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1、1 贝氏体的组织形态及亚结构 一、上贝氏体形成温度：中、高温区形成：A晶界形核，向晶内长大形态：F成束的、大体平行的板条状；渗碳体分布在F条间，呈粒状或条状。金相羽毛状电镜板条之间+碳化物，板条成束、大致平行温度降低、C%增加铁素体变薄铁素体尺寸大小影响强度、韧性第1页/共51页亚结构：铁素体中存在位错铁素体中C%近平衡表面有浮凸晶体学F、碳化物与A均有不同取向F/A惯习面111 成分中、高碳钢容易出现，碳化物形态随碳含量变化含Si、Al时，延缓碳化物析出，称准上B第2页/共51页二、下贝氏体在B形成温度的低温区一般在A晶界或晶内形成形态：F形态与马氏体相似，亦与碳含量有关。碳化物分布在F内，
2、由于极细，无法在光镜下分辨，电镜下呈短杆状，沿着F长轴成5560角的方向整齐排列。F+碳化物+有时残余AF金相：低碳板条；高碳针状；中碳混合 电镜：F内有方向性分布的碳化物表面有浮凸第3页/共51页亚结构F中有大量位错，不存在孪晶（与M不同）C%过饱和度大于上BF与母向有晶体学关系；惯习面复杂C%碳化物增多，有时有AR成分C%范围较宽在贝氏体铁素体长大过程，在铁素体和奥氏体界面处和附近形成高密度的位错第4页/共51页三、其他类型贝氏体1、无碳贝氏体 形成温度B区最上部；当钢中含有较多抑制碳化物析出元素，如Si和Al等，或钢中碳含量很低时，在转变初期和中期，碳化物来不及析出，贝氏体由铁素体和残余
3、奥氏体或马氏体组成，称为无碳化物贝氏体。形态：由板条F束及未转变的奥氏体所组成，在F束之间为富C的奥氏体。F与A内均无碳化物析出，故称为无碳化物B。第5页/共51页形成F在A晶界平行生长形态宽板条F+富碳A（冷却后 转变M或P或B或保留到室温），不单独存在亚结构位错；有浮凸晶体学K-S关系；111惯习面成分低、中碳或Si、Al%高的材料第6页/共51页2、粒状贝氏体形成温度接近Bs，高于上B转变温度形态板条F+富碳岛状A冷却转变：F+K；M+残余A；残余A 有浮凸；C%接近平衡；F中有亚单元成分：低、中碳合金钢（Cr、Ni、Mo）冷却：焊接、正火、热轧钢在一定的冷速范围连续冷却出现与粒状组织区
4、别：块F+富C岛状A（无取向、无浮凸），与粒B共存第7页/共51页3、反常贝氏体成分：过共析形成：Bs以上，先共析Fe3C 形成A贫碳上B寄生在渗碳体上形成领先相为渗碳体，而非F故得名原因冷却速度慢第8页/共51页4、柱状贝氏体形成温度低温区或高压时成分高合金钢；高碳钢；中碳钢形成晶粒内形态F放射状，其上分布碳化物无浮凸第9页/共51页小结第10页/共51页2 贝氏体的转变特点和晶体学 一、贝氏体转变特点1、形核、长大；有孕育期2、一般F为领先相3、转变在BsBf之间4、转变不完全，随转变温度升高趋势明显5、有浮凸、新/母相存在取向关系6、转变速度在M、P相变之间第11页/共51页二、晶体学1
5、、贝氏体中的F与A上贝氏体K-S关系、111惯习面下贝氏体K-S、西山关系等（比较复杂）、225等惯习面多种第12页/共51页2、贝氏体中的碳化物与F、A的关系碳化物性质上贝氏体渗碳体型下贝氏体亚稳定碳化物（温度低、时间短）或+渗碳体取向上贝氏体渗碳体从A中析出与A有取向关系和惯习面下贝氏体渗碳体可能从F中析出，也可以从A中析出结论不一致第13页/共51页3 贝氏体转变过程及热力学 一、转变过程1、F生长和碳化物析出两个过程组织、性能变化在贝氏体形成过程，Fe和置换式原子不发生扩散，贝氏体铁素体以切变相变方式形核长大，完成面心立方结构向体心立方结构的点阵改组。铁素体长大速度高于碳的扩散速度，导
6、致碳在铁素体中过饱和。随后多余的碳以碳化物形式从过饱和的铁素体中析出，或扩散到奥氏体中，再从奥氏体中以碳化物析出。第14页/共51页第15页/共51页2、奥氏体中碳的再分配俄歇分析孕育期和转变期间碳的再分配晶界、晶内有贫碳区（有利于F形核）Fe、合金元素无再分配现象碳%、合金%、转变温度影响碳的再分配（碳%高 碳化物容易析出）第16页/共51页3、贝氏体中铁素体的形成及C%F切变方式形成实验：F中的C%过饱和，与该温度下M转变时的C%相似温度 C%过饱和度结论：先从A贫碳区形成低碳M 随后等温分解析出碳化物得到B台阶方式形成第17页/共51页4、碳化物的成分和类型合金在B转变中不进行再分配碳化
