貝氏體轉(zhuǎn)變-鋼的熱處理

1、第八章第八章 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變 具有馬氏體相變的材料在Ms溫度以上往往存在貝氏體相變，除鋼外，很多有色合金，如Cu基合金，Ag-Cd合金、Ti基合金、Ni-Cr等，以及一些陶瓷材料中都具有貝氏體相變。 早在1929年，Robertson發(fā)現(xiàn)鋼中不同于珠光體和馬氏體的非層狀(棒狀、片狀)顯微組織，1930年Davenport和Bain稱這類組織為針狀屈氏體，以后為給予Bain以榮譽(yù)，稱此為貝氏體Bainite，用B表示。 在珠光體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍之間，過冷奧氏體將按另一種轉(zhuǎn)變機(jī)制轉(zhuǎn)變。由于這一轉(zhuǎn)變?cè)谥虚g溫度范圍內(nèi)發(fā)生，故被稱為中溫轉(zhuǎn)變。在此溫度范圍內(nèi)，鐵原子已難以擴(kuò)散，而碳原子還能進(jìn)

2、行擴(kuò)散，這就決定了這一轉(zhuǎn)變既不同于鐵原子也能擴(kuò)散的珠光體轉(zhuǎn)變以及碳原子也基本上不能擴(kuò)散的馬氏體轉(zhuǎn)變。 目錄目錄一、貝氏體基本概念二、貝氏體轉(zhuǎn)變的基本特征三、貝氏體的組織形態(tài)和晶體學(xué)四、貝氏體轉(zhuǎn)變的相變和切變機(jī)制五、貝氏體相變動(dòng)力學(xué)及其影響因素六、貝氏體的力學(xué)性能一一. .關(guān)于貝氏體的基本概念關(guān)于貝氏體的基本概念1.1.什么是貝氏體：什么是貝氏體：貝氏體貝氏體是由是由F F和和FeFe3 3C C組成的非層片狀組織。組成的非層片狀組織。常用符號(hào)常用符號(hào)B B表示貝氏體。表示貝氏體。2.2.貝氏體貝氏體有哪些類有哪些類粒狀貝氏體、無碳貝氏體、粒狀貝氏體、無碳貝氏體、反常反常貝氏體、柱狀貝氏體貝氏體

3、、柱狀貝氏體 也把也把貝氏體貝氏體描述成描述成是條狀（或片狀）鐵素體和碳是條狀（或片狀）鐵素體和碳化物（有時(shí)還有殘余奧氏體）組成的非層片狀組織。化物（有時(shí)還有殘余奧氏體）組成的非層片狀組織。上貝氏體上貝氏體下貝氏體下貝氏體3.貝氏體轉(zhuǎn)變溫貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍度范圍是介于珠是介于珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)光體和馬氏體轉(zhuǎn)變之間，故又稱變之間，故又稱 為中溫轉(zhuǎn)變。為中溫轉(zhuǎn)變。貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍溫度范圍B上B下550350350Ms上貝氏體：上貝氏體：由于其中碳化物分布在鐵素體片層間，由于其中碳化物分布在鐵素體片層間，脆性大，易引起脆斷，因此，基本無實(shí)用價(jià)值。脆性大，易引起脆斷，因此，基本無實(shí)用價(jià)值。下

4、貝氏體下貝氏體：鐵素體片細(xì)小且無方向性，碳的過飽：鐵素體片細(xì)小且無方向性，碳的過飽和度大，碳化物分布均勻，彌散度大，因而，它具和度大，碳化物分布均勻，彌散度大，因而，它具有較高的強(qiáng)度和硬度、塑性和韌性。有較高的強(qiáng)度和硬度、塑性和韌性。 在實(shí)際生產(chǎn)中常采用等溫淬火來獲得下貝氏體，在實(shí)際生產(chǎn)中常采用等溫淬火來獲得下貝氏體，以提高材料的強(qiáng)韌性。以提高材料的強(qiáng)韌性。4.貝氏體的性能與其形態(tài)貝氏體的性能與其形態(tài)5.5.生產(chǎn)中獲得貝氏體的方法生產(chǎn)中獲得貝氏體的方法 貝氏體等溫淬火、貝氏體連續(xù)淬火貝氏體等溫淬火、貝氏體連續(xù)淬火等溫淬火等溫淬火連續(xù)淬火連續(xù)淬火貝氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線貝氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線 6.貝氏體淬

