第五章貝氏體轉(zhuǎn)變研究B轉(zhuǎn)變的意義優(yōu)點(diǎn)：1）使鋼得到良好的綜合機(jī)械性能2）減少像一般淬火產(chǎn)生的變形和開裂傾向，對于改善鋼的強(qiáng)韌性，具有重要的意義。貝氏體轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變→產(chǎn)物多樣非平衡轉(zhuǎn)變，淬火組織機(jī)理不完善Fe、合金元素不擴(kuò)散，C擴(kuò)散特點(diǎn)介于P、M轉(zhuǎn)變鐵素體、碳化物組成的復(fù)相組織（有時有少量殘余A）等溫或連續(xù)冷卻形成B是非層狀、由鐵素體和碳化物組成§1貝氏體的組織形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)

一、上貝氏體形成溫度：中、高溫區(qū)形成：A晶界形核，向晶內(nèi)長大形態(tài)：F成束的、大體平行的板條狀；滲碳體分布在F條間，呈粒狀或條狀。金相→羽毛狀電鏡→板條之間+碳化物，板條成束、大致平行溫度降低、C%增加→鐵素體變薄鐵素體尺寸大小→影響強(qiáng)度、韌性二、下貝氏體在B形成溫度的低溫區(qū)一般在A晶界或晶內(nèi)形成形態(tài)：F形態(tài)與馬氏體相似，亦與碳含量有關(guān)。碳化物分布在F內(nèi)，由于極細(xì)，無法在光鏡下分辨，電鏡下呈短桿狀，沿著F長軸成55－60°角的方向整齊排列。F+碳化物+有時殘余AF金相：低碳→板條；高碳→針狀；中碳→混合電鏡：F內(nèi)有方向性分布的碳化物表面有浮凸亞結(jié)構(gòu)→F中有大量位錯，不存在孿晶（與M不同）C%過飽和度大于上BF與母向有晶體學(xué)關(guān)系；慣習(xí)面復(fù)雜C%↑→碳化物增多，有時有AR成分→C%范圍較寬在貝氏體鐵素體長大過程，在鐵素體和奧氏體界面處和附近形成高密度的位錯三、其他類型貝氏體1、無碳貝氏體形成溫度→B區(qū)最上部；當(dāng)鋼中含有較多抑制碳化物析出元素，如Si和Al等，或鋼中碳含量很低時，在轉(zhuǎn)變初期和中期，碳化物來不及析出，貝氏體由鐵素體和殘余奧氏體或馬氏體組成，稱為無碳化物貝氏體。形態(tài)：由板條F束及未轉(zhuǎn)變的奧氏體所組成，在F束之間為富C的奧氏體。F與A內(nèi)均無碳化物析出，故稱為無碳化物B。2、粒狀貝氏體形成溫度→接近Bs，高于上B轉(zhuǎn)變溫度形態(tài)板條F+富碳島狀A(yù)冷卻轉(zhuǎn)變：F+K；M+殘余A；殘余A有浮凸；C%接近平衡；F中有亞單元成分：低、中碳合金鋼（Cr、Ni、Mo）冷卻：焊接、正火、熱軋鋼在一定的冷速范圍連續(xù)冷卻出現(xiàn)與粒狀組織區(qū)別：塊F+富C島狀A(yù)（無取向、無浮凸），與粒B共存3、反常貝氏體成分：過共析形成：Bs以上，先共析Fe3C形成→A貧碳→上B寄生在滲碳體上形成領(lǐng)先相為滲碳體，而非F故得名原因→冷卻速度慢4、柱狀貝氏體形成溫度→低溫區(qū)或高壓時成分→高合金鋼；高碳鋼；中碳鋼形成→晶粒內(nèi)形態(tài)→F放射狀，其上分布碳化物無浮凸§2貝氏體的轉(zhuǎn)變特點(diǎn)和晶體學(xué)

一、貝氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)1、形核、長大；有孕育期2、一般F為領(lǐng)先相3、轉(zhuǎn)變在Bs~Bf之間4、轉(zhuǎn)變不完全，隨轉(zhuǎn)變溫度升高趨勢明顯5、有浮凸、新/母相存在取向關(guān)系6、轉(zhuǎn)變速度在M、P相變之間二、晶體學(xué)1、貝氏體中的F與A上貝氏體→K-S關(guān)系、{111}γ慣習(xí)面下貝氏體→K-S、西山關(guān)系等（比較復(fù)雜）、{225