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1、第五章贝氏体转变第五章贝氏体转变第一页，本课件共有64页5.1 贝氏体的形成特点及其组织形态贝氏体的形成特点及其组织形态 由由由由于于于于转转转转变变变变温温温温度度度度的的的的不不不不同同同同，贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体有有有有以以以以下下下下几几几几种种种种形形形形态态态态：上上上上贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体、下下下下贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体、粒粒粒粒状状状状贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体、无无无无碳碳碳碳化化化化物物物物贝贝贝贝氏氏氏氏体、柱状贝氏体。体、柱状贝氏体。体、柱状贝氏体。体、柱状贝氏体。第二页，本课件共有64页一 上贝氏体（B上）上上上上贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体是是是是在在在在贝贝贝贝
2、氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变区区区区的的的的较较较较上上上上部部部部的的的的温温温温度度度度范范范范围围围围(550550350350)内内内内形形形形成的贝氏体。又称为成的贝氏体。又称为成的贝氏体。又称为成的贝氏体。又称为高温贝氏体。高温贝氏体。高温贝氏体。高温贝氏体。1.1.1.1.上贝氏体的组成上贝氏体的组成上贝氏体的组成上贝氏体的组成 上贝氏体是由铁素体和碳化上贝氏体是由铁素体和碳化上贝氏体是由铁素体和碳化上贝氏体是由铁素体和碳化物（主要为渗碳体）组成的二物（主要为渗碳体）组成的二物（主要为渗碳体）组成的二物（主要为渗碳体）组成的二相非层片状混合物。相非层片状混合物。相非层片状混合
3、物。相非层片状混合物。2.2.2.2.上贝氏体形成温度上贝氏体形成温度上贝氏体形成温度上贝氏体形成温度 上贝氏体在贝氏体转变的较高上贝氏体在贝氏体转变的较高上贝氏体在贝氏体转变的较高上贝氏体在贝氏体转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳温度区域内形成，对于中、高碳温度区域内形成，对于中、高碳温度区域内形成，对于中、高碳钢，此温度约在钢，此温度约在钢，此温度约在钢，此温度约在550550550550350350350350温度区温度区温度区温度区间，奥氏体转变为上贝氏体。间，奥氏体转变为上贝氏体。间，奥氏体转变为上贝氏体。间，奥氏体转变为上贝氏体。第三页，本课件共有64页B上上:550350;4
4、045HRC;B上上=过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状+Fe3C细条状细条状过饱和碳过饱和碳-Fe条状条状 Fe3C细条状细条状羽毛状羽毛状第四页，本课件共有64页 3.3.3.3.上贝氏体形态特征上贝氏体形态特征 （1 1 1 1）上贝氏体光学显微镜下的特征为）上贝氏体光学显微镜下的特征为）上贝氏体光学显微镜下的特征为）上贝氏体光学显微镜下的特征为羽毛状羽毛状羽毛状羽毛状 上上上上贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体中中中中的的的的铁铁铁铁素素素素体体体体多多多多数数数数呈呈呈呈条条条条状状状状，自自自自奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶界界界界的的的的一一一一侧侧侧侧或或或或两两两两侧侧侧侧向向向向奥奥奥
5、奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶内内内内伸伸伸伸展展展展，渗渗渗渗碳碳碳碳体体体体分分分分布布布布于于于于铁铁铁铁素体条之间。素体条之间。素体条之间。素体条之间。从整体上看呈羽毛状。从整体上看呈羽毛状。从整体上看呈羽毛状。从整体上看呈羽毛状。第五页，本课件共有64页（2 2 2 2）电电电电子子子子显显显显微微微微镜镜镜镜下下下下的特征的特征的特征的特征 为一束平行的自为一束平行的自为一束平行的自为一束平行的自奥氏体晶界长入晶奥氏体晶界长入晶奥氏体晶界长入晶奥氏体晶界长入晶内的铁素体条。束内的铁素体条。束内的铁素体条。束内的铁素体条。束内铁素体有小位向内铁素体有小位向内铁素体有小位向内铁素体有小位向