5、火貝氏體淬火 將將A化的鋼件以一定的冷卻方式過冷到中溫化的鋼件以一定的冷卻方式過冷到中溫區(qū)，使其區(qū)，使其 相變而得到組織的熱處理過程稱為相變而得到組織的熱處理過程稱為B淬火。淬火。 B淬火也是一種提高金屬材料機(jī)械性能的熱淬火也是一種提高金屬材料機(jī)械性能的熱處理方法（馬氏體淬火一樣）可獲得綜合力學(xué)處理方法（馬氏體淬火一樣）可獲得綜合力學(xué)性能。性能。1、貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍 貝氏體轉(zhuǎn)變也有一個(gè)上限Bs點(diǎn)，一個(gè)下限溫度Bf點(diǎn) 二、貝氏體轉(zhuǎn)變的基本特征2、貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 由相與碳化物組成的機(jī)械混合物，但與珠光體不同，不是層片狀組織，且組織形態(tài)與轉(zhuǎn)變溫度密切相關(guān)。3、貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué) 貝氏體轉(zhuǎn)變也是一個(gè)形

6、核長(zhǎng)大過程，可等溫形成，也可以連續(xù)冷卻形成，等溫形成需要孕育期， 等溫形成圖也呈C字形。 4、貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性 貝氏體轉(zhuǎn)變一般不能進(jìn)行到底，通常隨轉(zhuǎn)變溫度的升高，轉(zhuǎn)變的不完全程度增大，即轉(zhuǎn)變具有自制性，在等溫時(shí)有可能出現(xiàn)二次珠光體轉(zhuǎn)變。5、貝氏體轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散性 貝氏體轉(zhuǎn)變過程中存在原子的擴(kuò)散現(xiàn)象，但只有碳原子的擴(kuò)散，而Fe及合金元素的原子均不發(fā)生擴(kuò)散。6、貝氏體轉(zhuǎn)變晶體學(xué)特征 貝氏體中F形成時(shí)也能產(chǎn)生表面浮凸，母相與新相之間維持第二共格關(guān)系。但所產(chǎn)生的表面浮凸與馬氏體形成所產(chǎn)生的表面浮凸不同，馬氏體是N形的，貝氏體為V形的。三、貝氏體的組織形態(tài)和晶體學(xué)1 1、上貝氏體、上貝氏體 對(duì)于中、高碳

7、鋼來說，上貝氏體大約在350-550的溫度區(qū)間形成。 典型的上貝氏體組織在光鏡下觀察時(shí)呈羽毛狀。在電鏡下觀察時(shí)，可看到上貝氏體組織為一束大致平行分布的條狀鐵素體和夾于條間的斷續(xù)條狀碳化物的混合物，在條狀鐵素體中有位錯(cuò)纏結(jié)存在。 貝氏體組織形態(tài)隨鋼的化學(xué)成分以及形成溫度不同而異，其主要形態(tài)為上貝氏體和下貝氏體兩種，還有一些其他形態(tài)的貝氏體。 T8 鋼的上貝氏體組織鋼中典型上貝氏體組織示意圖 典型的上貝氏體組織在光鏡下觀察時(shí)呈羽毛狀、條典型的上貝氏體組織在光鏡下觀察時(shí)呈羽毛狀、條狀、針狀，少數(shù)呈橢圓形或矩形。狀、針狀，少數(shù)呈橢圓形或矩形。 較高溫度形成的上貝氏體 在電鏡下觀察時(shí)，可看到上貝氏體組織

8、為一束大致平在電鏡下觀察時(shí)，可看到上貝氏體組織為一束大致平行分布的條狀鐵素體和夾于條間的斷續(xù)條狀碳化物的混合行分布的條狀鐵素體和夾于條間的斷續(xù)條狀碳化物的混合物，在條狀鐵素體中有位錯(cuò)纏結(jié)存在。物，在條狀鐵素體中有位錯(cuò)纏結(jié)存在。 C%：隨鋼中碳含量的增加，上貝氏體中的相板條更多、更薄，滲碳體的形態(tài)由粒狀、鏈球狀而成為短桿狀，滲碳體數(shù)量增多，不但分布于相之間，而且可能分布于各相內(nèi)部。 形成溫度：隨形成溫度的降低，相變薄，滲碳體細(xì)化且彌散度增大。 影響上貝氏體組織形態(tài)的因素：上貝氏體晶體學(xué)特征及亞結(jié)構(gòu)： 上貝氏體中的鐵素體形成時(shí)可在拋光試樣表面形成浮突。上貝氏體中鐵素體的慣習(xí)面為111，與奧氏體之間