}γ等慣習(xí)面多種2、貝氏體中的碳化物與F、A的關(guān)系碳化物性質(zhì)上貝氏體→滲碳體型下貝氏體→亞穩(wěn)定碳化物（溫度低、時間短）或+滲碳體取向上貝氏體→滲碳體從A中析出→與A有取向關(guān)系和慣習(xí)面下貝氏體→滲碳體可能從F中析出，也可以從A中析出→結(jié)論不一致2、奧氏體中碳的再分配俄歇分析→孕育期和轉(zhuǎn)變期間→碳的再分配晶界、晶內(nèi)有貧碳區(qū)（有利于F形核）Fe、合金元素?zé)o再分配現(xiàn)象碳%、合金%、轉(zhuǎn)變溫度影響碳的再分配（碳%高→碳化物容易析出）3、貝氏體中鐵素體的形成及C%F切變方式形成實驗：F中的C%過飽和，與該溫度下M轉(zhuǎn)變時的C%相似溫度↓→C%過飽和度↑結(jié)論：先從A貧碳區(qū)形成低碳M→隨后等溫分解析出碳化物→得到B臺階方式形成二、熱力學(xué)分析驅(qū)動力兩相化學(xué)自由能差（與M轉(zhuǎn)變相似）阻力表面能+彈性應(yīng)變能+塑性應(yīng)變能等因為A中碳的再分配→F的C%降低→F的自由能降低；比容差小→通常Bs高于MsBs相變所需要的最小過冷度對應(yīng)的溫度合金元素→Bs降低（經(jīng)驗公式）§4貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)理

一、切變機(jī)理浮凸效應(yīng)碳有擴(kuò)散能力F共格長大同時，伴有碳化物析出，B轉(zhuǎn)變速度受碳擴(kuò)散過程控制F生長是不連續(xù)的，條片中的亞單元不斷誘發(fā)形核、長大，F(xiàn)長大速度受碳擴(kuò)散控制碳的脫溶形式1、溫度較高碳在A、F中擴(kuò)散能力強(qiáng)溫度高→過冷度小→形核少→F寬、間距大F生長時→C排到A中→無碳B富碳區(qū)A隨后可以轉(zhuǎn)變?yōu)镸或其他分解產(chǎn)物，也可以保留為AR3、溫度較低C在A中長程擴(kuò)散困難→F中短程擴(kuò)散→在F上析出碳化物（下B）因過冷度大→晶界、晶內(nèi)均可以形核轉(zhuǎn)變溫度低→碳化物細(xì)；F中碳過飽和度↑4、在上B形成溫度以上C再分配→貧C區(qū)形成平行板條FA區(qū)域C不均勻→F板條生長出現(xiàn)凹凸界面→F合并→富C區(qū)被包圍→殘留的島狀A(yù)區(qū)富碳、富合金元素→穩(wěn)定化→形成粒狀B切變理論的不足無法解釋上、下B具有不同的動力學(xué)曲線和轉(zhuǎn)變激活能無法解釋上B中F內(nèi)的浮凸（帳篷型或倒V型）與M的不同B中無孿晶碳化物析出形態(tài)與M不同（人字型）二、臺階機(jī)理認(rèn)為浮凸不是切變的產(chǎn)物，是體積變化效應(yīng)與P轉(zhuǎn)變機(jī)理相同，但組織非層片狀F按照臺階方式長大，受C在A中擴(kuò)散控制。在臺階前沿的殘留奧氏體中碳富集程度高，碳化物在臺階前沿的富碳奧氏體中析出。實驗證實上B是此機(jī)理，但下B不是臺階存在的原因不清楚§5貝氏體轉(zhuǎn)變的動力學(xué)一、B轉(zhuǎn)變的動力學(xué)特點(diǎn)1、上、下B轉(zhuǎn)變機(jī)制不同實驗：全激活能：形核+長大激活能上、下B轉(zhuǎn)變?nèi)せ钅懿煌瑒恿W(xué)測定數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)變時間與溫度關(guān)系）結(jié)果也證實2、轉(zhuǎn)變不完全性原因領(lǐng)先相F形成→A富碳→相變阻力大B比容大于A→轉(zhuǎn)變后→機(jī)械穩(wěn)定化當(dāng)Bf<Ms時→先轉(zhuǎn)變的M→機(jī)械穩(wěn)定化→不完全性↑B轉(zhuǎn)變溫度↑→轉(zhuǎn)變不完全性↑過冷度小→驅(qū)動力小碳容易擴(kuò)散→柯氏氣團(tuán)多→A穩(wěn)定性好二、B等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖也呈C形（與P轉(zhuǎn)變C曲線一樣）存在“鼻子”溫度與P的C曲線可部分重疊，也可以彼此分離在一個溫度區(qū)間完成Bf可以低于Ms(P135)