6、差，束间有大角度差，束间有大角度差，束间有大角度差，束间有大角度差，铁素体条与马差，铁素体条与马差，铁素体条与马差，铁素体条与马氏体板条相近。碳氏体板条相近。碳氏体板条相近。碳氏体板条相近。碳化物分布在铁素体化物分布在铁素体化物分布在铁素体化物分布在铁素体条间，随奥氏体中条间，随奥氏体中条间，随奥氏体中条间，随奥氏体中含碳量增高，其形含碳量增高，其形含碳量增高，其形含碳量增高，其形态由粒状向链状甚态由粒状向链状甚态由粒状向链状甚态由粒状向链状甚至杆状发展至杆状发展至杆状发展至杆状发展 。第六页，本课件共有64页 （3 3）上贝氏体中的铁素体）上贝氏体中的铁素体 铁铁素素体体呈呈大大致致平平行行
7、的的成成束束的的板板条条状状，条条与与条条间间的的位位向向差差大大约约为为6 61818。板板条条的的宽宽度度随随温温度度下下降降而而变变细细，铁铁素素体体中中含含碳碳量量处处于于过过饱和状态但接近于平衡态浓度。饱和状态但接近于平衡态浓度。（4 4）上贝氏体中的碳化物）上贝氏体中的碳化物 碳碳化化物物为为渗渗碳碳体体，呈呈断断续续的的、短短杆杆状状分分布布于于铁铁素素体体板板条条之之间间，其其主主轴轴方方向向与与铁铁素素体体板板条条方方向向平平行行，呈呈非非层层片片状状。随随温温度度下下降降，渗渗碳碳体体更细。更细。第七页，本课件共有64页第八页，本课件共有64页 （5 5）上贝氏体中的亚结构
8、）上贝氏体中的亚结构 铁铁素素体体内内亚亚结结构构为为位位错错（位位错错缠缠结结），密密度度约为约为10108 810109 9cmcm-2-2。（6 6）上贝氏体的形态还与形成温度有关）上贝氏体的形态还与形成温度有关 随随温温度度的的下下降降，铁铁素素体体板板条条变变细细，渗渗碳碳体更细，组织外形由羽毛状变的不规则。体更细，组织外形由羽毛状变的不规则。（7 7）惯习面和位向关系）惯习面和位向关系 铁素体的惯习面为铁素体的惯习面为111111A A，与奥氏体之间，与奥氏体之间的位向接近的位向接近K-SK-S关系，关系，碳化物惯习面为碳化物惯习面为227227 A A，与奥氏体有确定位向关系。，
9、与奥氏体有确定位向关系。第九页，本课件共有64页 二 下贝氏体（B下）下下贝贝氏氏体体是是在在贝贝氏氏体体转转变变区区的的下下部部的的温温度度范范围围(350230)内内形形成成的的贝贝氏氏体体。又又称称为为低低温贝氏体。温贝氏体。1.1.下贝氏体的组成下贝氏体的组成 由由铁铁素素体体和和碳碳化化物物（为为-FexCFexC）组组成成的的二二相非层片状混合物。相非层片状混合物。2.2.下贝氏体形成温度下贝氏体形成温度 在贝氏体转变的低温转变区形成，大致在贝氏体转变的低温转变区形成，大致在在350350（共析钢在（共析钢在350350MsMs温度区间），奥温度区间），奥氏体转变为下贝氏体。氏体转
10、变为下贝氏体。第十页，本课件共有64页B下下:350230;5060HRC;B下下=过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状+FexC细片状细片状过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状FexC细片状细片状针叶状针叶状第十一页，本课件共有64页 3.3.3.3.下贝氏体形态特征下贝氏体形态特征下贝氏体形态特征下贝氏体形态特征 （1 1 1 1）下贝氏体光学显微镜下的特征）下贝氏体光学显微镜下的特征）下贝氏体光学显微镜下的特征）下贝氏体光学显微镜下的特征 在在在在低低低低碳碳碳碳钢钢钢钢（低低低低碳碳碳碳低低低低合合合合金金金金钢钢钢钢）中中中中，下下下下贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体呈呈呈呈板板板板条条条条状状
11、状状，与与与与板板板板条条条条马马马马氏氏氏氏体体体体相相相相似似似似。在在在在高高高高碳碳碳碳钢钢钢钢中中中中，大大大大量量量量的的的的在在在在奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒内内内内部部部部沿沿沿沿某某某某些些些些晶晶晶晶面面面面单单单单独独独独的的的的或或或或成成成成堆堆堆堆的的的的长长长长成成成成竹竹竹竹叶叶叶叶状状状状（黑黑黑黑色色色色片片片片状状状状或或或或针针针针状状状状），立立立立体体体体形形形形态态态态呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。第十二页，本课件共有64页 （2
12、 2）下贝氏体）下贝氏体）下贝氏体）下贝氏体电子显微镜下的电子显微镜下的电子显微镜下的电子显微镜下的特征特征特征特征 下贝氏体中下贝氏体中下贝氏体中下贝氏体中铁素体针一边较铁素体针一边较铁素体针一边较铁素体针一边较为平直，碳化物为平直，碳化物为平直，碳化物为平直，碳化物呈细片状或颗粒呈细片状或颗粒呈细片状或颗粒呈细片状或颗粒状分布在铁素体状分布在铁素体状分布在铁素体状分布在铁素体针内，排列呈行，针内，排列呈行，针内，排列呈行，针内，排列呈行，并与铁素体针长并与铁素体针长并与铁素体针长并与铁素体针长轴方向呈轴方向呈轴方向呈轴方向呈5555555560606060夹角。夹角。夹角。夹角。第十三页，
