第八章貝氏體轉(zhuǎn)變zz

8.1貝氏體的組織和性能（一）、無碳化物貝氏體1、形成溫度范圍在B轉(zhuǎn)變的最高溫度范圍內(nèi)形成。2、組織形態(tài)是一種單相組織，由大致平行的F板條組成，F(xiàn)板條自A晶界形成，成束地向一側(cè)晶粒內(nèi)長大，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。目前一頁\總數(shù)四十六頁\編于七點目前二頁\總數(shù)四十六頁\編于七點

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存在。3、晶體學(xué)特征及亞結(jié)構(gòu)慣習面為{111}，位向關(guān)系為K—S關(guān)系；F內(nèi)有一定數(shù)量的位錯。目前三頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（二）上貝氏體1、組成上貝氏體由F和碳化物（主要為Fe3C）組成的二相非層片狀混合物。2、形成溫度范圍在B轉(zhuǎn)變區(qū)的較高溫度范圍內(nèi)形成，對于中、高碳鋼約在350~550℃范圍內(nèi)形成，所以上貝氏體也稱高溫貝氏體。目前四頁\總數(shù)四十六頁\編于七點3、組織形態(tài)上貝氏體是一種兩相組織，是由α相和滲碳體組成的，成束的大致平行的α相板條自A晶粒晶界的一側(cè)或兩側(cè)向A晶粒內(nèi)部長大，滲碳體（有時還有殘余A）分布于α相板條之間，整體看呈羽毛狀。目前五頁\總數(shù)四十六頁\編于七點目前六頁\總數(shù)四十六頁\編于七點影響組織形態(tài)的因素C%：隨鋼中碳含量的增加，上貝氏體中的α相板條更多、更薄，Cem的形態(tài)由粒狀、鏈球狀而成為短桿狀，Cem數(shù)量增多，不但分布于α相之間，而且可能分布于各α相內(nèi)部。形成溫度：隨形成溫度的降低，α相變薄，滲碳體更小，且更密集。目前七頁\總數(shù)四十六頁\編于七點4、晶體學(xué)特征及亞結(jié)構(gòu)F的慣習面為{111}A，位向關(guān)系接近于K—S關(guān)系亞結(jié)構(gòu)為位錯，位錯密度較高，能形成纏結(jié)。目前八頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（三）下貝氏體1、組成由F和碳化物（為ε-FexC）組成的二相非層片狀混合物。2、形成溫度范圍一般在350℃~Ms之間的低溫區(qū)。目前九頁\總數(shù)四十六頁\編于七點3、組織形態(tài)也是一種兩相組織，由α相與碳化物組成。α相的立體形態(tài)呈片狀（或透鏡片狀），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，也有相當數(shù)量位于A晶內(nèi)，碳化物為Cem或ε-碳化物，碳化物呈細片狀或顆粒狀，排列成行，約以55°~60°角度與下貝氏體的長軸相交，并且僅分布在F片內(nèi)部。鋼的化學(xué)成份、A晶粒度和均勻化程度對下貝氏體的組織形態(tài)影響較小。目前十頁\總數(shù)四十六頁\編于七點目前十一頁\總數(shù)四十六頁\編于七點4、亞結(jié)構(gòu)

