固态相变-第四章课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 贝氏体组织形态和晶体学,一.无碳化物贝氏体,P149,在靠近,B,S,的温度处形成这种贝氏体，是由F+A组成。,在A晶界上形成了F核后，向晶内一侧成束长大，形成的平行,的板条束，条间为富碳的A，板条宽度随转变温度下降而变,窄。,继续冷却，A可能转变为M、P、B(其他类型)或保留至室,温。,F条形成时在抛光表面会形成浮凸.,BF与A的位向关系为K-S关系，惯习面为111,A,。,二.上贝氏体(B,上,),B,上,在B转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢。此温,度约在350,550区间。组织为(F+碳化物)的二相混合物。,光镜下为羽毛状,电镜下为一束平行的自A晶界长入晶内的F条。束内F有小位,向差，束间有大角度差，与M板条相近。碳化物分布在,铁素体条间，随A中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至,杆状发展。,BF内亚结构为位错，惯习面为111,A,，与A之间的位向接近,K-S关系，碳化物惯习面为227,A,，与A有确定位向关系。,三.下贝氏体（,B,下,）,在B转变的低温转变区形成，大致在350，组织为(F+碳,化物)的二相混合物。,F的形态与A碳含量有关:碳量低时呈板条状。碳量高时，,呈片状。片内存在细小碳化物，呈短杆状与F的长轴成55-,60度，成分为Fe,3,C或Fe,2-3,C。,区分哪些在,光镜,下观察？哪些在,电镜,下观察？,四,.,粒状贝氏体,在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为,(F+A),的二相混合物。其形态为,F,基体上分布着小岛状的,A,。富碳的,A,小岛在随后的冷却过程中有三种可能,:,分解为,F,与碳化物,;,转变为,M;,以,A,态保留至室温。,第三节 贝氏体转变动力学,一.贝氏体等温转变动力学曲线,贝氏体等温转变动力学曲线与珠光体转变不同。,贝氏体等温转变不能继续到终了。根据贝氏体转变动力学曲线，可作,出等温转变动力学图，如图。可见，此动力学图也呈C形。转变在,B,S,温度以下才能实行，转变速度先增后减。,近年来，由于测试灵敏度的提高，人们发现贝氏体转变的C曲线是由,二个独立的曲线，即上贝氏体转变和下贝氏体转变合并而成，如图。,二.转变时碳的扩散,有研究测得了不同碳含量的钢在某一温度下,贝氏体等温转,变动力学曲线,以及与之对应的,奥氏体点阵常数,的变化，即,奥氏体碳含量,的变化。,碳含量,=0.48%,在等温转变,孕育期,期间,奥氏体的,碳含量,已经有了明显的,提高,这意味着在奥氏体中已出现了局部小范围的低碳区,为形成低碳的贝氏体铁素体作好了准备。,随贝氏体转变的进行,奥氏体,碳含量不断升高,.,孕育期,碳含量,=1.18%,在,孕育期,及转变初期,奥氏体,碳含量,基本,不变,以后随着转变的进行,奥氏体,碳含量显著下降,这是因为自奥氏体中析出了碳化物,.,孕育期,碳含量,=1.39%,在,孕育期,奥氏体碳含量就有了明显的,下降,这表明,等温一开始就自奥氏体析出了碳化物,.,贝氏体转变时，由于温度较高，会存在碳原子的扩散。,根据基体碳含量不同，扩散情况不同,。,孕育期,三.影响贝氏体转变的动力学的主要因素,1.碳含量的影响,A中碳含量的增加，转变时需扩散的原子量增,加，转变速度下降。,2.奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响,奥氏体晶粒越大，晶界面积越少，形核部位,越少,孕育期越长,贝氏体转变速度下降;奥氏体化,温度越高，奥氏体化时间越长，,转变速度先降后增。,G,=-,G,V,+,V,+,第四节 贝氏体转变热力学及转变机制,一.