貝氏體組織結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)課件

5.1貝氏體的組織結(jié)構(gòu)

5.3貝氏體的組織結(jié)構(gòu)5.1貝氏體的組織結(jié)構(gòu)第一頁，共三十七頁。序言

貝氏體的組織結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這是由于貝氏體相變的中間過渡性造成的。半個多世紀(jì)的研究，發(fā)現(xiàn)鋼中、有色金屬合金中更多更復(fù)雜的貝氏體組織形貌。諸如粒狀貝氏體，無碳貝氏體，準(zhǔn)貝氏體，柱狀貝氏體等，名稱較多。第二頁，共三十七頁。貝氏體組織分類：按照有無碳化物分類：1）無碳化物貝氏體；2）有碳化物貝氏體；按照形成溫度分類：1）上貝氏體；2）下貝氏體。按照組織形貌分類：1）粒狀貝氏體；2）針狀貝氏體；3）羽毛狀貝氏體；4）N型貝氏體；5）柱狀貝氏體；6）板條狀貝氏體等；第三頁，共三十七頁。5.3.1上貝氏體上貝氏體是在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的上部形成的，形貌各異，主要分為三種：1.無碳（化物）貝氏體2．粒狀貝氏體3．羽毛狀上貝氏體

第四頁，共三十七頁。上貝氏體組織示意圖A.無碳貝氏體B.粒狀貝氏體C.無碳貝氏體D.羽毛狀上貝氏體第五頁，共三十七頁。1）．超低碳貝氏體組織超低碳貝氏體鋼的貝氏體組織，OM超低碳貝氏體組織與板條狀馬氏體相似，從形貌上難以區(qū)分，需要TEM鑒別。第六頁，共三十七頁。2）無碳（化物）貝氏體當(dāng)上貝氏體組織中只有貝氏體鐵素體和殘留奧氏體而不存在碳化物時，這種貝氏體就是無碳化物貝氏體，或稱無碳貝氏體。這種貝氏體通常在低碳低合金鋼中出現(xiàn)。第七頁，共三十七頁。無碳貝氏體中的鐵素體板條平行排列，其尺寸及間距較寬，板條間是富碳奧氏體，或其冷卻過程的產(chǎn)物。往往在如下情況時出現(xiàn)：

1.由于Si、Al不溶于滲碳體中，故延遲滲碳體的形成，因此，在硅鋼和鋁鋼的上貝氏體中，常常在室溫時還保留殘余奧氏體，而不析出滲碳體，形成無碳貝氏體。2.在低碳合金鋼中，形成貝氏體鐵素體后，滲碳體尚未析出，貝氏體鐵素體間仍為奧氏體，碳充分向奧氏體中擴(kuò)散，使奧氏體趨于穩(wěn)定而保留下來，形成無碳化物貝氏體。第八頁，共三十七頁。粒狀貝氏體第九頁，共三十七頁。羽毛狀上貝氏體羽毛狀上貝氏體是由板條狀鐵素體和條間分布不連續(xù)碳化物所組成。貝氏體鐵素體條間的碳化物是片狀形態(tài)的細(xì)小的滲碳體，組織形貌呈現(xiàn)羽毛狀。

經(jīng)典上貝氏體，OM第十頁，共三十七頁。高碳鋼的羽毛狀貝氏體組織，OMSEMGCr15鋼的羽毛狀貝氏體組織近年來發(fā)現(xiàn)的羽毛狀貝氏體第十一頁，共三十七頁。5.3.2.下貝氏體

下貝氏體在貝氏體C－曲線鼻溫以下溫度區(qū)間形成。下貝氏體有經(jīng)典下貝氏體、柱狀貝氏體、準(zhǔn)貝氏體等。第十二頁，共三十七頁。60Si2CrV鋼下貝氏體組織（a）OM和（b）SEM第十三頁，共三十七頁。.23MnNiCrMo鋼下貝氏體

第十四頁，共三十七頁。SEMGCr15鋼下貝氏體組織第十五頁，共三十七頁。柱狀貝氏體第十六頁，共三十七頁。5.3.3.實(shí)際鋼中的貝氏體組織實(shí)際鋼中還經(jīng)常出現(xiàn)貝氏體和馬氏體的有機(jī)結(jié)合的組織。上貝氏體和低碳板條狀馬氏體形貌類似，但是上貝氏體中位錯密度較馬氏體為低。高碳片狀馬氏體和下貝氏體的形貌類似，但前者的亞結(jié)構(gòu)是孿晶，而在下貝氏體中很少見到孿晶第十七頁，共三十七頁。23MnCrNiMo鋼板條狀馬氏體和下貝氏體的相結(jié)合的整和組織