1、成分C%↑→B轉(zhuǎn)變慢。因為C含高，形成B時需要擴(kuò)散的C原子量增加。除Co、Al外，其他合金→B轉(zhuǎn)變慢，Mn、Cr、Ni明顯降低碳在A、F中的擴(kuò)散速度降低Bs碳化物形成元素→形成原子集體→界面遷移困難三、影響因素2、A晶粒及A化溫度A晶粒粗→轉(zhuǎn)變慢，影響不明顯A化溫度高→成分均勻→C再分配難→轉(zhuǎn)變慢3、應(yīng)力及塑性變形拉應(yīng)力→形核加速（加速擴(kuò)散、提供形核區(qū)）A高溫塑性形變→破壞A晶粒取向→轉(zhuǎn)變慢低、中溫B區(qū)形變→位錯↑→擴(kuò)散通道多→轉(zhuǎn)變快4、A冷卻時不同溫度停留在P與B亞穩(wěn)定區(qū)停留→碳化物析出→加速B形成在上B區(qū)停留→低溫區(qū)B形成慢；B%↓在B低溫區(qū)或M區(qū)停留→部分A轉(zhuǎn)變→產(chǎn)生應(yīng)力→溫度回升B轉(zhuǎn)變區(qū)后→加速后續(xù)B的轉(zhuǎn)變§6貝氏體的力學(xué)性能同一強(qiáng)度級別下，B下的韌性大于M。在高碳鋼中，回火M的韌性低于同強(qiáng)度貝氏體。連續(xù)冷卻或等溫淬火可以得到B通常B以混合類型存在B性能與其形態(tài)、粗細(xì)、分布、亞結(jié)構(gòu)有關(guān)B的強(qiáng)度下B高，因為：F板條細(xì)位錯密度高碳化物彌散C的過飽和度大B的韌性下B沖擊韌度大于上B下B的韌脆轉(zhuǎn)化溫度低原因：下B中F的尺寸小→阻礙解理上B中F碳化物方向性分布粒B中的殘余A→韌度↑；但殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)閷\晶M→韌脆轉(zhuǎn)化溫度升在硬度相同條件下，下B的沖擊韌度比其它工藝好，但韌脆轉(zhuǎn)化溫度高例如：淬火+回火→回火脆性下B+M復(fù)合組織優(yōu)于單一組織結(jié)論性能取決于組織……？下B強(qiáng)韌性好上B無工程使用價值獲得B的工藝一般采用等溫淬火通過控制等溫淬火工藝獲得B+M復(fù)合組織，其強(qiáng)韌性最佳；同時可以降低冷脆轉(zhuǎn)化溫度（下B的形成→分割→A晶?！鶰細(xì)化）§7魏氏組織一、形態(tài)和特征1、魏氏F亞共析鋼晶界形成針狀、末端尖、羽毛狀一定取向，{111}γ；K-S關(guān)系表面有浮凸形核、長大，時間↑→尺寸↑2、魏氏滲碳體過共析鋼，晶界、晶內(nèi)形成；針狀二、形成條件和轉(zhuǎn)變機(jī)理1、形成條件（魏氏F）等溫、連續(xù)冷卻均可以形成一定的冷卻速度→W冷速快→C擴(kuò)散難→短程→容易形成網(wǎng)狀F冷速慢→形核率低→短程→容易形成塊狀過熱、粗晶→形核少→網(wǎng)狀F不容易→形成WWc%>0.6%→容易偽共析→W難出現(xiàn)Cr、Mo、Si→阻礙W；Mn→促進(jìn)W細(xì)晶→C從晶界到晶內(nèi)短程擴(kuò)散→形成網(wǎng)狀F→Ws↓隨Wc%升高→Ws低；晶粒細(xì)→Ws低Ws<Ac32、轉(zhuǎn)變機(jī)理與B相似與無碳B相當(dāng)F切變、共格→Ws小于A3A細(xì)晶→F容易形核→F形成后→A中C%↑→A3↓、Ws↓→W不容易形成還有其他機(jī)理三、性能1、強(qiáng)度、塑性、韌性差2、脆性轉(zhuǎn)化溫度高3、屬