13、本课件共有64页 （3 3 3 3）下贝氏体中的铁素体）下贝氏体中的铁素体）下贝氏体中的铁素体）下贝氏体中的铁素体 铁铁素素体体的的形形态态与与奥奥氏氏体体碳碳含含量量有有关关：碳碳量量低低时时呈呈板板条条状状。碳碳量量高高时时，呈呈片片状状。铁铁素素体体呈呈竹竹叶叶状状（黑黑色色片片状状或或针针状状），铁铁素素体体中中含含碳碳量量处处于于过过饱饱和和状态且过饱和度随温度下降而升高。状态且过饱和度随温度下降而升高。（4 4）下贝氏体中的碳化物）下贝氏体中的碳化物）下贝氏体中的碳化物）下贝氏体中的碳化物 铁铁铁铁素素素素体体体体片片片片内内内内存存存存在在在在细细细细小小小小碳碳碳碳化化化化物物
14、物物，碳碳碳碳化化化化物物物物为为为为-FexCFexC，上上部部为为渗渗碳碳体体-FexCFexC，呈呈细细片片状状或或颗颗粒粒状状分分布布于于铁铁素素体体片片内内。其其方方向向(短短杆杆状状)与与与与铁铁铁铁素素素素体体体体的的的的长长长长轴轴轴轴成成成成55-6055-60度。随温度下降，度。随温度下降，-FexC-FexC-FexC-FexC更细。更细。更细。更细。（5 5）下贝氏体中的亚结构）下贝氏体中的亚结构）下贝氏体中的亚结构）下贝氏体中的亚结构 位错（位错缠结），密度约为比上贝氏体高，没有孪位错（位错缠结），密度约为比上贝氏体高，没有孪位错（位错缠结），密度约为比上贝氏体高，没
15、有孪位错（位错缠结），密度约为比上贝氏体高，没有孪晶。晶。晶。晶。第十四页，本课件共有64页三 无碳化物贝氏体 1.1.形成温度形成温度 无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体是低碳钢在贝氏体是低碳钢在贝氏体是低碳钢在贝氏体是低碳钢在贝氏体转变区的最上部，转变区的最上部，转变区的最上部，转变区的最上部，在靠近在靠近在靠近在靠近B B B BS S S S的温度处形的温度处形的温度处形的温度处形成的贝氏体。成的贝氏体。成的贝氏体。成的贝氏体。右图为右图为右图为右图为30CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiA 钢，钢，钢，钢，450450450
16、450等温等温等温等温20S,20S,20S,20S,无碳化无碳化无碳化无碳化物贝氏体组织物贝氏体组织物贝氏体组织物贝氏体组织,100100100100第十五页，本课件共有64页 2.2.2.2.组织形态组织形态 无无无无碳碳碳碳化化化化物物物物贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体是是是是一一一一种种种种由由由由板板板板条条条条状状状状铁铁铁铁素素素素体体体体构构构构成成成成的的的的单相组织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。单相组织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。单相组织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。单相组织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。板板条条状状铁铁素素体体是是在在奥奥氏氏体体晶晶界界上上形形成成了
17、了铁铁素素体体核核后后，自自奥奥氏氏体体晶晶界界向向晶晶内内一一侧侧成成束束向向晶晶内内平平行行生生长长，形形成成的的平平行行的的板板条条束束，板板条条状状铁铁素素体体之之间间没没有有碳碳化化物物析析出出，板板条条间间为为富富碳碳的的奥奥氏氏体体，板板条条宽宽度度随随转转变变温温度度下下降降而而变变窄窄。继继续续冷冷却却，奥奥氏氏体体可可能能转转变变为为马马氏氏体体、珠珠光光体体，贝贝氏氏体体(其其其其他他他他类类类类型型型型)或或或或保保保保留留留留至至至至室室室室温温温温。铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸。铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸。铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸
18、。铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸。无碳化物贝氏体与奥氏体的位向关系为无碳化物贝氏体与奥氏体的位向关系为无碳化物贝氏体与奥氏体的位向关系为无碳化物贝氏体与奥氏体的位向关系为K-SK-S关系，关系，惯习面为惯习面为111111111111A A A A。亚结构为位错。亚结构为位错。亚结构为位错。亚结构为位错。第十六页，本课件共有64页四 粒状贝氏体 1.1.形成温度形成温度形成温度形成温度 低低低低、中中中中碳碳碳碳及及及及其其其其合合合合金金金金钢钢钢钢在在在在上上上上贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变区区区区的的的的上上上上部部部部，B BS S S S以以以以下下下下。在在在在
