; 较低温度形成的下贝氏体，其碳化物既可以是渗碳体，也可以是?-碳化物，主要分布在铁素体条内部； 在低、中碳钢中，当贝氏体形成温度较高 时，也可能形成不含碳化物的无碳化物贝氏体。 碳化物的分布、状态随形成温度不同而异。 随贝氏体的形成温度下降，贝氏体中铁素体的碳含量升高。 3.贝氏体相变动力学 贝氏体相变也是一种形核和长大过程。 与珠光体相变一样，贝氏体可以在一定温度范围内等温形成，也可以在某一冷却速度范围内连续冷却转变。 贝氏体等温形成时，需要一定的孕育期，其等温转变动力学曲线也呈“C字形。 4. 贝氏体相变的扩散性 贝氏体相变： 奥氏体(??) ? 铁素体（?）+碳化物 相变过程必须有扩散C原子的 碳原子的扩散对贝氏体相变起控制作用 上贝氏体的相变速度取决于C在?-Fe中的扩散 下贝氏体的相变速度取决于C在?-Fe中的扩散 影响碳原子扩散的所有因素都会影响到贝氏体的相变速度。 5.贝氏体相变的晶体学特征 表面上产生浮突现象-说明铁素体是按切变共格方式长大的。 贝氏体中铁素体存在惯习面： 上贝氏体的惯习面为{111}?， 下贝氏体的惯习面一般为{225}?。 贝氏体中铁素体与奥氏体之间存在K-S位向关系。 贝氏体中渗碳体与奥氏体以及贝氏体中渗碳体与铁素体之间亦存在一定的晶体学位向关系。 5.2 钢中贝氏体的组织形态 贝氏体组织形态随钢的化学成分以及形成温度不同而异，其主要形态为上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、无碳贝氏体等。 1.上贝氏体 在贝氏体相变区较高温度范围内形成的贝氏体称为上贝氏体。 对于中、高碳钢来说，上贝氏体大约在350- 550℃的温度区间形成。 1.上贝氏体 典型的上贝氏体组织在光镜下观察时呈羽毛状、条状或针状，少数呈椭圆形或矩形 光镜下:条状F自晶界向晶内生长，形似羽毛—羽毛状贝氏体，条间Fe3C无法分辨。 1. 上贝氏体 电镜下：上贝氏体组织为一束大致平行分布的条状铁素体和夹于条间的断续条状碳化物的混合物。在条状铁素体中有位错缠结存在。 条状铁素体多在奥氏体的晶界形核，自晶界的一侧或两侧向奥氏体晶内长大。条状铁素体束与板条马氏体束很相近，束内相邻铁素体板条之间的位向差很小，束与束之间则有较大的位向差。 条状铁素体的碳含量接近平衡浓度，而条间碳化物均为渗碳体型碳化物。 1. 上贝氏体 特点: ①铁素体条宽取决于转变温度和成分--C?，T??宽度?，板条宽度大于相同温度下形成的P铁素体片； ②条间位向差小，束间位向差大； ③碳化物形态受含碳量影响--C?，粒状?链珠状?短杆状，不仅分布于F板条间，还可能分布在F板条内部； ④ Si、Al具有延缓渗碳体沉淀的作用，使F条之间的A为碳所富集而趋于稳定，并保留到室温成为一种特殊的上贝氏体—准上贝氏体； ⑤T??渗碳体更细密 1. 上贝氏体 ⑥亚结构：位错—说明切变以滑移方式进行，形成温度??位错密度?； ⑦具有一定晶体学取向关系和表面浮突效应；上贝氏体铁素体的惯习面为{111}?