第十八頁，共三十七頁。5.3.4.貝氏體形態(tài)的多樣性上、下貝氏體是各學(xué)派都接受的傳統(tǒng)的貝氏體分類。其他貝氏體形態(tài)名稱較多，諸如無碳貝氏體、粒狀貝氏體、準(zhǔn)貝氏體、逆貝氏體、柱狀貝氏體、特殊下貝氏體、粒狀組織等，以及近年來發(fā)現(xiàn)的類馬氏體形貌的貝氏體，如正三角型貝氏體、“N”貝氏體、蝴蝶型貝氏體等。它們可能都是典型貝氏體的變態(tài)。貝氏體組織形態(tài)的多樣性說明了貝氏體相變的極其復(fù)雜性。第十九頁，共三十七頁。5.3.5.貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)貝氏體鐵素體是由更小的“亞單元”組成。亞單元通常在已經(jīng)形成的鐵素體端部附近形核，通過縱向伸長與增厚的方式長大。亞單元長大受阻時，再激發(fā)形核，在鐵素體板條頂部的側(cè)面（上貝氏體）或鐵素體針的頂端（下貝氏體）形成新的亞單元核心。亞單元重復(fù)形核長大構(gòu)成了貝氏體中鐵素體的形核長大過程。第二十頁，共三十七頁。SEM60Si2CrV鋼下貝氏體片和內(nèi)部的亞單元形貌第二十一頁，共三十七頁。圖5—7貝氏體的亞單元示意圖

a上貝氏體亞單元b.下貝氏體亞單元

第二十二頁，共三十七頁。STMFe-0.5C-3.3Mn上貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)500nm第二十三頁，共三十七頁。下貝氏體的精細(xì)亞結(jié)構(gòu)

一般認(rèn)為，下貝氏體片條由亞單元組成。對Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si鋼的下貝氏體的觀察表明，下貝氏體條片由亞片條組成，亞片條由亞單元組成。亞單元相互平行，近似于平行四邊形。如圖。采用隧道掃描顯微鏡，分析發(fā)現(xiàn)，在下貝氏體鐵素體內(nèi)部存在亞單元，如圖。Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si鋼的下貝氏體第二十四頁，共三十七頁。STMFe-1.0C-4.0Cr-2.0Si鋼的下貝氏體的精細(xì)亞單元，亞單元為四邊形。第二十五頁，共三十七頁。中碳Mn-Si鋼貝氏體鐵素體的亞片條，高分辨電鏡（HREM)形貌。A)明場像，b)暗場像孿晶亞單元也是四邊形第二十六頁，共三十七頁。貝氏體中的孿晶近年來有些學(xué)者發(fā)現(xiàn)，貝氏體鐵素體片條由5～30nm細(xì)小孿晶組成，貝氏體鐵素體亞片條就是細(xì)小的精細(xì)孿晶，各亞片條之間存在孿晶關(guān)系。第二十七頁，共三十七頁。孿晶的發(fā)現(xiàn)對切變學(xué)派是驚喜，對于擴(kuò)散學(xué)派是個震驚。

擴(kuò)散學(xué)派不承認(rèn)貝氏體中存在孿晶。方鴻生認(rèn)為：下貝氏體近似圓片狀，由亞片條組成，亞片條又由亞單元組成，亞單元由更小的超亞單元組成。

第二十八頁，共三十七頁。Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr下貝氏體掃描隧道顯微鏡（STM）形貌：浮凸。第二十九頁，共三十七頁。Fe-0.2C-2.5Mn-1.5Si-0.6Cr下貝氏體的原子力顯微鏡（AFM)形貌：貝氏體亞單元浮凸。高度2～3nm,寬度約60～80nm.指出：浮凸為帳篷狀。第三十頁，共三十七頁。較高密度的位錯亞結(jié)構(gòu)

貝氏體中的位錯密度不如馬氏體中那樣高，但也有較高密度的位錯亞結(jié)構(gòu)，如圖5－11所示。有的認(rèn)為貝氏體亞單元內(nèi)部有較高密度的位錯，ρ＝1010cm－2。鐵素體的位錯密度與溫度的關(guān)系第三十一頁，共三十七頁。P20鋼中下貝氏體的TEM像，較高密度的位錯亞結(jié)構(gòu)第三十二頁，共三十七頁。貝氏體鐵素體與殘留奧氏體的取向關(guān)系

貝氏體中往往存在殘留奧氏體，在無碳化物貝氏體中，室溫下還保留大量殘余奧氏體，在粒狀貝氏體中存在M/A島，在條片狀貝氏體鐵素體間存在奧氏體薄膜。研究表明，貝氏體鐵素體和奧氏體之間同時存在K-S關(guān)系和N-W關(guān)系。如圖所示。第三十三頁，共三十七頁。具有K-S關(guān)系的貝氏體鐵素體和奧氏體的高分辨點(diǎn)陣像像第三十四頁，共三十七頁。5.3.7貝氏體的本質(zhì)和定義貝氏體本質(zhì)上是貝氏體鐵素體和θ－滲碳體（或ε－碳化物）的有機(jī)結(jié)合的整合組織。組織中常夾雜著殘余奧氏體、馬氏體等相。組成相較多，形態(tài)多變。在較高溫度區(qū)形成上貝氏體，在”鼻溫”以下的較低溫度區(qū)域形成下貝氏體。二者在組織上的主要區(qū)別，一是貝氏體鐵素體的形態(tài)差異，二是碳化物的形態(tài)和析出的位置不同。

第三十五頁，共三十七頁。貝氏體的定義：

鋼中的貝氏體是過冷奧氏體的中溫過渡性轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，它以貝氏體鐵素體為基體、同時可能存在滲碳體或ε－碳化物、殘留奧氏體、馬氏體等相，貝氏體鐵素體由亞片條、亞單元、較高密度位錯等亞結(jié)構(gòu)組成，這種整合組織稱為貝氏體。第三十六頁，共三十七頁。內(nèi)容總結(jié)5.1貝氏體的組織結(jié)構(gòu)。1.由于Si、Al不