9、的位向關(guān)系為 K-S關(guān)系。碳化物的慣習(xí)面為227，與奧氏體之間也存在一定的位向關(guān)系。 因此一般認(rèn)為碳化物是從奧氏體中直接析出的。 亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，位錯(cuò)密度較高，能形成纏結(jié)。 值得指出的是，在含有 Si 或Al的鋼中，由于Si和 Al具有延緩滲碳體沉淀的作用，使鐵素體條之間的奧氏體為碳所富集而趨于穩(wěn)定，因此很少沉淀或基本上不沉淀出滲碳體，形成在條狀鐵素體之間夾有殘余奧氏體的上貝氏體組織。 2 2、下貝氏體、下貝氏體形成溫度范圍 對(duì)于中、高碳鋼，下貝氏體大約在 350-Ms之間形成，當(dāng)碳含量很低時(shí)，其形成溫度可能高于 350。 也是一種兩相組織，由相與碳化物組成。 相的立體形態(tài)呈片狀（或透鏡片狀），

10、在光學(xué)顯微鏡下呈針狀，與片狀M相似。形核部位大多在A晶界上，也有相當(dāng)數(shù)量位于A晶內(nèi)。 碳化物為滲碳體或-碳化物，碳化物呈細(xì)片狀或顆粒狀，排列成行，約以55-60角度與下貝氏體的長(zhǎng)軸相交，并且僅分布在F片內(nèi)部。 組織形態(tài) 鋼中典型下貝氏體組織示意圖GCr15 鋼的下貝氏體組織較低溫度下形成的下貝氏體較低溫度下形成的下貝氏體 下貝氏體形成時(shí)也會(huì)在光滑試樣表面產(chǎn)生浮突，但其形狀與上貝氏體組織不同： 下貝氏體中鐵素體的碳含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平衡碳含量。下貝氏體鐵素體的亞結(jié)構(gòu)與板條馬氏體和上貝氏體鐵素體相似，也是纏結(jié)位錯(cuò)，但位錯(cuò)密度往往高于上貝氏體鐵素體，而且未發(fā)現(xiàn)有孿晶亞結(jié)構(gòu)存在。 下貝氏體中F相與A之間的位

11、向關(guān)系為K-S關(guān)系，慣習(xí)面不確定，可能是110A、254A及569A中的一種。 晶體學(xué)特征及亞結(jié)構(gòu) 1）形成溫度范圍 一般形成于低碳鋼中，在B轉(zhuǎn)變的最高溫度范圍內(nèi)形成。 2）組織形態(tài) 由大致平行的F板條組成，在F板條之間為富碳的A。F板條較寬、間距較大，隨轉(zhuǎn)變溫度下降，F(xiàn)板條變窄、間距縮小。 富碳的A在隨后的冷卻過程中可能轉(zhuǎn)變?yōu)镻、B、M或保持不變。所以說無碳化物貝氏體不能單獨(dú)存在。 3）晶體學(xué)特征及亞結(jié)構(gòu) 慣習(xí)面為111A，位向關(guān)系為K-S關(guān)系；F內(nèi)有一定數(shù)量的位錯(cuò)。 3 3、無碳化物貝氏體、無碳化物貝氏體無碳化物貝氏體無碳化物貝氏體 4、B、B、B 日本的大森在研究低碳低合金高強(qiáng)鋼時(shí)發(fā)現(xiàn)，

