第六章贝氏体转变案例.ppt

1、第六章贝氏体转变，是一种中温转变。优点：1)钢的综合力学性能好；2)减少了一般淬火引起的变形和开裂倾向。因此，研究贝氏体相变及其应用对提高钢的强度和韧性具有重要意义。研究贝氏体转变的意义、贝氏体转变的基本特征和规律、转变产物的转变机理，如组织、性能和影响因素(概述)。本章的主要内容是贝氏体分类，贝氏体转变是过冷奥氏体从“鼻温”到Ms点的转变，也称为中温转变。上贝氏体是一种两相混合物，碳化物(渗碳体)分布在碳过饱和铁素体基体上。共析钢的上贝氏体形成于550 350，光学显微镜观察，贝氏体的显微组织为羽状，具有贝氏体组织和性能。共析钢的下贝氏体形成于350至300之间，下贝氏体为黑色针状或竹叶状。

2、针状体之间有一定角度，下贝氏体中的碳化物呈颗粒状或短条状分布，与铁素体长轴呈55600。金相、透射电镜、贝氏体组织和性能，无碳化物贝氏体、硅、铝等元素抑制碳化物沉淀，延缓碳化物形成低碳合金钢。形成贝氏体铁素体后，渗碳体尚未沉淀。当在上贝氏体结构中只有贝氏体铁素体和残余奥氏体而没有碳化物时，奥氏体稳定化被称为无碳化物贝氏体，并且贝氏体铁素体带平行排列，在带之间具有富碳奥氏体或冷却产物、贝氏体结构和性能、无碳化物贝氏体和粒状贝氏体。f(铁素体)基体上分布着孤立的M/A(马氏体/奥氏体)岛，是低碳或中碳合金钢在一定冷却速度范围内连续冷却时获得的。贝氏体、粒状贝氏体的组织和性能以及贝氏体的力学性能由组

3、织形态决定。贝氏体的力学性能强度和韧性较低，下贝氏体不仅强度高，而且韧性好。它是一种极具应用价值的组织。贝氏体的力学性能和硼的强度是影响因素。1B薄带或薄板的细粒是精制的。硼颗粒(带)直径越小，强度越高。强度取决于成型温度，温度越低，强度越高。2 K粒子很小，在分散的K粒子B下有大量的粒子，对B的贡献很大；硼上的钾颗粒较粗，分布在氟条之间，极不均匀，因此硼上的强度比硼下的低得多.3其它因素的强化效果：固溶强化(低于M)、位错强化(亚结构)、碳的固溶强化随着成形温度的降低，碳在贝氏体(包括无碳B、上B和下B)铁素体中的过饱和程度增加，碳的固溶强化作用越来越明显。然而，与马氏体相比，贝氏体铁素体中

4、碳的含量要低得多，因此碳的固溶强化对强度的贡献要小得多。合金元素固溶强化的效果小于碳。与普通铁素体相比，不含碳硼的铁素体、上硼和下硼的位错密度较高，下硼的铁素体位错密度最大，强化效果最明显。即使在相同的强度条件下，低碳贝氏体的位错强化、强化机制、塑性始终高于高碳贝氏体。降低碳含量可以提高贝氏体的塑性，而合金元素的置换和固溶强化可以保证贝氏体的强度。当残余奥氏体主要以薄膜形式存在于贝氏体铁素体亚基之间时，延伸率最高，贝氏体的塑性和冲击韧性相同。当合金组织为单相时，韧性主要取决于晶粒尺寸，当存在第二相时，韧性也与第二相的尺寸、形状和数量有关。高强度下贝氏体的韧性高于上贝氏体，韧脆转变转变温度范围：

5、p转变和m转变之间的中间温度转变产物：由k相(非层状混合结构)组成的两相混合物转变过程：成核和生长过程，需要孕育期，铁素体为主导相，铁素体生长和碳化物析出不完全：贝氏体等温转变与马氏体一样，直到末端扩散才能进行；铁原子不能扩散，碳原子能扩散结晶特征：晶格重构是通过剪切模式的表面浮雕转变完成的；贝氏体中的铁素体以剪切方式形成；6.2贝氏体转变的基本特征；目的：为了解贝氏体转变机理提供线索，为制定与贝氏体转变相关的热处理工艺提供依据。6.3.1等温转变动力学，硼转变过程中的碳扩散，不同于硼，硼的转变取决于碳原子的扩散。为了在A中形成低C的F，C将被富集到A中。当A中的C含量超过Fe3C在A中的溶解