19、一一一一定定定定的的的的冷冷冷冷速速速速范范范范围围围围内内内内（如如如如热热热热扎扎扎扎后后后后空空空空冷冷冷冷或或或或正正正正火火火火）连连连连续续续续冷冷冷冷却却却却得得得得到到到到的的的的，组组组组织织织织为为为为铁铁铁铁素素素素体体体体和和和和奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体的的的的二二二二相混合物。相混合物。相混合物。相混合物。第十七页，本课件共有64页2.2.组织特征组织特征 大块状或针状；其形态为铁素体基体内沿大块状或针状；其形态为铁素体基体内沿一定方向分布一些小岛，小岛为富碳的奥氏一定方向分布一些小岛，小岛为富碳的奥氏体，呈颗粒状或长条状。富碳的奥氏体小岛体，呈颗粒状或长条状。富碳的
20、奥氏体小岛在随后的冷却过程中有三种可能：部分或全在随后的冷却过程中有三种可能：部分或全部分解为铁素体和碳化物；部分转变为马氏部分解为铁素体和碳化物；部分转变为马氏体，形成奥氏体和马氏体双相组织；全部保体，形成奥氏体和马氏体双相组织；全部保留为残余奥氏体。留为残余奥氏体。第十八页，本课件共有64页第十九页，本课件共有64页反常贝氏体组织n n产生于过共析钢中，形成温度在产生于过共析钢中，形成温度在产生于过共析钢中，形成温度在产生于过共析钢中，形成温度在350350稍上。领先相为稍上。领先相为稍上。领先相为稍上。领先相为Fe3CFe3C。n n左下图为左下图为左下图为左下图为1 1.34%C34%
21、C钢在钢在550550等温等温等温等温1S1S的组织的组织的组织的组织第二十页，本课件共有64页柱状贝氏体n n产生于高碳及其合金钢产生于高碳及其合金钢产生于高碳及其合金钢产生于高碳及其合金钢中，在贝氏体转变的较中，在贝氏体转变的较中，在贝氏体转变的较中，在贝氏体转变的较低温度转变区形成。柱低温度转变区形成。柱低温度转变区形成。柱低温度转变区形成。柱状贝氏体中的铁素体呈状贝氏体中的铁素体呈状贝氏体中的铁素体呈状贝氏体中的铁素体呈放射状，碳化物沿一定放射状，碳化物沿一定放射状，碳化物沿一定放射状，碳化物沿一定方向分布排列，与下贝方向分布排列，与下贝方向分布排列，与下贝方向分布排列，与下贝氏体相似
22、。柱状贝氏体氏体相似。柱状贝氏体氏体相似。柱状贝氏体氏体相似。柱状贝氏体不产生表面浮凸。不产生表面浮凸。不产生表面浮凸。不产生表面浮凸。第二十一页，本课件共有64页B、B、B 日日本本的的大大森森在在研研究究低低碳碳低低合合金金高高强强钢钢时时发发现现，在在某某些些钢钢中中的的贝贝氏氏体体可可以以明明显显地地分分为为三三类类，分分别别把把这这三三类类B B称称为为第第一一类类、第第二二类类和和第第三三类类贝贝氏氏体体，并用并用B、B、B分别表示。分别表示。B约在约在600500之间形成，无碳化物析出；之间形成，无碳化物析出；B约约在在500450之之间间形形成成，碳碳化化物物在在F之之间间析析
23、出；出；B约约在在450Ms之之间间形形成成，碳碳化化物物分分布布在在F内内部。部。第二十二页，本课件共有64页低碳低合金钢中贝氏体基本形态示意图第二十三页，本课件共有64页5.2 贝氏体转变理论一一 转变热力学转变热力学钢中过冷奥氏体转变为贝氏体，必须满足：G=GB-G0贝氏体转变属于半扩散型相变，除新相表面能S外，还有母相与新相比容不同产生的应变能和维持两相共格关系的弹性应变能V，则贝氏体形成时系统自由能也可以表示为：G=Vgv+S+V0GTT0B0Ms图13-1GpGBGGBsA1Ar1第二十四页，本课件共有64页n n 与马氏体相变比较，贝氏体转变时碳的扩散降低了 相的过饱和含碳量，弹
24、性应变能相的过饱和含碳量，弹性应变能VV减小；碳的脱溶使贝氏体与奥氏体的比容差降低，相变时由于体积变化引起的应变能减小，使相的自由能降低，相的自由能降低，新相与母相自由能差新相与母相自由能差GG增加，相变驱动力增大，因此增加，相变驱动力增大，因此贝氏体转变开始温度贝氏体转变开始温度BsBs在在MsMs之上。之上。n n 另外，与珠光体转变相比，贝氏体形成时 相的过饱和程度比珠光体 相的过饱和程度大，新相与母相的弹性应变能VV比珠光体转变时的弹性应变能比珠光体转变时的弹性应变能V大，贝氏体转变开始温度大，贝氏体转变开始温度BsBs在PsPs之下。因此，贝氏体转变的开始温度介于MsMs和和PsPs
25、之间。第二十五页，本课件共有64页二二 B转变特征转变特征 贝氏体转变兼有珠光体和马氏体转变的特征，贝氏体转变兼有珠光体和马氏体转变的特征，又有其独特之处，如下：又有其独特之处，如下：n n贝氏体转变温度范围（贝氏体转变温度范围（B Bs sB Bf f）n n贝氏体转变产物贝氏体转变产物n n贝氏体转变通过形核和长大进行的贝氏体转变通过形核和长大进行的n n贝氏体转变的不完全性贝氏体转变的不完全性n n贝氏体转变的扩散性贝氏体转变的扩散性n n贝氏体转变的晶体学特征贝氏体转变的晶体学特征n n贝氏体中铁素体也为碳过饱和固溶体贝氏体中铁素体也为碳过饱和固溶体第二十六页，本课件共有64页1贝氏体