7、物与钢中的合金含量大致相同碳化物类型为渗碳体或碳化物类型与成分、转变温度、持续时间有关温度低、时间短，形成含Si高，延缓渗碳体析出，形成第18页/共51页二、热力学分析驱动力两相化学自由能差（与M转变相似）阻力表面能+弹性应变能+塑性应变能等因为A中碳的再分配F的C%降低F的自由能降低；比容差小通常Bs高于MsBs相变所需要的最小过冷度对应的温度合金元素Bs降低（经验公式）第19页/共51页4 贝氏体转变机理 一、切变机理浮凸效应碳有扩散能力F共格长大同时，伴有碳化物析出，B转变速度受碳扩散过程控制F生长是不连续的，条片中的亚单元不断诱发形核、长大，F长大速度受碳扩散控制第20页/共51页碳的
8、脱溶形式1、温度较高碳在A、F中扩散能力强温度高过冷度小形核少F宽、间距大F生长时C排到A中无碳B富碳区A随后可以转变为M或其他分解产物，也可以保留为AR第21页/共51页2、温度稍低C在F中扩散F中C%接近平衡C在A中扩散不充分沉淀在F板条束之间形成上B温度越低组织越细第22页/共51页3、温度较低C在A中长程扩散困难 F中短程扩散在F上析出碳化物（下B）因过冷度大晶界、晶内均可以形核转变温度低碳化物细；F中碳过饱和度第23页/共51页4、在上B形成温度以上C再分配贫C区形成平行板条F A区域C不均匀F板条生长出现凹凸界面 F合并富C区被包围残留的岛状A区富碳、富合金元素稳定化形成粒状B 第
9、24页/共51页关于F中的亚单元现象B中的F板条内都有亚单元组成先形成的亚单元诱发新的亚单元，不是连续生长以切变共格方式长大，速度快，但 F板条长大受碳扩散影响，速度慢第25页/共51页贝氏体铁素体亚片条、亚单元和超亚单元的扫描隧道显微图像在光学显微镜下显示的单个贝氏体铁素体实际上由许多铁素体亚片条（亚单元）构成铁素体束。这些亚单元之间的位向差别很小，亚单元之间的晶界为小角度晶界。第26页/共51页切变理论的不足无法解释上、下B具有不同的动力学曲线和转变激活能无法解释上B中F内的浮凸（帐篷型或倒V 型）与M的不同B中无孪晶碳化物析出形态与M不同（人字型）第27页/共51页二、台阶机理认为浮凸不
10、是切变的产物，是体积变化效应与P转变机理相同，但组织非层片状F按照台阶方式长大，受C在A中扩散控制。在台阶前沿的残留奥氏体中碳富集程度高，碳化物在台阶前沿的富碳奥氏体中析出。实验证实上B是此机理，但下B不是台阶存在的原因不清楚第28页/共51页5 贝氏体转变的动力学 一、B转变的动力学特点1、上、下B转变机制不同实验：全激活能：形核+长大激活能上、下B转变全激活能不同动力学测定数据（转变时间与温度关系）结果也证实第29页/共51页2、转变不完全性原因领先相F形成A富碳相变阻力大B比容大于A 转变后机械稳定化当Bf 0.6%容易伪共析W难出现Cr、Mo、Si 阻碍W；Mn 促进W第41页/共51
11、页细晶C从晶界到晶内短程扩散 形成网状F Ws随Wc%升高Ws低；晶粒细Ws低Ws Ac3第42页/共51页2、转变机理与B相似与无碳B相当F切变、共格 Ws小于A3 A细晶F容易形核F形成后A中C%A3、Ws W不容易形成还有其他机理第43页/共51页三、性能1、强度、塑性、韧性差2、脆性转化温度高3、属于缺陷组织4、正火、退火可以消除(性能变化P147)第44页/共51页小结贝氏体形态与形成温度有关，常见的贝氏体形态有多种形式，其中钢中常见的贝氏体形态主要为上、下贝氏体和粒状贝氏体。下贝氏体由于形貌特点具有较好的强韧性能，而上贝氏体韧性较差，在工程上没有使用价值。对贝氏体的转变机理研究目前还在进行，台阶机制与切变机制都得到实验的证实，但又不能解释所有贝氏体转变。作业：P147：1、3、4、7第45页/共51页返回第46页/共51页返回第47页/共51页返回第48页/共51页返回第49页/共51页返回第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页