12、在某些鋼中的貝氏體可以明顯地分為三類，分別把這三類B稱為第一類、第二類和第三類貝氏體，并用B、B、B分別表示。 B約在600-500之間形成，無碳化物析出； B約在500-450之間形成，碳化物在F之間析出； B約在450-Ms之間形成，碳化物分布在F內(nèi)部。 在連續(xù)冷卻時(shí)，也可形成這三類貝氏體： 冷卻速度較慢時(shí)，形成 B； 冷卻速度居中時(shí)，形成 B； 冷卻速度較快時(shí)，形成 B。 B 組織具有較好的綜合機(jī)械性能，特別是鋼中獲得 B 加板條馬氏體組織時(shí)，強(qiáng)度和韌性都高，是一種有工程應(yīng)用價(jià)值的組織形態(tài)。 5、粒狀貝氏體（、粒狀貝氏體（B粒粒）1.形成溫度：形成溫度：大致在上貝氏體轉(zhuǎn)變溫區(qū)的上半部。大

13、致在上貝氏體轉(zhuǎn)變溫區(qū)的上半部。2.形態(tài)特征：形態(tài)特征：較粗大的較粗大的F塊內(nèi)有一些孤立的塊內(nèi)有一些孤立的“小島小島”，形態(tài)多，形態(tài)多樣，呈粒狀或長(zhǎng)條狀，很不規(guī)則樣，呈粒狀或長(zhǎng)條狀，很不規(guī)則“小島小島”的組成物，原先的組成物，原先是富碳的是富碳的A區(qū)，轉(zhuǎn)變后可能是：區(qū)，轉(zhuǎn)變后可能是： FFe3C、MA、富、富 碳的碳的A。 3.浮浮 凸：凸：也可以在拋光表面引起針狀浮凸。也可以在拋光表面引起針狀浮凸。 B上B下粒狀貝氏體轉(zhuǎn)粒狀貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍變溫度范圍粒狀貝氏體粒狀貝氏體 1000 粒狀貝氏體掃描粒狀貝氏體掃描電鏡形貌電鏡形貌2500研究認(rèn)為，研究認(rèn)為，粒狀貝氏體中鐵素體的亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，但粒狀

14、貝氏體中鐵素體的亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，但其密度不大。其密度不大。 大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼，不管是連續(xù)冷卻還是等溫冷卻，只大多數(shù)結(jié)構(gòu)鋼，不管是連續(xù)冷卻還是等溫冷卻，只要冷卻過程控制在一定溫度范圍內(nèi)，都可以形成粒狀要冷卻過程控制在一定溫度范圍內(nèi)，都可以形成粒狀貝氏體。貝氏體。B的形成和形態(tài)見下示意圖的形成和形態(tài)見下示意圖 中碳鋼的貝氏體形成過程示意圖中碳鋼的貝氏體形成過程示意圖 (a) B無無 (b) 典型的典型的B上上 (c)在在F條內(nèi)析出碳化物的條內(nèi)析出碳化物的B上上 (d) 典型的典型的B下下四、貝氏體相變機(jī)制四、貝氏體相變機(jī)制 一般認(rèn)為貝氏體相變過程是馬氏體相變加碳原子的擴(kuò)散。但為什么在 Ms點(diǎn)以上會(huì)有馬氏

15、體型相變發(fā)生？這是貝氏體相變機(jī)制必須首先要說明的問題。 對(duì)于貝氏體相變機(jī)制已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，但至今問題仍未得到完全解決。這里將主要介紹恩金貝氏體相變假說和柯俊貝氏體相變假說。 0.23C鋼的奧氏體化后250等溫形成貝氏體，側(cè)得下貝氏體中鐵素體的碳濃度為0.15，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該溫度下鐵素體的飽和碳濃度。認(rèn)為這種鐵素體實(shí)質(zhì)上就是低碳馬氏體；恩金在研究中發(fā)現(xiàn)：中碳鋼（0.5C-3.5Cr）在300等溫形成下貝氏體，隨貝氏體轉(zhuǎn)變量增加，剩余奧氏體中碳濃度升高。說明貝氏體相變中碳原子不斷地由相通過/界面向相中擴(kuò)散，導(dǎo)致剩余奧氏體中的碳濃度升高；電解分離貝氏體中的碳化物，測(cè)得碳化物中合金元素含量與鋼的