26、转变温度范围（BS Bf）贝氏体转变贝氏体转变温度在温度在A A1 1 1 1以下以下以下以下，M M M MS S以上，有一转变的以上，有一转变的以上，有一转变的以上，有一转变的上限温度上限温度上限温度上限温度B B B BS S S S和下限和下限和下限和下限温度温度温度温度B B B Bf f f f，过冷奥氏，过冷奥氏，过冷奥氏，过冷奥氏体必须冷到体必须冷到体必须冷到体必须冷到B B B BS S以下以下以下以下才能发生贝氏体才能发生贝氏体才能发生贝氏体才能发生贝氏体转变。碳钢的转变。碳钢的转变。碳钢的转变。碳钢的B B B BS S S S约约约约为为为为550550550550左右
27、。左右。左右。左右。第二十七页，本课件共有64页 2、贝氏体转变产物、贝氏体转变产物 一般地，贝氏体转变产物为铁素体相与碳化物的二相混合物，为非层片状组织。铁素体相形态类似于马氏体而不同于珠光体中的铁素体。贝氏体形态及贝氏体中碳化物的形态与分布是随温度而变化的。随温度的下降，奥氏体分别转变为无碳化物贝氏体、上贝氏体、下贝氏体。上贝氏体中碳化物为渗碳体，分布于铁素体板条间。下贝氏体中碳化物为-FexC，分布于铁素体片内。第二十八页，本课件共有64页 3 3、贝氏体转变通过形核和长大方式进行、贝氏体转变通过形核和长大方式进行 贝氏体转变是一个形核和长大过程，等温转变动力学曲线是S形，等温转变动力学
28、图是C形。等温转变动力学图是由上贝氏体的等温转变动力学图和下贝氏体的等温转变动力学图合并而成。贝氏体转变是奥氏体分解、有孕育期和领先相。领先相为铁素体，贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控制。上贝氏体长大速度取决于碳在奥氏体中的扩散，下贝氏体长大速度取决于碳在铁素体中的扩散。贝氏体转变比马氏体转变慢。说明中温转变是两种不同机制的转变。第二十九页，本课件共有64页 4、贝氏体转变的不完全性、贝氏体转变的不完全性 与珠光体转变不同，贝氏体转变一般不能进行彻底，在贝氏体转变开始后，经过一段时间形成一定数量的贝氏体后，贝氏体转变会停下来。转变温度愈接近Bs点，能够形成的贝氏体愈少。5、贝氏体转变的扩散性、
29、贝氏体转变的扩散性 贝氏体转变形成高碳相和低碳相，故有碳原子扩散，但合金元素和铁原子不扩散。第三十页，本课件共有64页6、贝氏体转变的晶体学特征、贝氏体转变的晶体学特征 贝氏体形成时，具有切变共格性和表面浮凸现象，贝氏体形成时，具有切变共格性和表面浮凸现象，贝氏体形成时，具有切变共格性和表面浮凸现象，贝氏体形成时，具有切变共格性和表面浮凸现象，新相贝氏体与母相奥氏体间存在晶体学关系，位向关新相贝氏体与母相奥氏体间存在晶体学关系，位向关新相贝氏体与母相奥氏体间存在晶体学关系，位向关新相贝氏体与母相奥氏体间存在晶体学关系，位向关系和惯习面接近于马氏体。贝氏体中铁素体的形成是系和惯习面接近于马氏体。
30、贝氏体中铁素体的形成是系和惯习面接近于马氏体。贝氏体中铁素体的形成是系和惯习面接近于马氏体。贝氏体中铁素体的形成是按马氏体转变机制进行的，切变形成浮凸。按马氏体转变机制进行的，切变形成浮凸。按马氏体转变机制进行的，切变形成浮凸。按马氏体转变机制进行的，切变形成浮凸。7、贝氏体中铁素体也为碳过饱和固溶体、贝氏体中铁素体也为碳过饱和固溶体 贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体中中中中铁铁铁铁素素素素体体体体的的的的碳碳碳碳含含含含量量量量一一一一般般般般均均均均为为为为过过过过饱饱饱饱和和和和，且且且且过过过过饱饱饱饱和和和和程程程程度度度度随随随随贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体形形形形成成成成温温温温度度度度的的
31、的的降降降降低低低低而而而而增增增增大大大大，但但但但低低低低于于于于马马马马氏体的过饱和度。氏体的过饱和度。氏体的过饱和度。氏体的过饱和度。总总总总之之之之，贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变的的的的某某某某些些些些特特特特征征征征与与与与珠珠珠珠光光光光体体体体相相相相似似似似，某某某某些方面又与马氏体相似。些方面又与马氏体相似。些方面又与马氏体相似。些方面又与马氏体相似。第三十一页，本课件共有64页三三 B转变动力学转变动力学n n1.B1.B等温转变动力学图等温转变动力学图n n 与与P P转变相同，贝氏体等温转变动力学转变相同，贝氏体等温转变动力学曲线也呈曲线也呈S S形，但与
32、珠光体转变不同，贝氏体形，但与珠光体转变不同，贝氏体等温转变不能继续到底。等温温度愈高，愈接等温转变不能继续到底。等温温度愈高，愈接近近BsBs点，等温转变量愈少。根据点，等温转变量愈少。根据B B转变动力转变动力学曲线，可作出等温转变动力学图。贝氏体转学曲线，可作出等温转变动力学图。贝氏体转变等温转变动力学图也呈变等温转变动力学图也呈C C形。转变在形。转变在B BS S温度温度以下才能实行，转变速度先增后减。以下才能实行，转变速度先增后减。B B等温转变等温转变动力学特点与动力学特点与P P转变相似。转变相似。第三十二页，本课件共有64页 共析碳钢等温转变动力学图共析碳钢等温转变动力学图共