6、度曲线ES及其延长线时，C将以Fe3C的形式沉淀，这将降低A中的C含量.在中碳含量上，等温开始后至硼转变前，碳含量变化明显，表明在碳含量上，甲出现了局部小尺度的低碳区，为低碳硼的形成做好了准备；之后，随着硼的转变，甲的碳含量不断增加。当碳含量为1.18时，碳在奥氏体中的含量在孕育期和转变初期基本不变，随后由于碳化物从奥氏体中析出，碳含量显著降低。当碳含量为1.39时，奥氏体碳含量在孕育期明显降低，表明碳化物是从等温过程开始沉淀的。等温转变(曲线1)和奥氏体晶格常数(曲线2)与等温时间的关系为：碳=0.48%；碳=1.18%；C) c=1.39%，b转变过程中c的扩散，影响b转变动力学的因素，1

7、)随着a中c含量的增加，b转变速度降低。由于碳含量高，形成硼时需要扩散的碳原子数量增加。2)除铝和钴外，合金元素均或多或少地降低了硼的转变速度，同时降低了硼转变的温度范围，使磷和硼的碳曲线分离。4)应力拉应力加速硼的转变。5)较高温度下的塑性变形使硼转变缓慢；低温变形加速硼的转变。3)晶粒尺寸和转变温度随着晶粒尺寸的增加，转变的潜伏期延长，转变速度减慢。这表明晶界是硼成核的优先位置。随着奥氏体化温度和时间的增加，硼的转变速度先增大后减小？影响硼转化动力学的因素，6)冷却过程中不同温度下的停留时间，曲线1:在磷和硼转化区之间的稳定区的停留将加速随后的转化。曲线2:停留在B的形成温度区的高温区，然

8、后在形成B部分后冷却到低温区。首先形成的B将降低B的转变速度.曲线3:首先冷却到Ms以下，形成少量的m或b，然后上升到更高的温度，b的转变速度可以加快。影响硼转变动力学的因素、剪切理论、硼转变机理、巴戴沙模型、赫曼模型、硼转变包括硼中的氟形成和钾沉淀、台阶扩散理论(美国冶金学家艾伦森)，在贝氏体形成过程中，铁和替代原子不扩散，贝氏体铁素体以剪切变形的形式成核和长大，完成了从面心立方结构到体心立方结构的晶格重组。铁素体的生长速率高于碳的扩散速率，导致碳在铁素体中过饱和。随后，过量的碳从过饱和铁素体中以碳化物的形式沉淀出来，或者扩散到奥氏体中，然后从奥氏体中以碳化物的形式沉淀出来。剪切理论赫曼模型

9、，剪切理论赫曼模型，钢中贝氏体转变过程示意图赫曼模型，剪切理论巴戴沙模型，视图贝氏体相变过程的示意图是Bhadisha模型、剪切理论、Bhadisha模型和台阶扩散理论。其核心思想是贝氏体是非层状共析产物，包括铁、取代原子和碳原子的扩散过程。贝氏体铁素体的形核和生长是通过分步激发形核-分步生长机制进行的，生长过程受碳扩散控制。贝氏体铁素体的宽面上有一个生长台阶，台阶前部残余奥氏体中碳的富集程度高，碳化物在台阶前部富碳奥氏体中析出。台阶的水平面为半相干界面，界面两侧有一定的取向关系。在伯努利矢量平行于界面的半相干界面上有叶片位错；台阶的端面(垂直面)是非相干面，其原子处于较高的能态，容易实现迁移，使台阶横向移动，导致台阶宽面前移。根据台阶扩散理论，台阶运动的速度由碳原子的扩散控制。在最初的步骤消失后，我们必须等待新的步骤形成，然后我们才能继续长大。到目前为止，这些步骤的起源还没有被完全理解。余德刚、王世道，贝氏体转变理论，上海交通大学出版社，1998年出版。阶梯扩散理论，如何用尽可能简单的热处理工艺获得综合性能优异的金属材料？奥氏体化钢零件，将其快速冷却至贝氏体转变温度范围并保持等温，并将奥氏体转变为下贝氏体-等温淬火。淬火加热后，如果工件长时间保持在下贝氏体转变区的温度，将完成奥氏体的等温转变，获得下贝氏体组织。这种淬火称为等温淬火，6.6等温淬火及其应用。等温淬火通常用于中碳以