第四章贝氏体转变介绍.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * （二）贝氏体转变的切变机制 贝氏体转变包括贝氏体铁素体的形成以及碳化物的析出。长期以来，围绕着这两个问题进行着争论。在争论中最主要的是切变机制与台阶机制之争。 1、切变机制 柯俊最先发现贝氏体转变与马氏体转变一样，在形成贝氏体铁素体时也能在抛光表面引起浮凸，以后又得出形成魏氏铁素体时也能引起浮凸。据此，认为魏氏铁素体即贝氏体铁素体，贝氏体铁素体与马氏体一样，也是通过切变机制形成的，由于贝氏体转变时碳原子尚能扩散，这就导致贝氏体转变与马氏体转变的不同以及贝氏体组织的多样性。 * （1）高温范围的转变（无碳化物贝氏体） 由于温度高，初形成的铁素体的过饱和度很小，且碳在铁素体和奥氏体中的扩散能力均很强。在贝氏体铁素体形成后，铁素体中过饱和的碳可以通过界面很快进入奥氏体而使铁素体的碳含量降低到平衡浓度。 通过界面进入奥氏体的碳也能很快地向奥氏体纵深扩散，使奥氏体的碳含量都得到提高而不致集聚在界面附近。 如果奥氏体的含碳量并不高，不会因为贝氏体铁素体的形成而析出碳化物，因此得到的是贝氏体铁素体及碳富化了的奥氏体，即无碳化物贝氏体，也包括魏氏铁素体在内。 * （2）中温范围的转变（上贝氏体） 在350~550℃的中间温度范围内转变时，转变初期与高温范围的转变基本一样。但此时的温度已比较低，碳在奥氏体中的扩散已变得困难，通过界面由贝氏体铁素体扩散进入奥氏体中的碳原子已不可能进一步向奥氏体纵深扩散，尤其是板条铁素体束两相邻铁素体条之间的奥氏体中的碳更不可能向外扩散。 故界面附近的奥氏体，尤其是两铁素体条之间的奥氏体中的碳将随贝氏体铁素体的长大而显著升高，当超过奥氏体溶解度极限时，将自奥氏体中析出碳化物而形成羽毛状的上贝氏体。 * （3）低温范围的转变（下贝氏体） 在350℃以下转变与上述转变有较大的差异。由于温度低，初形成的铁素体的碳含量高，故贝氏体铁素的形态已由板条状转变为透镜片状。 此时，不仅碳原子已难以在奥氏体中扩散，就是在铁素体中也难以作较长距离的扩散，而贝氏体铁素中的过饱和度又很大。 而碳原子又不能通过界面进入奥氏体，只能以碳化物的形式在贝氏体铁素体内部析出。 随着碳的析出，贝氏体铁素体的自由能将下降以及比容的缩小所导致的弹性应变能的下降，将使已形成的贝氏体铁素片进一步长大，得到下贝氏体组织。 * * （4）粒状贝氏体的形成 一般认为在某些低碳钢中出现的粒状贝氏体是由无碳化物贝氏体演变而来的。当无碳化物贝氏体针长大到彼此汇合时，剩下的小岛状奥氏体便为铁素体所包围沿铁素体条间呈条状断续分布。因钢碳含量较低，剩余奥氏体的碳含量也不超过其溶解度极限，故不会析出碳化物，这就形成了粒状贝氏体。 （5）贝氏体的亚基元 * * （6）切变机制存在的问题 1）为什么贝氏体转变所引起的浮凸不同于马氏体所引起的浮凸。 2）为什么贝氏体铁素体与奥氏体之间的晶体学位向关系不同于马氏体与奥氏体之间的位向关系。 3）为什么透镜片状贝氏体铁素体中没有孪晶。 4）为什么下贝氏体中的碳化物的分布与回火马氏体中碳化物分布明显不同。 5）按切变机制，贝氏体铁素体应是片状，但为什么上贝氏体铁素体接近针状。 * （三）贝氏体转变的台阶机制 Aaronson等人强调贝氏体是非层状共析反应产物，亦即贝氏体转变是一种特殊的共析反应。他们认为，贝氏体转变与珠光体转变或马氏体转变不同，是通过台阶机制长大的。 * 台阶的水平面为α-γ的半共格界面，界面两侧的α与γ有一定的位向关系，在半共界面上存在着柏氏矢量与界面平行的刃型位错。界面由位错和台阶组织成。台阶的端面为非共格界面。这样的界面活动能力很高，易于向侧面移动，从而使水平面向上推移。 * 内 容 珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 温度范围 高温 中温 低温 转变上限温度 A1 BS MS 领先相 渗碳体或铁素体 铁素体 形核部位 奥氏体晶界 上贝氏体在晶界 下贝氏体大多在晶内 转变时点阵切变 无 ？ 有 碳原子的扩散 有 有 基本上无 铁及合金元素原子的扩散 有 无 无 等温转变完全性 完全 视转变温度定 不完全 转变产物 α+Fe3C α+Fe3C(ε) α′ 珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征 * 五、贝氏体的力学性能 贝氏体的力学性能决定于其组织形态。但组织和性能又受多种因素影响，所以对贝氏体来说在组织和性能之间还很难建立起定量的关系，仅能定性的说明与两者之间的关系。 一般来说，下贝氏体的强度较高，韧性也较好，而上贝氏体的强度低，