33、析碳钢等温转变动力学图共析碳钢等温转变动力学图-贝氏体贝氏体贝氏体贝氏体转变与珠光体转变合并成一条转变与珠光体转变合并成一条转变与珠光体转变合并成一条转变与珠光体转变合并成一条C C C C曲线曲线曲线曲线 合金钢等温转变动力学图合金钢等温转变动力学图合金钢等温转变动力学图合金钢等温转变动力学图-贝贝贝贝氏体转变与珠光体转变已分离氏体转变与珠光体转变已分离氏体转变与珠光体转变已分离氏体转变与珠光体转变已分离 第三十三页，本课件共有64页第三十四页，本课件共有64页n2.B转变动力学特点转变动力学特点n n（1）形核长大过程，有孕育期；n n（2）转变速度比M慢的多；n n 贝氏体转变是奥氏体分
34、解、有孕育期和领先相贝氏体转变是奥氏体分解、有孕育期和领先相贝氏体转变是奥氏体分解、有孕育期和领先相贝氏体转变是奥氏体分解、有孕育期和领先相（铁素体），贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控（铁素体），贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控（铁素体），贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控（铁素体），贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控制（碳在铁素体内的脱溶）。上贝氏体长大速度取制（碳在铁素体内的脱溶）。上贝氏体长大速度取制（碳在铁素体内的脱溶）。上贝氏体长大速度取制（碳在铁素体内的脱溶）。上贝氏体长大速度取决于碳在奥氏体中的扩散，下贝氏体长大速度取决决于碳在奥氏体中的扩散，下贝氏体长大速度取决决于碳在奥氏体中的扩
35、散，下贝氏体长大速度取决决于碳在奥氏体中的扩散，下贝氏体长大速度取决于碳在铁素体中的扩散。于碳在铁素体中的扩散。于碳在铁素体中的扩散。于碳在铁素体中的扩散。n n（3 3）贝氏体转变的不完全性贝氏体转变的不完全性n n（4 4）可部分与）可部分与P P、M M转变重合。转变重合。第三十五页，本课件共有64页四四 贝氏体形成机理贝氏体形成机理n n特点：n n1.共格切变方式，有表面浮凸现象；n n2.转变之前A发生C的预扩散，形成贫碳区、富碳区；n n3.新相和母相A有一定的位向关系，在一定惯习面上形成；n n4.F形成时有碳化物析出。第三十六页，本课件共有64页贝氏体转变过程 （1 1）.贝
36、氏体转变的两个基本过程贝氏体转变的两个基本过程 贝氏体转变是一个形核和长大过程。贝氏体转贝氏体转变是一个形核和长大过程。贝氏体转变产物为铁素体相与碳化物的二相混合物，贝氏体变产物为铁素体相与碳化物的二相混合物，贝氏体转变包括铁素体的形成和碳化物析出两个基本过程。转变包括铁素体的形成和碳化物析出两个基本过程。领先相为铁素体。这两个基本过程决定了贝氏体的领先相为铁素体。这两个基本过程决定了贝氏体的两个基本组成相的形状、尺寸、分布。两个基本组成相的形状、尺寸、分布。第三十七页，本课件共有64页（2).2).铁素体的形成及其含碳量铁素体的形成及其含碳量 贝氏体中铁素体是按马氏体转变机制进贝氏体中铁素体
37、是按马氏体转变机制进行的，铁素体中含有过饱和的碳。奥氏体冷行的，铁素体中含有过饱和的碳。奥氏体冷至至B BS S点以下点以下奥氏体中碳扩散奥氏体中碳扩散贫碳区和贫碳区和富碳区；贫碳区富碳区；贫碳区通过切变形成低碳马氏体通过切变形成低碳马氏体保温时分解析出碳化物保温时分解析出碳化物贝氏体铁素体。贝氏体铁素体。贝贝氏氏体体铁铁素素体体的的含含碳碳量量处处于于过过饱饱和和状状态，且过饱和度随温度下降而升高。态，且过饱和度随温度下降而升高。第三十八页，本课件共有64页 (3).3).碳化物析出碳化物析出 通通过过碳碳扩扩散散来来完完成成的的。随随温温度度的的下下降降,碳碳化化物物析析出出的的类类型型、
38、位位置置、方方式式不不同同。上上贝贝氏氏体体中中碳碳化化物物类类型型为为渗渗碳碳体体，分分布布于于铁铁素素体体板板条条间间。下下贝贝氏氏体体中中碳碳化化物物类类型型为为-FexCFexC、上部为上部为FeFe3 3C C-FexC-FexC，分布于铁素体片内。，分布于铁素体片内。综上所述，贝氏体转变过程中碳发生了再综上所述，贝氏体转变过程中碳发生了再分配。贝氏体转变温度比马氏体转变高，碳原分配。贝氏体转变温度比马氏体转变高，碳原子扩散，铁原子不扩散，温度不同，碳的扩散子扩散，铁原子不扩散，温度不同，碳的扩散能力不同，碳的脱溶方式不同，使得各种贝氏能力不同，碳的脱溶方式不同，使得各种贝氏体的形成
