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比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同.docxVIP

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试比较贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变的异同

一.组织形态:

1.珠光体:

珠光体的组织形态特征:

珠光体的典型组织特征是由一层铁素体和一层渗碳体交替平行堆叠而形成的双相组织。

根据片层间距的不同,可将珠光体分为三种:

珠光体:S0=450-150nm,形成温度为A1-650℃,普通光学显微镜可以分辨。

索氏体:S0=150-80nm,形成温度为650-600℃,高倍光学显微镜可以分辨。

屈氏体:S0=80-30nm,形成温度为600-550℃,电子显微镜可以分辨。

铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织为粒状珠光体。这种组织一般是通过球化退火或淬火后高温回火得到的。

在珠光体转变过程中,所形成的珠光体中的铁素体与母相奥氏体具有一定的晶体学位向关系。珠光体中,铁素体与渗碳体之间存在一定的晶体学位向关系。

2.马氏体:

马氏体的组织形态:

eq\o\ac(○,1).板条马氏体是低、中碳钢中形成的一种典型马氏体组织,其形貌特征可描述如下:

在一个原奥氏体晶粒内部有几个(3-5个)马氏体板条束,板条束间取向随意;在一个板条束内有若干个相互平行的板条块,块间是大角晶界;在一个板条块内是若干个相互平行的马氏体板条,板条间是小角晶界。马氏体板条内存在大量的位错,所以板条马氏体的亚结构是高密度的位错和位错缠结。板条状马氏体也称为位错型马氏体。

eq\o\ac(○,2).片状马氏体是中、高碳钢中形成的一种典型马氏体组织,其形貌特征可描述如下:

在一个原奥氏体晶粒内部有许多相互有一定角度的马氏体片。马氏体片的空间形态为双凸透镜状,横截面为针状或竹叶状。在原奥氏体晶粒中首先形成的马氏体片贯穿整个晶粒,将奥氏体晶粒分割,以后陆续形成的马氏体片越来越小,所以马氏体片的尺寸取决于原始奥氏体晶粒的尺寸。

片状马氏体的形成温度较低,在马氏体片的周围往往存在着残余奥氏体。

片状马氏体的内部亚结构主要是孪晶。当碳含量较高时,在马氏体片中可以看到中脊,中脊面是密度很高的微孪晶区。

马氏体片形成时的相互撞击,马氏体片中存在大量的纤维裂纹。

3.贝氏体:

贝氏体的组织形态:

eq\o\ac(○,1).上贝氏体

上贝氏体形成于贝氏体转变区较高温度范围,中、高碳钢大约在350-550℃形成。为成束分布、平行排列的条状铁素体和夹于其间的断续条状渗碳体的混合物。多在奥氏体晶界形核,自晶界的一侧或两侧向晶内长大,具有羽毛状特征。

上贝氏体中铁素体的亚结构是位错,其密度比板条马氏体低2-3个数量级,随形成温度降低,位错密度增大。随碳含量增加,上贝氏体中铁素体条增多、变薄,渗碳体数量增多、变细。随转变温度降低,上贝氏体中铁素体条变薄,渗碳体细化。上贝氏体中铁素体条间还可能存在未转变的残余奥氏体。

eq\o\ac(○,2).下贝氏体

下贝氏体形成于贝氏体转变区较低温度范围,中、高碳钢大约在350℃-Ms之间温度形

1.珠光体:

珠光体转变的动力是体系自由能的下降,其大小取决于转变温度。过冷度越大,转变驱动力越大。

珠光体转变温度较高,铁和原子扩散能力较强,都能扩散较大的距离,珠光体又是在位错等微观缺陷较多的晶界形成,相变需要的自由能较小,所以,在较小的过冷度时就可以发生珠光体转变。

2.马氏体:

相变驱动力:

过冷奥氏体转变为马氏体有两个必要条件:一是必须快冷,避免珠光体转变发生;二是必须深冷,到马氏体开始转变温度以下,马氏体转变才能发生。

马氏体转变的驱动力是在转变温度下奥氏体与马氏体的自由能差,而转变阻力是界面能和界面弹性应变能。马氏体相变新相与母相完全共格,同时体积效应很大,因此界面弹性应变能很大。为了克服这一相变阻力,驱动力必须足够大。因此马氏体相变必须有很大的过冷度。

3.贝氏体:

贝氏体转变是一个有碳原子扩散的共格切变过程,兼具珠光体和马氏体转变特征。和其它相变一样,贝氏体转变的热力学条件也是驱动力和阻力分析。

贝氏体转变的驱动力是体系的自由能差,阻力包括界面能和界面弹性应变能。贝氏体转变需要共格切变,因此弹性应变能阻力非常大,按照马氏体转变热力学分析,只有在Ms点以下相变驱动力才能克服阻力发生相变。

一方面,在贝氏体相变时,碳在奥氏体中发生预先扩散,重新分布。由于碳的扩散,降低了形成贝氏体中铁素体的碳含量,使铁素体的自由能降低,增大了新旧两相的自由能差,提高了相变驱动力。

另一方面,碳原子从奥氏体中析出,使奥氏体中出现贫碳区,降低了切变阻力,使切变可以在较高温度发生。

贝氏体转变也有温度区间,上限温度为Bs,下限温度为Bf,两个温度都随碳含量的提高而降低。

四.转变动力学:

1.珠光体:

eq\o\ac(○,1).珠光体转变有孕育期。

随转变温度降低,孕育期减小,某一温度孕育期最短,温度再降低,孕育期又增加。

随转变时间增加,转

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