固態(tài)相變第四章

固態(tài)相變第四章第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)貝氏體組織形態(tài)和晶體學(xué)一.無碳化物貝氏體P149在靠近BS的溫度處形成這種貝氏體，是由F+A組成。在A晶界上形成了F核后，向晶內(nèi)一側(cè)成束長大，形成的平行的板條束，條間為富碳的A，板條寬度隨轉(zhuǎn)變溫度下降而變窄。繼續(xù)冷卻，A可能轉(zhuǎn)變?yōu)镸、P、B(其他類型)或保留至室溫。F條形成時(shí)在拋光表面會形成浮凸.BF與A的位向關(guān)系為K-S關(guān)系，慣習(xí)面為{111}A。第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五二.上貝氏體(B上)B上在B轉(zhuǎn)變的較高溫度區(qū)域內(nèi)形成，對于中、高碳鋼。

此溫度約在350550℃區(qū)間。組織為(F+碳化物)的二相混合物。光鏡下為羽毛狀電鏡下為一束平行的自A晶界長入晶內(nèi)的F條。束內(nèi)F有小位向差，束間有大角度差，與M板條相近。碳化物分布在鐵素體條間，隨A中含碳量增高，其形態(tài)由粒狀向鏈狀甚至桿狀發(fā)展。BF內(nèi)亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)，慣習(xí)面為{111}A，與A之間的位向接近K-S關(guān)系，碳化物慣習(xí)面為{227}A，與A有確定位向關(guān)系。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五三.下貝氏體（B下）在B轉(zhuǎn)變的低溫轉(zhuǎn)變區(qū)形成，大致在350℃，組織為(F+碳化物)的二相混合物。F的形態(tài)與A碳含量有關(guān):碳量低時(shí)呈板條狀。碳量高時(shí)，呈片狀。片內(nèi)存在細(xì)小碳化物，呈短桿狀與F的長軸成55-60度，成分為Fe3C或Fe2-3C。區(qū)分哪些在光鏡下觀察？哪些在電鏡下觀察？第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五四.粒狀貝氏體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。其形態(tài)為F基體上分布著小島狀的A。富碳的A小島在隨后的冷卻過程中有三種可能:◆分解為F與碳化物;◆轉(zhuǎn)變?yōu)镸;◆以A態(tài)保留至室溫。第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)貝氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)一.貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線與珠光體轉(zhuǎn)變不同。貝氏體等溫轉(zhuǎn)變不能繼續(xù)到終了。根據(jù)貝氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)曲線，可作出等溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)圖，如圖。可見，此動力學(xué)圖也呈C形。轉(zhuǎn)變在BS溫度以下才能實(shí)行，轉(zhuǎn)變速度先增后減。近年來，由于測試靈敏度的提高，人們發(fā)現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變的C曲線是由二個(gè)獨(dú)立的曲線，即上貝氏體轉(zhuǎn)變和下貝氏體轉(zhuǎn)變合并而成，如圖。第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五

二.轉(zhuǎn)變時(shí)碳的擴(kuò)散

有研究測得了不同碳含量的鋼在某一溫度下貝氏體等溫轉(zhuǎn)

變動力學(xué)曲線以及與之對應(yīng)的奧氏體點(diǎn)陣常數(shù)的變化，即

奧氏體碳含量的變化。碳含量=0.48%在等溫轉(zhuǎn)變孕育期期間,奧氏體的碳含量已經(jīng)有了明顯的提高,這意味著在奧氏體中已出現(xiàn)了局部小范圍的低碳區(qū),為形成低碳的貝氏體鐵素體作好了準(zhǔn)備。隨貝氏體轉(zhuǎn)變的進(jìn)行,奧氏體碳含量不斷升高.孕育期第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五碳含量=1.18%在孕育期及轉(zhuǎn)變初期,奧氏體碳含量基本不變,以后隨著轉(zhuǎn)變的進(jìn)行,奧氏體碳含量顯著下降,這是因?yàn)樽詩W氏體中析出了碳化物.孕育期第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五碳含量=1.39%在孕育期,奧氏體碳含量就有了明顯的下降,這表明,等溫一開始就自奧氏體析出了碳化物.

貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，由于溫度較高，會存在碳原子的擴(kuò)散。根據(jù)基體碳含量不同，擴(kuò)散情況不同。孕育期第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五三.影響貝氏體轉(zhuǎn)變的動力學(xué)的主要因素1.碳含量的影響A中碳含量的增加，轉(zhuǎn)變時(shí)需擴(kuò)散的原子量增加，轉(zhuǎn)變速度下降。2.奧氏體晶粒大小和奧氏體化溫度的影響奧氏體晶粒越大，晶界面積越少，形核部位越少,孕育期越長,貝氏體轉(zhuǎn)變速度下降;奧氏體化溫度越高，奧氏體化時(shí)間越長，轉(zhuǎn)變速度先降后增。ΔG=-ΔGV+Vφ+ΣГ第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)及轉(zhuǎn)變機(jī)制一.貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)貝氏體轉(zhuǎn)變可有三種可能:(1)奧氏體分解為平衡濃度的α+Fe3C，即γ→α+Fe3C(2)奧氏體先析出先共析鐵素體，即γ→α+γ1,γ1在隨后的冷卻過程中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變.(3)奧氏體以馬氏體相變方式先形成同成分的α’(過飽和)，然后α’分解成Fe3C及低飽和度α’’，即γ→α’(過飽和)，α’→α’’+Fe3C相變驅(qū)動力最大以切變方式進(jìn)行，驅(qū)動力為180J/mol，而在BS時(shí)相變的阻力在600J/mol以上計(jì)算表明，后兩種情況不可能，即(2)、(3)中的γ1和α‘都是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，最終要分解為平衡相α和Fe3C第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五二、貝氏體轉(zhuǎn)變過程

1.無碳化物貝氏體(高溫范圍轉(zhuǎn)變)，組織為F+A(富碳).貧碳區(qū)F形核碳向A中擴(kuò)散可遠(yuǎn)離界面溫度高碳越過界面擴(kuò)散可至平衡濃度CF長大F繼續(xù)形核

A富化析出滲碳體在繼續(xù)冷卻或保溫過程中A也能發(fā)生轉(zhuǎn)變，成為P、M、其它類型B或保留至室溫成為殘余奧氏體AR第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五2.上貝氏體轉(zhuǎn)變(中溫范圍轉(zhuǎn)變，在350550℃之間)，組織為F+Fe3C.貧碳區(qū)F形核C溫度較高碳越過界面擴(kuò)散可至平衡濃度碳不能遠(yuǎn)程擴(kuò)散界面堆積析出Fe3CF長大呈羽毛狀上貝氏體的轉(zhuǎn)變速度受碳在A中擴(kuò)散控制第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五3下貝氏體轉(zhuǎn)變(低溫范圍轉(zhuǎn)變，低于350℃)

貧碳區(qū)F形核碳過飽和溫度低碳不能越過界面在F內(nèi)部擴(kuò)散F長大一定晶面上析出Fe3C，降低能量下貝氏體轉(zhuǎn)變速度受碳在F中的擴(kuò)散所控制第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五珠光體、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)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α+Fe3Cα+Fe3C或ε-Fe2-3Cα'第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)貝氏體的力學(xué)性能P236一.貝氏體的強(qiáng)度(硬度)貝氏體的強(qiáng)度隨形成溫度的降低而提高,如圖。貝氏體的硬度與形成溫度的關(guān)系與此相似.

影響強(qiáng)度的因素：F條(片)的粗細(xì)(2)碳化物質(zhì)點(diǎn)的大小與分布(3)F的過飽和度，位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)密度第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五形成溫度越低，條(片)越細(xì)，強(qiáng)度越高原因：F條(片)越細(xì)，晶界越多，貝氏體強(qiáng)度越高形成溫度愈低時(shí)，碳化物顆粒愈小、越多，強(qiáng)度越高原因：根據(jù)彌散強(qiáng)化理論，碳化物顆粒愈小，分布越彌散，貝氏體強(qiáng)度越高。下貝氏體中碳化物顆粒小，顆粒量多，故下貝氏體強(qiáng)度高于上貝氏體。形成溫度低時(shí)，過飽和度增加，強(qiáng)度增高原因：

貝氏體形成溫度低，碳原子不易通過界面擴(kuò)散，F(xiàn)的過飽和度隨之增加，位錯(cuò)密度增加，強(qiáng)度增加。

因此，貝氏體形成溫度越低，強(qiáng)度越高。第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五二.貝氏體的韌性在350℃以上時(shí)，組織中大部分為上貝氏體時(shí)，沖擊韌性會大大下降，如圖。原因：脆性Fe3C分布于F條間，造成脆性通道;(2)上貝氏體的有效晶粒直徑遠(yuǎn)大于下貝氏體。上貝氏體由彼此平行的F條構(gòu)成，好似一個(gè)晶粒，而下貝氏體鐵素體片彼此位向差很大,能看作一個(gè)晶粒的部位尺寸很小上貝氏體上貝氏體第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五合金元素CSiMnCr含量（重量%）0.410.30.650.9540Cr鋼的化學(xué)成分AC1=723+25Si-7Mn+15Cr+40Mo+15Ni+30W+50V(℃)AC3=854-180C+44Si-14Mn-1.7Cr-17.8Ni(℃)

判定40Cr不同溫度淬火后的組織。淬火溫度/℃組織720750770790810習(xí)題第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五

亞共析鋼不同溫度加熱、淬火后的硬度變化根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式AC1=742℃AC3=783℃答案

第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五

20鋼,940℃加熱，淬冰鹽水組織：MＴ12鋼,780℃加熱，淬火組織：M+Fe3C第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期五T8鋼,780℃加熱，淬冰鹽水組織：MT8鋼,1100℃加熱，淬冰鹽水