39、机制不同。体的形成机制不同。第三十九页，本课件共有64页 1 1、稍高温度时进行上贝氏体转变、稍高温度时进行上贝氏体转变 (中温范中温范围转变，在围转变，在350350 550550之间之间)组织组织组织组织：铁素体和渗碳体。：铁素体和渗碳体。：铁素体和渗碳体。：铁素体和渗碳体。原因原因：稍低温度时贝氏体的形成化学驱动力增大，碳：稍低温度时贝氏体的形成化学驱动力增大，碳：稍低温度时贝氏体的形成化学驱动力增大，碳：稍低温度时贝氏体的形成化学驱动力增大，碳的扩散能力下降，碳仍能通过奥氏体与铁素体界面由铁素的扩散能力下降，碳仍能通过奥氏体与铁素体界面由铁素的扩散能力下降，碳仍能通过奥氏体与铁素体界面
40、由铁素的扩散能力下降，碳仍能通过奥氏体与铁素体界面由铁素体向奥氏体扩散，扩散不充分，在铁素体板条间沉淀出渗体向奥氏体扩散，扩散不充分，在铁素体板条间沉淀出渗体向奥氏体扩散，扩散不充分，在铁素体板条间沉淀出渗体向奥氏体扩散，扩散不充分，在铁素体板条间沉淀出渗碳体，得到羽毛状上贝氏体。碳体，得到羽毛状上贝氏体。碳体，得到羽毛状上贝氏体。碳体，得到羽毛状上贝氏体。第四十页，本课件共有64页形成上贝氏体过程形成上贝氏体过程如下：如下：(1)(1)在奥氏体中贫碳区形成铁素体核；在奥氏体中贫碳区形成铁素体核；(2)(2)碳碳越越过过铁铁素素体体与与奥奥氏氏体体界界面面向向奥奥氏氏体扩散；体扩散；(3)(3
41、)由由于于温温度度降降低低，碳碳不不能能进进行行远远程程扩扩散，而在奥氏体界面附近堆积，散，而在奥氏体界面附近堆积，形成渗碳体；形成渗碳体；(4)(4)同同时时铁铁素素体体长长大大，形形成成羽羽毛毛状状上上贝贝氏氏体。体。可见可见,上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中扩散控制中扩散控制。第四十一页，本课件共有64页 3 3、较低温度时进行下贝氏体转变、较低温度时进行下贝氏体转变 (低温范围转低温范围转变，低于变，低于350)350)组织组织组织组织为铁素体为铁素体为铁素体为铁素体+碳化物。碳化物。碳化物。碳化物。原因原因原因原因：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，
42、：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，碳的扩散更困难，碳不能通过奥氏体与铁素体界面由奥碳的扩散更困难，碳不能通过奥氏体与铁素体界面由奥碳的扩散更困难，碳不能通过奥氏体与铁素体界面由奥碳的扩散更困难，碳不能通过奥氏体与铁素体界面由奥氏体向铁素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶氏体向铁素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶氏体向铁素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶氏体向铁素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶面上偏聚，进而沉淀出面上偏聚，进而沉淀出面上偏聚，进而沉淀出面上偏聚，进而沉淀出-FexC-Fe
43、xC，得到针叶状下贝氏体，得到针叶状下贝氏体，得到针叶状下贝氏体，得到针叶状下贝氏体。第四十二页，本课件共有64页 形成下贝氏体过程形成下贝氏体过程如下：如下：(1)(1)在在贫贫碳碳区区形形成成铁铁素素体体核核，具具有有过过饱饱和和的碳；的碳；(2)(2)由由于于温温度度低低，碳碳原原子子不不能能越越过过铁铁素素体与奥氏体界面扩散至奥氏体中；体与奥氏体界面扩散至奥氏体中；(3)(3)碳原子在铁素体内扩散；碳原子在铁素体内扩散；(4)(4)在在铁铁素素体体内内一一定定晶晶面面上上析析出出碳碳化化物物，以降低能量以降低能量,同时同时F F长大。长大。可见可见,下贝氏体转变速度受碳在铁素体中的下贝
44、氏体转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制。扩散所控制。第四十三页，本课件共有64页5.3 影响贝氏体转变的动力学的主要因素 影响贝氏体等温转变动力学的因素影响贝氏体等温转变动力学的因素n n 奥氏体的成分：碳含量、合金元素奥氏体的成分：碳含量、合金元素n n 奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、加热温度和保温时间加热温度和保温时间 原始组织原始组织n n 应力应力n n 塑性变形塑性变形 n n 过冷奥氏体在不同温度下停留过冷奥氏体在不同温度下停留 第四十四页，本课件共有64页 （一）奥氏体的成分（一）奥氏体的成分 1.1.碳含量的影响碳含量的影响 贝贝氏氏体体长
