1、固態(tài)相變第四章第1頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二第二節(jié) 貝氏體組織形態(tài)和晶體學(xué)一. 無(wú)碳化物貝氏體 P149在靠近BS的溫度處形成這種貝氏體，是由F+A組成。在A晶界上形成了F核后，向晶內(nèi)一側(cè)成束長(zhǎng)大，形成的平行的板條束，條間為富碳的A，板條寬度隨轉(zhuǎn)變溫度下降而變窄。繼續(xù)冷卻，A可能轉(zhuǎn)變?yōu)镸、P、B (其他類型)或保留至室溫。F條形成時(shí)在拋光表面會(huì)形成浮凸.BF與A的位向關(guān)系為K-S關(guān)系，慣習(xí)面為111A。第2頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二二. 上貝氏體(B上)B上在B轉(zhuǎn)變的較高溫度區(qū)域內(nèi)形成，對(duì)于中、高碳鋼。 此溫度約在350550區(qū)間。組

2、織為(F+碳化物)的二相混合物。光鏡下為羽毛狀電鏡下為一束平行的自A晶界長(zhǎng)入晶內(nèi)的F條。束內(nèi)F有小位向差，束間有大角度差，與M板條相近。碳化物分布在鐵素體條間，隨A中含碳量增高，其形態(tài)由粒狀向鏈狀甚至桿狀發(fā)展。BF內(nèi)亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，慣習(xí)面為111A，與A之間的位向接近K-S關(guān)系，碳化物慣習(xí)面為227 A，與A有確定位向關(guān)系。第3頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二三. 下貝氏體（B下）在B轉(zhuǎn)變的低溫轉(zhuǎn)變區(qū)形成，大致在350，組織為(F+碳化物)的二相混合物。F的形態(tài)與A碳含量有關(guān): 碳量低時(shí)呈板條狀。碳量高時(shí)，呈片狀。片內(nèi)存在細(xì)小碳化物，呈短桿狀與F的長(zhǎng)軸成55-60度， 成

3、分為Fe3C或Fe2-3C。區(qū)分哪些在光鏡下觀察？哪些在電鏡下觀察？第4頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二四. 粒狀貝氏體在一定的冷速范圍內(nèi)連續(xù)冷卻得到的，組織為(F+A)的二相混合物。其形態(tài)為F基體上分布著小島狀的A。 富碳的A小島在隨后的冷卻過程中有三種可能: 分解為F與碳化物; 轉(zhuǎn)變?yōu)镸; 以A態(tài)保留至室溫。第5頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二第三節(jié) 貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)一. 貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線 貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線與珠光體轉(zhuǎn)變不同。貝氏體等溫轉(zhuǎn)變不能繼續(xù)到終了。根據(jù)貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線，可作出等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖，如圖?？梢姡藙?dòng)力學(xué)圖也

4、呈C形。轉(zhuǎn)變?cè)贐S溫度以下才能實(shí)行，轉(zhuǎn)變速度先增后減。 近年來(lái)，由于測(cè)試靈敏度的提高，人們發(fā)現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變的C曲線是由二個(gè)獨(dú)立的曲線，即上貝氏體轉(zhuǎn)變和下貝氏體轉(zhuǎn)變合并而成，如圖。 第6頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二 二. 轉(zhuǎn)變時(shí)碳的擴(kuò)散 有研究測(cè)得了不同碳含量的鋼在某一溫度下貝氏體等溫轉(zhuǎn) 變動(dòng)力學(xué)曲線以及與之對(duì)應(yīng)的奧氏體點(diǎn)陣常數(shù)的變化，即 奧氏體碳含量的變化。碳含量=0.48%在等溫轉(zhuǎn)變?cè)杏谄陂g, 奧氏體的碳含量已經(jīng)有了明顯的提高,這意味著在奧氏體中已出現(xiàn)了局部小范圍的低碳區(qū), 為形成低碳的貝氏體鐵素體作好了準(zhǔn)備。隨貝氏體轉(zhuǎn)變的進(jìn)行, 奧氏體碳含量不斷升高. 孕育期第

5、7頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二碳含量=1.18%在孕育期及轉(zhuǎn)變初期, 奧氏體碳含量基本不變, 以后隨著轉(zhuǎn)變的進(jìn)行, 奧氏體碳含量顯著下降, 這是因?yàn)樽詩(shī)W氏體中析出了碳化物.孕育期第8頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二碳含量=1.39%在孕育期, 奧氏體碳含量就有了明顯的下降, 這表明, 等溫一開始就自?shī)W氏體析出了碳化物. 貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，由于溫度較高，會(huì)存在碳原子的擴(kuò)散。 根據(jù)基體碳含量不同，擴(kuò)散情況不同。孕育期第9頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二三. 影響貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)的主要因素 1. 碳含量的影響 A中碳含量的增加

6、，轉(zhuǎn)變時(shí)需擴(kuò)散的原子量增加，轉(zhuǎn)變速度下降。 2. 奧氏體晶粒大小和奧氏體化溫度的影響奧氏體晶粒越大，晶界面積越少，形核部位越少, 孕育期越長(zhǎng), 貝氏體轉(zhuǎn)變速度下降; 奧氏體化溫度越高，奧氏體化時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度先降后增。G =-GV +V +第10頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二第四節(jié) 貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)及轉(zhuǎn)變機(jī)制一. 貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué) 貝氏體轉(zhuǎn)變可有三種可能:(1) 奧氏體分解為平衡濃度的+Fe3C，即+Fe3C(2) 奧氏體先析出先共析鐵素體，即+1, 1在隨后的冷卻過程中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變.(3) 奧氏體以馬氏體相變方式先形成同成分的(過飽和)，然后分解成Fe3C及低飽和度