下貝氏體亞結(jié)構(gòu)為位錯無孿晶，α相中碳的含量是過飽和的，隨轉(zhuǎn)變溫度降低，過飽和程度增大。目前十二頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（四）粒狀貝氏體1、形成溫度形成于上貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)上限溫度范圍內(nèi)。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。2、組織特征大塊狀或針狀F基體內(nèi)分布一些顆粒狀小島，小島為富碳的A。富碳的A小島在隨后的冷卻過程中有三種可能：（1）、部分或全部分解為F和碳化物；（2）、部分轉(zhuǎn)變?yōu)镸；（3）、全部保留為Ar。目前十三頁\總數(shù)四十六頁\編于七點目前十四頁\總數(shù)四十六頁\編于七點目前十五頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（五）反常貝氏體在過共析鋼中可以見到，形成溫度在350℃稍上，F(xiàn)夾在兩片Cem中間的組織形態(tài)。目前十六頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（六）柱狀貝氏體一般在高碳碳素鋼或高碳中合金鋼中當溫度處于下貝氏體形成溫度范圍時出現(xiàn)，F(xiàn)呈放射狀，碳化物分布在F內(nèi)部，形成時不產(chǎn)生表面浮凸。目前十七頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（七）BⅠ、BⅡ、BⅢ日本的大森在研究低碳低合金鋼時發(fā)現(xiàn)，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BⅠ、BⅡ、BⅢ分別表示。BⅠ約在600~500℃之間形成，無碳化物析出；BⅡ約在500~450℃之間形成，碳化物在F之間析出；BⅢ約在450℃~Ms之間形成，碳化物分布在F內(nèi)部。目前十八頁\總數(shù)四十六頁\編于七點目前十九頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（八）、貝氏體的力學(xué)性能一般來說，下貝氏體的強度較高，韌性也較好，而上貝氏體的強度低，韌性差。目前二十頁\總數(shù)四十六頁\編于七點貝氏體的強度（硬度）影響貝氏體強度的因素有：1、貝氏體鐵素體條或片的粗細形成溫度越低，F(xiàn)晶粒的越小，F(xiàn)條(片)越細，晶界越多，貝氏體強度越高。目前二十一頁\總數(shù)四十六頁\編于七點2、彌散碳化物質(zhì)點下貝氏體中碳化物顆粒較小，顆粒數(shù)量也較多，所以碳化物對下貝氏體強度的貢獻也較大；而上貝氏體中碳化物顆粒較粗，且分布在鐵素條間，分布極不均勻，所以上貝氏體的強度要比下貝氏體低得多。目前二十二頁\總數(shù)四十六頁\編于七點3、溶質(zhì)元素的固溶強化作用形成溫度越低，碳原子不易通過界面擴散，F(xiàn)的含碳量越大，過飽和度增大，固溶強化作用大，強度高。4、位錯亞結(jié)構(gòu)密度形成溫度越低，位錯密度高，強度高。目前二十三頁\總數(shù)四十六頁\編于七點

綜上所述，貝氏體的強度隨形成溫度降低而增強。目前二十四頁\總數(shù)四十六頁\編于七點貝氏體的韌性可以看出下貝氏體的韌性優(yōu)于上貝氏體。從整體上看隨貝氏體的形成溫度的降低，強度的逐漸增加，韌性并不降低，反而有所增加。目前二十五頁\總數(shù)四十六頁\編于七點上貝氏體的沖擊韌性低于下貝氏體的原因有：(1)、上貝氏體中的滲碳體呈不連續(xù)的短桿狀分布在鐵素體條之間，鐵素體和滲碳體分布有明顯的方向性，這種形態(tài)使鐵素體條間成為脆性通道；(2)、上貝氏體由彼此平行的鐵素體條構(gòu)成，好似一個晶粒，而下貝氏體鐵素體片彼此位向差很大，能看作一個晶粒的部位尺寸很小，所以上貝氏體的有效晶粒直徑遠遠大于下貝氏體。目前二十六頁\總數(shù)四十六頁\編于七點8.2貝氏體轉(zhuǎn)變的基本特征（一）貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍貝氏體轉(zhuǎn)變也有一個上限Bs點，也有一個下限溫度Bf點，Bf與Ms無關(guān)。（二）貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也是由α相與碳化物組成的機械混合物，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)，其中包括α相的形態(tài)、大小以及碳化物的類型及分布等均隨轉(zhuǎn)變溫度而異。目前二十七頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（三）貝氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)貝氏體轉(zhuǎn)變也是一個形核長大過程，可以等溫形成，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。（四）貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性貝氏體轉(zhuǎn)變一般不能進行到底，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，在等溫時有可能出現(xiàn)二次珠光體轉(zhuǎn)變。目前二十八頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（五）貝氏體轉(zhuǎn)變的擴散性貝氏體轉(zhuǎn)變過程中存在有原子的擴散，但只有碳原子的擴散，而Fe及合金元素的原子均不發(fā)生擴散。（六）貝氏體轉(zhuǎn)變晶體學(xué)特征貝氏體中F形成時也能產(chǎn)生表面浮凸，這說明F在形成時同樣與母相的宏觀切變有關(guān)，母相與新相之間維持第二共格關(guān)系。（七）貝氏體中F的碳含量貝氏體中F的碳含量也是過飽和的，且隨轉(zhuǎn)變溫度的降低過飽和程度增大。目前二十九頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（一）、貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)貝氏體等溫形成圖與P轉(zhuǎn)變相同，B的等溫動力學(xué)曲線也具有S形，但B等溫轉(zhuǎn)變不能進行到底。等溫溫度愈高，愈接近Bs點，等溫轉(zhuǎn)變量愈少。8.3貝氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)目前三十頁\總數(shù)四十六頁\編于七點貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖也呈C形。轉(zhuǎn)變在BS溫度以下才能實行，轉(zhuǎn)變速度先增后減。合金碳鋼等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖碳鋼等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖目前三十一頁\總數(shù)四十六頁\編于七點共析碳鋼等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)示意圖40CrMnSiMoVA鋼等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖

目前三十二頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（二）貝氏體轉(zhuǎn)變時碳的擴散1、奧氏體中碳的擴散

B轉(zhuǎn)變是在碳原子還能擴散的中溫范圍內(nèi)發(fā)生的，為了在A中形成低碳的F，C必將在A中偏聚。當A的碳含量超過其溶解度時（ES及其處長線），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。目前三十三頁\總數(shù)四十六頁\編于七點等溫轉(zhuǎn)變量（曲線1）及奧氏體點陣常數(shù)（曲線2）與等溫時間的關(guān)系目前三十四頁\總數(shù)四十六頁\編于七點2、貝氏體中鐵素體內(nèi)碳的擴散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。目前三十五頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（三）影響貝氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)的因素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，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的形成時間。目前三十六頁\總數(shù)四十六頁\編于七點

2、合金元素

凡是降低C擴散速度、阻礙F共格長大、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。目前三十七頁\總數(shù)四十六頁\編于七點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)變孕期延長轉(zhuǎn)變速度下降。A化溫度：A化溫度高，貝氏體轉(zhuǎn)變速度先增后降。目前三十八頁\總數(shù)四十六頁\編于七點4、應(yīng)力的影響拉應(yīng)力使B轉(zhuǎn)變速度增加，尤其對下B更顯著。壓應(yīng)力的作用不清楚。目前三十九頁\總數(shù)四十六頁\編于七點5、塑性變形（1）在較高溫度（1000~800℃）范圍內(nèi)對A進行塑性變形，將使A向B轉(zhuǎn)變的孕育期增長，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原子的擴散，有利于B轉(zhuǎn)變的進行；而另一方面，A形變后會產(chǎn)生多邊化亞結(jié)構(gòu)，這對B中F的共格生長是不利的。通常以后者的作用為主。目前四十頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（2）在較低溫度（350~300℃）范圍內(nèi)對A進行塑性變形將加速B的形成。原因：A晶體缺陷密度更大，促進C的擴散，并且形變會使A中的應(yīng)力增加，有利于B中F按M型轉(zhuǎn)變機制形成，結(jié)果使B轉(zhuǎn)變速度加快。目前四十一頁\總數(shù)四十六頁\編于七點6、冷卻在不同溫度下停留（1）在P與B轉(zhuǎn)變區(qū)之間的亞穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)停留會加速隨后的B轉(zhuǎn)變。原因：停留過程中A析出碳氮化物，降低了A的穩(wěn)定性。（2）在高溫區(qū)先進行部份上B轉(zhuǎn)變，將會使低溫區(qū)下B的轉(zhuǎn)變速度降低，孕育期處長，不完全程度增大。原因：可能是一種A的穩(wěn)定化現(xiàn)象，還不十分清楚。目前四十二頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（3）先在低溫區(qū)形成少量M或下B，將促進后續(xù)高溫區(qū)的B形成，轉(zhuǎn)變速度加快。原因：可能是因為在較低溫度下進行部份M和下B轉(zhuǎn)變時，所產(chǎn)生的應(yīng)力會促進以后在較高溫度下進行B轉(zhuǎn)變的晶核的形成。目前四十三頁\總數(shù)四十六頁\編于七點8.4貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)及轉(zhuǎn)變機制（一）貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)B轉(zhuǎn)變是通過形核與長大過程進行的，轉(zhuǎn)變時的領(lǐng)先相是通過形核與長大進行的；轉(zhuǎn)變時的領(lǐng)先相是鐵素體；轉(zhuǎn)變過程中有碳原子的擴散，轉(zhuǎn)變的驅(qū)動力同樣是新舊兩相之間的體積自由能之差。目前四十四頁\總數(shù)四十六頁\編于七點（二）貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機制1、切變機制柯俊最先發(fā)現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變一樣，在形成貝氏體鐵素