16、原始濃度相同。認(rèn)為在貝氏體相變過程中鐵及合金元素原子不發(fā)生擴(kuò)散。 恩金認(rèn)為貝氏體相變應(yīng)屬于馬氏體相變性質(zhì)，由于隨后回火析出碳化物而形成貝氏體，提出了貧富碳理論假說。 該假說認(rèn)為，在貝氏體相變發(fā)生之前，奧氏體中已經(jīng)發(fā)生了碳的擴(kuò)散重新分配，形成了貧碳區(qū)和富碳區(qū)。在貧碳區(qū)發(fā)生馬氏體相變而形成低碳馬氏體，然后馬氏體迅速回火形成過飽和鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，即貝氏體。 1 1、恩金貝氏體相變假說、恩金貝氏體相變假說 在富碳區(qū)中首先析出滲碳體，使其碳濃度下降成為貧碳區(qū)，然后從新的貧碳區(qū)通過馬氏體相變形成馬氏體，爾后又通過回火成為鐵素體加滲碳體的兩相機(jī)械混合物（貝氏體），而在相變過程中鐵及合金元素的原子

17、是不發(fā)生擴(kuò)散的。 馬氏體相變開始點(diǎn) Ms隨碳濃度增加而下降。當(dāng)C濃度的奧氏體（a點(diǎn)）冷卻至 Ms點(diǎn)以下時(shí)將發(fā)生馬氏體相變。 但是，當(dāng)冷卻至Ms點(diǎn)以上的 T 溫度（b 點(diǎn)）等溫時(shí)，在孕育期內(nèi)由于碳原子的擴(kuò)散重新分配，在奧氏體內(nèi)形成富碳區(qū)和貧碳區(qū)，其Ms點(diǎn)亦隨之發(fā)生變化。 在 Ms點(diǎn)以上溫度等溫，過冷奧氏體中的貧碳區(qū)發(fā)生馬氏體相變的原因可解釋如下。 當(dāng)貧碳區(qū)的碳濃度減小到 C1以下時(shí)，其 Ms點(diǎn)升高到T1 以上溫度，因此，貧碳區(qū)（c 點(diǎn)）在 T1 溫度下能夠通過馬氏體相變轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。此時(shí)的馬氏體為過飽和相，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，在隨后的等溫過程中發(fā)生回火轉(zhuǎn)變，馬氏體分解成為相和滲碳體的機(jī)械混合物

18、，即貝氏體。 Fe - Fe3C 平衡狀態(tài)圖平衡狀態(tài)圖 等溫溫度愈高， 相的過飽和度就愈小，貧碳區(qū)的Ms點(diǎn)就愈高。貝氏體相變溫度范圍的上限 Bs點(diǎn)就是無碳奧氏體的Ms點(diǎn)。 恩金假說能夠解釋貝氏體的形成、Bs 點(diǎn)的意義和貝氏體中鐵素體的碳濃度隨等溫溫度變化而變化等現(xiàn)象，但沒有解釋貝氏體的形態(tài)變化和組織結(jié)構(gòu)等問題。 馬氏體相變時(shí)自由能的變化： G=VGV+S+E 從上式來看，M相變可以發(fā)生的條件是G0，但由于M相變的熱滯較大，所以M相變只能在Ms以下的溫度才能發(fā)生。 如果在轉(zhuǎn)變過程中，能使Gv升高（即絕對(duì)值增大）使E（彈性應(yīng)變能）降低，可以使G降低，從而使M形的相變可以在Ms以上發(fā)生。 2 2、柯

19、俊貝氏體相變假說（熱力學(xué)）、柯俊貝氏體相變假說（熱力學(xué)） 在B轉(zhuǎn)變過程中，伴隨著碳原子的擴(kuò)散，從而降低了B中的F的碳含量，使F的自由能降低，引起Gv升高，同時(shí)B與A之間的比溶差較小，使體積變化產(chǎn)生的應(yīng)變能減小。形成溫度高，長(zhǎng)大速度慢，A強(qiáng)度低，使A塑變和共格界面移動(dòng)克服的阻力減小，這些都引起G減小，使B轉(zhuǎn)變可以在Ms以上的溫度下進(jìn)行，即Bs高于Ms。 該假說認(rèn)為：貝氏體相變時(shí)，相的不斷長(zhǎng)大和碳從相中的不斷脫溶這兩個(gè)過程是同時(shí)發(fā)生的，相長(zhǎng)大時(shí)與奧氏體保持第二類共格關(guān)系。不過貝氏體的長(zhǎng)大速度遠(yuǎn)比同類共格切變型的馬氏體的長(zhǎng)大速度低，這是因?yàn)樨愂象w的長(zhǎng)大速度受碳原子的擴(kuò)散脫溶所控制。貝氏體相變?yōu)橛袛U(kuò)散