7、，即(過飽和)，+ Fe3C相變驅(qū)動(dòng)力最大以切變方式進(jìn)行，驅(qū)動(dòng)力為180J/mol，而在BS時(shí)相變的阻力在600 J/mol以上計(jì)算表明，后兩種情況不可能，即(2)、(3)中的1和都是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，最終要分解為平衡相和Fe3C第11頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二二、 貝氏體轉(zhuǎn)變過程 1. 無(wú)碳化物貝氏體 (高溫范圍轉(zhuǎn)變)，組織為F+A(富碳). 貧碳區(qū)F形核碳向A中擴(kuò)散可遠(yuǎn)離界面溫度高碳越過界面擴(kuò)散可至平衡濃度CF長(zhǎng)大F繼續(xù)形核 A富化 析出滲碳體在繼續(xù)冷卻或保溫過程中A也能發(fā)生轉(zhuǎn)變，成為P、M、其它類型B或保留至室溫成為殘余奧氏體AR第12頁(yè)，共24頁(yè)，2022年

8、，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二2. 上貝氏體轉(zhuǎn)變 (中溫范圍轉(zhuǎn)變，在350550之間)，組織為F+ Fe3C.貧碳區(qū)F形核C溫度較高碳越過界面擴(kuò)散可至平衡濃度碳不能遠(yuǎn)程擴(kuò)散界面堆積析出Fe3CF長(zhǎng)大呈羽毛狀上貝氏體的轉(zhuǎn)變速度受碳在A中擴(kuò)散控制第13頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二3 下貝氏體轉(zhuǎn)變 (低溫范圍轉(zhuǎn)變，低于350) 貧碳區(qū)F形核碳過飽和溫度低碳不能越過界面在F內(nèi)部擴(kuò)散F長(zhǎng)大一定晶面上析出Fe3C，降低能量下貝氏體轉(zhuǎn)變速度受碳在F中的擴(kuò)散所控制第14頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二珠光體、貝氏體、馬氏體轉(zhuǎn)變主要特征內(nèi) 容珠光體轉(zhuǎn)變貝氏體

9、轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍高 溫中 溫低 溫轉(zhuǎn)變上限溫度A1BSMS領(lǐng)先相滲碳體或鐵素體鐵素體形核部位奧氏體晶界上貝氏體在晶界,下貝氏體大多在晶內(nèi)在晶內(nèi)轉(zhuǎn)變時(shí)點(diǎn)陣切變無(wú)？有碳原子的擴(kuò)散有有基本上無(wú)鐵及合金元素原子的擴(kuò)散有無(wú)無(wú)等溫轉(zhuǎn)變完全性完 全視轉(zhuǎn)變溫度定不完全轉(zhuǎn)變產(chǎn)物+Fe3C+Fe3C 或-Fe2-3C第15頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二第五節(jié) 貝氏體的力學(xué)性能 P236一.貝氏體的強(qiáng)度(硬度) 貝氏體的強(qiáng)度隨形成溫度的降低而提高,如圖。貝氏體的硬度與形成溫度的關(guān)系與此相似. 影響強(qiáng)度的因素： F條(片)的粗細(xì)(2) 碳化物質(zhì)點(diǎn)的 大小與分布(3) F的過飽和度， 位

10、錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)密度第16頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二形成溫度越低，條(片)越細(xì)，強(qiáng)度越高原因： F條(片)越細(xì)，晶界越多，貝氏體強(qiáng)度越高形成溫度愈低時(shí)，碳化物顆粒愈小、越多，強(qiáng)度越高原因：根據(jù)彌散強(qiáng)化理論，碳化物顆粒愈小，分布越彌散，貝氏體強(qiáng)度越高。下貝氏體中碳化物顆粒小，顆粒量多，故下貝氏體強(qiáng)度高于上貝氏體。形成溫度低時(shí)，過飽和度增加，強(qiáng)度增高原因： 貝氏體形成溫度低，碳原子不易通過界面擴(kuò)散，F(xiàn)的過飽和度隨之增加，位錯(cuò)密度增加，強(qiáng)度增加。 因此，貝氏體形成溫度越低，強(qiáng)度越高。第17頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二二. 貝氏體的韌性 在350以上時(shí)

11、，組織中大部分為上貝氏體時(shí)，沖擊韌性會(huì)大大下降，如圖。原因：脆性Fe3C分布于F條間，造成脆性通道;(2)上貝氏體的有效晶粒直徑遠(yuǎn)大于下貝氏體。上貝氏體由彼此平行的F條構(gòu)成，好似一個(gè)晶粒，而下貝氏體鐵素體片彼此位向差很大,能看作一個(gè)晶粒的部位尺寸很小上貝氏體上貝氏體第18頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二合金元素CSiMnCr含量（重量%）0.410.30.650.9540Cr鋼的化學(xué)成分AC1=723+25Si-7Mn+15Cr+40Mo+15Ni+30W+50V() AC3=854-180C+44Si-14Mn-1.7Cr-17.8Ni() 判定40Cr不同溫度淬火后的組織。淬火溫度 / 組織720750770790 810習(xí) 題 第19頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二 亞共析鋼不同溫度加熱、淬火后的硬度變化根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式AC1=742AC3=783答 案 第20頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二 20鋼, 940加熱， 淬冰鹽水組織：M12鋼, 780加熱，淬火組織：M+Fe3C第21頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)54分，星期二T8鋼, 780加熱， 淬冰鹽水組織：MT8鋼, 1100加熱，淬冰鹽水組織：粗大M