第五章贝氏体相变案例.ppt

第五章 贝氏体相变 ;过冷奥氏体转变;概述;贝氏体（ Bainite）-由来;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;1. 贝氏体相变的温度范围;2.贝氏体相变的产物;3.贝氏体相变动力学;4. 贝氏体相变的扩散性 ;5.贝氏体相变的晶体学特征 ;5.2 钢中贝氏体的组织形态;1.上贝氏体;1.上贝氏体;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;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}?，与奥氏体之间的位相关系为K-S关系。碳化物的惯习面为{227}?，与奥氏体之间存在Pitsch关系。 ;2.下贝氏体;2. 下贝氏体;2. 下贝氏体;2. 下贝氏体;2. 下贝氏体;低、中碳合金钢 形成条件： 连续冷却（正火、热轧空冷、焊缝热影响区） 在上贝氏体相变区高温范围内等温转变 ;形态：块状F+其内一些孤立小岛，呈粒状的富碳的A区。 光镜：较难识别粒状贝氏体的组织形貌 电镜：可看出粒状(岛状)物大都分布在铁素体之中，常常具有一定的方向性 ;3. 粒状贝氏体;3. 粒状贝氏体;4. 无碳贝氏体;4. 无碳贝氏体;5. 低碳低合金钢中的贝氏体;5.3 贝氏体相变机制;贝氏体形成 铁素体与母相奥氏体之间保持第二类共格关系 具有一定的晶体学位向关系 在光滑试样表面产生浮突 **说明贝氏体中铁素体的形成是马氏体型相变 由单相的奥氏体分解为碳浓度不同的双相铁素体加碳化物，即γ→α+ Fe3C， **说明贝氏体相变过程中伴随有碳原子的扩散。 因此，一般认为贝氏体相变过程是马氏体相变加碳原子的扩散。 ;包括过冷奥氏体向贝氏体铁素体的转变以及贝氏体碳化物析出两个基本过程。 转变机制两种：切变机制与台阶机制 一、切变机理 贝氏体转变的温度比马氏体转变时为高，此时碳原子尚有一定的扩散能力，因为当贝氏体中铁素体在以切变共格方式长大的同时还伴随着碳的扩散和碳化物从铁素体中脱溶沉淀的过程，故整个转变过程的速度是受碳原子的扩散过程所控制的。 ; 台阶机理认为贝氏体转变的浮突与马氏体转变的不同，前者是由于转变产物的体积变化造成的，并非由切变所致。提出贝氏体铁素体的长大是按台阶机理进行，并受碳原子的扩散所控制。 其示意图如图所示，台阶的水平面为?-?的半共格界面，但是台阶的垂直面为无序结构（非共格面），其原子处于较高的能量，因此这一界面具有较高的活动性，易于实现迁移，使台阶侧向移动，从而导致台阶宽面向前推进。;1. 恩金贝氏体相变假说;1. 恩金贝氏体相变假说;1. 恩金贝氏体相变假说;1. 恩金贝氏体相变假说;2. 柯俊贝氏体相变假说;2. 柯俊贝氏体相变假说;2. 柯俊贝氏体相变假说;2. 柯俊贝氏体相变假说;3. 贝氏体的形成过程;（2）中温区的贝氏体相变 （上贝氏体的形成） 转变温度??C原子在F中顺利扩散，在A中扩散不充分，进入板条间脱溶析出 ?T??相变驱动力??rK??B中F的量??板条密集 由于碳在铁素体中的扩散速度大于在奥氏体中的扩散速度，此时碳在奥氏体中的扩散已经很困难，因而晶界附近的奥氏体，尤其是两个条状铁素体之间的奥氏体中的碳含量将随铁素体的长大而显著升高。当碳浓度升高到一定程度时，将在条状铁素体之间析出渗碳体而转变为典型的上贝氏体组织。由于得不到奥氏体中碳原子的不断补充，这些在铁素体条间析出的渗碳体是不连续的。 ;3. 贝氏体的形成过程;3. 贝氏体的形成过程;5.4 贝氏体相变动力学及其影响因素;1. 贝氏体等温相变动力学;1. 贝氏体等温相变动力学;2. 贝氏体相变时碳的扩散;*贝氏体转变50%所需时间 的对数与1/T