贝氏体转变热力学,贝氏体转变可有三种可能:,(1),奥氏体分解为平衡浓度的,+Fe,3,C,，即,+Fe,3,C,(2),奥氏体先析出先共析铁素体，即,+,1,1,在随后,的冷却过程中进一步转变,.,(3),奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的,(,过饱和,),，,然后,分解成,Fe,3,C,及低饱和度,，即,(,过饱和,),，,+Fe,3,C,相变驱动力最大,以切变方式进行，驱动力为,180J/mol,，而在,B,S,时相变的,阻力在,600 J/mol,以上,计算表明，后两种情况不可能，即,(2),、,(3),中的,1,和,都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相,和,Fe,3,C,二、贝氏体转变过程,1.无碳化物贝氏体(高温范围转变)，组织为F+A(富碳).,贫碳区,F,形核,碳向,A,中扩散,可远离界面,温度高,碳越过界面扩散,可至平衡浓度,C,F,长大,F,继续形核,A,富化,析出渗碳体,在继续冷却或保温过程中,A,也能发生转变，成为,P,、,M,、其它类型,B,或保留至室温成为残余奥氏体,A,R,2.上贝氏体转变(中温范围转变，在350,550之间)，组织,为F+Fe,3,C.,贫碳区,F,形核,C,温度较高,碳越过界面扩散,可至平衡浓度,碳不能远程扩散,界面堆积析出,Fe,3,C,F,长大,呈羽毛状,上贝氏体的转变速度受碳在,A,中扩散控制,3 下贝氏体转变(低温范围转变，低于350),贫碳区,F,形核,碳过饱和,温度低,碳不能越过界面,在,F,内部扩散,F,长大,一定晶面上析出,Fe,3,C,，降低能量,下贝氏体转变速度受碳在,F,中的扩散所控制,珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征,第五节 贝氏体的力学性能,P236,一.贝氏体的强度(硬度),贝氏体的强度随形成温度的降低而提高,如图。贝氏,体的硬度与形成温度的关系与此相似.,影响强度的因素：,F,条,(,片,),的粗细,(2),碳化物质点的,大小与分布,(3)F,的过饱和度，,位错亚结构密度,形成温度越低，条(片)越细，强度越高,原因：F条(片)越细，晶界越多，贝氏体强度越高,形成温度愈低时，碳化物颗粒愈小、越多，强度越高,原因：根据弥散强化理论，碳化物颗粒愈小，分布越弥散，,贝氏体强度越高。下贝氏体中碳化物颗粒小，颗粒量多，故,下贝氏体强度高于上贝氏体。,形成温度低时，过饱和度增加，强度增高,原因：贝氏体形成温度低，碳原子不易通过界面扩散，F的,过饱和度随之增加，位错密度增加，强度增加。,因此，贝氏体形成温度越低，强度越高。,二.贝氏体的韧性,在350以上时，组织中大部分为上贝氏体时，冲击韧性会,大大下降，如图。,原因：,脆性,Fe,3,C,分布于,F,条间，造成脆性通道,;,(2),上贝氏体的有效晶,粒直径远大于下贝氏体,。,上贝氏体由彼此平行的,F,条构,成，好似一个晶粒，而下贝氏,体铁素体片彼此位向差很大,能,看作一个晶粒的部位尺寸很小,上,贝,氏,体,上,贝,氏,体,40Cr,钢的化学成分,A,C1,=723+25Si-7Mn+15Cr+40Mo+15Ni+30W+50V(),A,C3,=854-180C+44Si-14Mn-1.7Cr-17.8Ni(),判定,40Cr,不同温度淬火后的组织。,习 题,亚共析钢不同温度加热、淬火后的硬度变化,根据经验公式,A,C1,=742,A,C3,=783,答 案,20,钢,940,加热，淬冰盐水,组织：,M,12,钢,780加热，淬火,组织：,M+Fe,3,C,T8,钢,780,加热，淬冰盐水,组织：,M,T8,钢,1100,加热，淬冰盐水,组织：粗大,M,铸铁：淬火,组织：,M,18CrNiW,：,870,加热，,100,时炉冷,组织：粒状,B,T8,：,900,加热，,300,等温,5,分钟水冷,组织：,B,下,+M,60Si2Mn,：,900,加热，,420,等温,5,分钟水冷,组织：,B,上,+M,