20、（碳原子）、有共格的相變。 貝氏體相變的主要驅(qū)動(dòng)力是因碳脫溶而增加的化學(xué)自由能差。碳從相中的脫溶可以有兩種方式： 碳通過相界面從相擴(kuò)散到相中； 碳在相內(nèi)脫溶沉淀為碳化物。 柯俊貝氏體相變假說能夠解釋： 在 Ms 點(diǎn)以上溫度相可以通過馬氏體型相變機(jī)制形成； 按馬氏體型相變機(jī)制形成的貝氏體的長(zhǎng)大速度遠(yuǎn)低于馬氏體的長(zhǎng)大速度； 在不同溫度下形成的貝氏體有著截然不同的組織形態(tài)。 貝氏體轉(zhuǎn)變包括貝氏體鐵素體的形成以及碳化物的析出。長(zhǎng)期以來，圍繞著這兩個(gè)問題進(jìn)行著爭(zhēng)論。在爭(zhēng)論中最主要的是切變機(jī)制與臺(tái)階機(jī)制之爭(zhēng)。 五、貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機(jī)制五、貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機(jī)制1 1、切變機(jī)制、切變機(jī)制 柯俊最先發(fā)現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)

21、變與馬氏體轉(zhuǎn)變一樣，在形成貝氏體鐵素體時(shí)也能在拋光表面引起浮凸。貝氏體鐵素體與馬氏體一樣，也是通過切變機(jī)制形成的，由于貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)碳原子尚能擴(kuò)散，這就導(dǎo)致貝氏體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變的不同以及貝氏體組織的多樣性。 切變機(jī)制存在的問題： 1）為什么貝氏體轉(zhuǎn)變所引起的浮凸不同于馬氏體所引起的浮凸？ 2）為什么貝氏體鐵素體與奧氏體之間的晶體學(xué)位向關(guān)系不同于馬氏體與奧氏體之間的位向關(guān)系？ 3）為什么透鏡片狀貝氏體鐵素體中沒有孿晶？ 4）按切變機(jī)制，貝氏體鐵素體應(yīng)是片狀，但為什么上貝氏體鐵素體接近針狀？ 2 2、貝氏體轉(zhuǎn)變的臺(tái)階機(jī)制、貝氏體轉(zhuǎn)變的臺(tái)階機(jī)制 Aaronson等人強(qiáng)調(diào)貝氏體是非層狀共析反應(yīng)產(chǎn)物，亦

22、即貝氏體轉(zhuǎn)變是一種特殊的共析反應(yīng)。他們認(rèn)為，貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變或馬氏體轉(zhuǎn)變不同，是通過臺(tái)階機(jī)制長(zhǎng)大的。 臺(tái)階的水平面為-的半共格界面，界面兩側(cè)的與有一定的位向關(guān)系，在半共界面上存在著柏氏矢量與界面平行的刃型位錯(cuò)。界面由位錯(cuò)和臺(tái)階組織成。臺(tái)階的端面為非共格界面。這樣的界面活動(dòng)能力很高，易于向側(cè)面移動(dòng)，從而使水平面向上推移。臺(tái)階長(zhǎng)大機(jī)制示意圖珠光體、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)轉(zhuǎn)變時(shí)點(diǎn)陣切變無？有碳原子的擴(kuò)散有有基本上無鐵及合金元素原子

23、的擴(kuò)散有無無等溫轉(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()貝氏體的形成過程貝氏體的形成過程 由于形成溫度以及奧氏體的碳含量不同，貝氏體相變過程將按照不同的方式進(jìn)行，從而形成不同形態(tài)的貝氏體組織。 1 1）高溫范圍的轉(zhuǎn)變（無碳化物貝氏體）高溫范圍的轉(zhuǎn)變（無碳化物貝氏體） 由于溫度高，初形成的鐵素體的過飽和度很小，且碳在鐵素體和奧氏體中的擴(kuò)散能力均很強(qiáng)。在貝氏體鐵素體形成后，鐵素體中過飽和的碳可以通過界面很快進(jìn)入奧氏體而使鐵素體的碳含量降低到平衡濃度。通過界面進(jìn)入奧氏體的碳也能很快地向奧氏體縱深擴(kuò)散，使奧氏體的碳含量都得到提高而不致集聚在界面附近。如果奧氏體的含碳量并不高，不