45、长大大速速度度是是受受碳碳扩扩散散控控制制（碳碳在在铁铁素素体体内内的的脱脱溶溶）。这这是是由由于于贝贝氏氏体体转转变变时时领领先先相相为为铁铁素素体体，随随奥奥氏氏体体中中碳碳含含量量的的增增加加，获获得得铁铁素素体体晶晶核核几几率率下下降降。铁铁素素体体长长大大时时，转转变变时时需需扩扩散散的的原原子子量量增增加加，贝贝氏氏体体转转变变之之前前铁铁素素体体转变速度下降，贝氏体转变也减慢，转变速度下降，贝氏体转变也减慢，C C曲线右移。曲线右移。第四十五页，本课件共有64页第四十六页，本课件共有64页 2.2.2.2.合金元素的影响合金元素的影响合金元素的影响合金元素的影响 凡凡凡凡是是是是
46、降降降降低低低低C C C C扩扩扩扩散散散散速速速速度度度度、阻阻阻阻碍碍碍碍F F F F共共格格长长大大、阻阻碍碍碳碳化化物物形形成成的的元元素素，都都使使B B B B转转变变速速度度下下降降。因因此此，除除CoCo、AlAlAlAl能能能能加加加加速速速速贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变以以以以外外外外所所所所有有有有合合合合金金金金元元元元素素素素都都都都总总总总是是是是不不不不同同同同程程程程度度度度地地地地降降降降低低低低B B转转变变速速度度，使使B B B B转转转转变变变变的的的的C C曲曲曲曲线线线线右右右右移移移移，且且且且使使使使B B B B转转转转变变变
47、变的的的的温温温温度度度度下降。但作用不如下降。但作用不如下降。但作用不如下降。但作用不如C C C C显著。显著。第四十七页，本课件共有64页 合合金金元元素素对对贝贝氏氏体体转转变变与与对对珠珠光光体体转转变变的的影影响响有有所所不不同同。合合金金元元素素对对贝贝氏氏体体转转变变动动力力学学影影响响的的原原因因：合合金金元元素素对对碳碳在在奥奥氏氏体体和和铁铁素素体体中中扩扩散散的的影影响响；改改变变了了AFAF转转变变速速度度；改改变变了了B BS S点点，影影响响在在一一定定温温度度下下的的相相间间自自由由能能差差，影影响响驱驱动动力力；强强碳碳化化物物形形成成元元素素减减缓缓贝贝氏氏
48、体体转转变速度。变速度。第四十八页，本课件共有64页 （二二二二）奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体状态状态状态状态 1.1.奥奥奥奥 氏氏氏氏 体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒大大大大小小小小的的的的影影影影响响响响 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒越越越越大大大大，晶晶晶晶界界界界面面面面积积积积越越越越少少少少，形形形形核核核核部部部部位位位位越越越越少少少少，孕孕孕孕育育育育期期期期越越越越长长长长，贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变速速速速度度度度下下下下 降降降降，C C曲曲曲曲 线线线线右移。右移。右移。右移。第四十九页，本课件共有64页 3.3.3.3.原始组织原始组织 主要影响奥
49、氏体成分主要影响奥氏体成分均匀性。原始组织愈细，均匀性。原始组织愈细，加热后奥氏体成分愈均匀，加热后奥氏体成分愈均匀，C C曲线右移。奥氏体成分曲线右移。奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，不均匀，促进奥氏体分解，C C曲线左移。曲线左移。曲线左移。曲线左移。2.2.加热温度和保温时间加热温度和保温时间 加加加加热热热热温温温温度度度度和和和和保保保保温温温温时时时时间间间间主主主主要要要要是是是是通通通通过过过过改改改改变变变变奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体成成成成分分分分和和和和状状状状态态态态来来来来影影影影响响响响贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变。奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体化化化化温温温
50、温度度度度越越越越高高高高，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体成成成成分分分分均均均均匀匀匀匀化化化化程程程程度度度度高高高高，减减减减缓缓缓缓碳碳碳碳的的的的再再再再分分分分配配配配；同同同同时时时时奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒粒粒粒越越越越大大大大，贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变的的的的孕孕孕孕育育育育期期期期越越越越长长长长，贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变的的的的速速速速度度度度减减减减慢慢慢慢，C C C C曲曲曲曲线线线线右移。呈现先增后减右移。呈现先增后减右移。呈现先增后减右移。呈现先增后减(下图下图下图下图)。第五十页，本课件共有64页（三）应力的影响（三）应力的