24、會(huì)因?yàn)樨愂象w鐵素體的形成而析出碳化物，因此得到的是貝氏體鐵素體及碳富化了的奧氏體，即無碳化物貝氏體。 無碳化物貝氏體(a),上貝氏體(b)和下貝氏體(c)形成過程示意圖 2 2）中溫范圍的轉(zhuǎn)變（上貝氏體）中溫范圍的轉(zhuǎn)變（上貝氏體） 在350-550的中間溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變時(shí)，轉(zhuǎn)變初期與高溫范圍的轉(zhuǎn)變基本一樣。但此時(shí)的溫度已比較低，碳在奧氏體中的擴(kuò)散已變得困難，通過界面由貝氏體鐵素體擴(kuò)散進(jìn)入奧氏體中的碳原子已不可能進(jìn)一步向奧氏體縱深擴(kuò)散，尤其是板條鐵素體束兩相鄰鐵素體條之間的奧氏體中的碳更不可能向外擴(kuò)散。故界面附近的奧氏體，尤其是兩鐵素體條之間的奧氏體中的碳將隨貝氏體鐵素體的長(zhǎng)大而顯著升高，當(dāng)超過奧

25、氏體溶解度極限時(shí)，將自奧氏體中析出碳化物而形成羽毛狀的上貝氏體。 3 3）低溫范圍的轉(zhuǎn)變（下貝氏體）低溫范圍的轉(zhuǎn)變（下貝氏體） 在350以下轉(zhuǎn)變與上述轉(zhuǎn)變有較大的差異。由于溫度低，初形成的鐵素體的碳含量高，故貝氏體鐵素體的形態(tài)已由板條狀轉(zhuǎn)變?yōu)橥哥R片狀。此時(shí)，不僅碳原子已難以在奧氏體中擴(kuò)散，就是在鐵素體中也難以作較長(zhǎng)距離的擴(kuò)散，而貝氏體鐵素體中的過飽和度又很大。而碳原子又不能通過界面進(jìn)入奧氏體，只能以碳化物的形式在貝氏體鐵素體內(nèi)部析出.隨著碳的析出，貝氏體鐵素體的自由能將下降以及比容的縮小所導(dǎo)致的彈性應(yīng)變能的下降，將使已形成的貝氏體鐵素體片進(jìn)一步長(zhǎng)大，得到下貝氏體組織。 4）粒狀貝氏體的形成 一

26、般認(rèn)為在某些低碳鋼中出現(xiàn)的粒狀貝氏體是由無碳化物貝氏體演變而來的。當(dāng)無碳化物貝氏體針長(zhǎng)大到彼此匯合時(shí)，剩下的小島狀?yuàn)W氏體便為鐵素體所包圍沿鐵素體條間呈條狀斷續(xù)分布。因鋼碳含量較低，剩余奧氏體的碳含量也不超過其溶解度極限，故不會(huì)析出碳化物，這就形成了粒狀貝氏體。1 1、貝氏體等溫相變動(dòng)力學(xué)、貝氏體等溫相變動(dòng)力學(xué) 1）貝氏體等溫相變動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn) （1）貝氏體轉(zhuǎn)變速度比馬氏體轉(zhuǎn)變速度慢很多 （2）貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性 一般B轉(zhuǎn)變量隨溫度降低最大轉(zhuǎn)變量增加。 六、貝氏體相變動(dòng)力學(xué)六、貝氏體相變動(dòng)力學(xué) 殘留下來的A可能發(fā)生下列變化： 1）一直保持不變； 2）當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高時(shí)發(fā)生二次珠光體轉(zhuǎn)變，甚至到A全

27、部轉(zhuǎn)變。 3）可能與珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變重疊 與珠光體轉(zhuǎn)變重疊：P轉(zhuǎn)變?cè)谙?，B轉(zhuǎn)變?cè)诤螅?與馬氏體轉(zhuǎn)變重疊：當(dāng)Ms較高時(shí)，在Ms以下可先形成一定數(shù)量的M，而后發(fā)生B轉(zhuǎn)變。 與P轉(zhuǎn)變相同，B的等溫動(dòng)力學(xué)曲線也具有S形，但B等溫轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底。等溫溫度愈高，愈接近Bs點(diǎn)，等溫轉(zhuǎn)變量愈少。 2 2、貝氏體等溫形成圖、貝氏體等溫形成圖 B轉(zhuǎn)變的等溫形成圖也具有C字形，在Bs溫度以下隨等溫溫度降低，孕育期先增后減具有一個(gè)鼻子。 對(duì)于碳鋼，由于P轉(zhuǎn)變與B轉(zhuǎn)變C曲線重疊在一起，因此合并成一個(gè)C曲線。 1）奧氏體中碳的擴(kuò)散 B轉(zhuǎn)變是在碳原子還能擴(kuò)散的中溫范圍內(nèi)發(fā)生的，為了在A中形成低碳的F，C原子必將在A中偏

28、聚。當(dāng)A的碳含量超過其溶解度時(shí)（ES及其延長(zhǎng)線），碳將以碳化物的形式自A中析出，而使A的C%降低。 在B轉(zhuǎn)變過程中A的C%有可能升高，也有可能降低，具體情況取決于A的成份及轉(zhuǎn)變溫度而定。 3 3、貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)碳的擴(kuò)散、貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)碳的擴(kuò)散2）貝氏體中鐵素體內(nèi)碳的擴(kuò)散 F形成初期C含量是過飽和的，而B轉(zhuǎn)變溫度范圍較M轉(zhuǎn)變高，故B中F在形成后必然要發(fā)生分解，以碳化物的形式由B中的F內(nèi)析出過飽和的碳，從而使F的C%下降。 1）碳含量 規(guī) 律：隨A中碳含量的增加，B轉(zhuǎn)變速度下降。 原 因：C含量高時(shí)，形成F核心，較困難，而從F中向外排出碳的數(shù)量增多，從而增加了B的形成時(shí)間。 4 4、影響貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力

29、學(xué)的因素、影響貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的因素 2）合金元素 凡是降低C擴(kuò)散速度、阻礙F共格長(zhǎng)大、阻礙碳化物形成的元素，都使B轉(zhuǎn)變速度下降。因此，除Co、Al以外所有合金元素都降低B轉(zhuǎn)變速度，使B轉(zhuǎn)變的C曲線右移，但作用不如C顯著，同時(shí)也使貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍下降，從而使珠光體與貝氏體轉(zhuǎn)變的C曲線分開。 3）奧氏體晶粒大小和奧氏體化溫度 A晶粒大?。弘SA晶粒增大，B轉(zhuǎn)變?cè)衅谘娱L(zhǎng)轉(zhuǎn)變速度下降。其原因是由于晶粒大晶界面積小，形成F核心的幾率小，同時(shí)碳的擴(kuò)散距離長(zhǎng)。 A化溫度：A化溫度高，晶粒粗大，成份均勻，貧碳區(qū)少，這都影響F的形核，使B轉(zhuǎn)變的孕育期延長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度下降。 4）應(yīng)力的影響 拉應(yīng)力使B轉(zhuǎn)變速度增加，尤其對(duì)下B更顯著。壓應(yīng)力的作用不清楚。 5）塑性變形 （1）在較高溫度（1000-800 ）范圍內(nèi)對(duì)A進(jìn)行塑性變形，將使A向B轉(zhuǎn)變的孕育期增長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變速度下降，轉(zhuǎn)變的不完全程度增大。 原因：一方面變形使A中的缺陷密度增加，有利于C原子的擴(kuò)散，有利于B轉(zhuǎn)變的進(jìn)行；而另一方面，A形變后會(huì)產(chǎn)生多邊化亞結(jié)構(gòu)，這對(duì)B中F的共格生長(zhǎng)是不利的。通常以后者的作用為主。 （2）在較低溫度（350-300）范圍內(nèi)對(duì)A進(jìn)行塑性變形將加速B的形成。