chapter 5 貝氏體轉(zhuǎn)變

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1、第五章貝氏體轉(zhuǎn)變BainiteTransformation王建剛概述中溫轉(zhuǎn)變：550℃～MS下貝氏體----良好的綜合力學(xué)性能。等溫淬火組織；貝氏體鋼連續(xù)冷卻。概述美國冶金學(xué)家EdgarC.Bain(Sept.14,1891--Nov.27,1971)UnitedStatesSteelCorporation貝氏體--Bainite圖5-1共析碳鋼C曲線Mf高溫中溫低溫概述§5-1貝氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)§5-2貝氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)和晶體學(xué)§5-3貝氏體轉(zhuǎn)變過程及其熱力學(xué)分析§5-4貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)理概述§5-5貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)§5-

2、6貝氏體的機(jī)械性能§4-7魏氏組織主要內(nèi)容重點(diǎn)：1.貝氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)；2.影響貝氏體轉(zhuǎn)變的因素；3.貝氏體的組織形態(tài)及力學(xué)性能；4.魏氏組織及其形成機(jī)理。難點(diǎn)：1.貝氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)；2.魏氏組織及其形成機(jī)理。3.影響貝氏體轉(zhuǎn)變的因素。重點(diǎn)與難點(diǎn)§5.1.1上貝氏體§5.1貝氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)貝氏體為由條片狀鐵素體和碳化物組成的非片層狀組織。由于轉(zhuǎn)變溫度的不同，貝氏體有以下幾種形態(tài)：上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、無碳化物貝氏體、柱狀貝氏體。在貝氏體相變區(qū)較高溫度范圍內(nèi)形成的貝氏體稱為上貝氏體。對(duì)于中、高碳鋼來說，上貝氏

3、體大約在350-550℃的溫度區(qū)間形成。它是由成束的大致平行分布的條狀鐵素體和條間的粒狀或條狀的滲碳體所組成的非片層狀組織，在條狀鐵素體中有位錯(cuò)纏結(jié)存在。典型的上貝氏體組織在光鏡下觀察時(shí)呈羽毛狀、條狀、針狀，少數(shù)呈橢圓形或矩形。5.1.1上貝氏體光學(xué)金相(30CrMnSiA鋼，400℃等溫30s),1000×；電子金相(復(fù)型，60鋼，900℃加熱50℃/s冷卻),5000×；電子金相(透射，暗場(chǎng)，60CrNiMo鋼，495℃等溫),12500×；5.1.1上貝氏體碳含量：隨鋼中碳含量的增加，上貝氏體中的α相板條更多、更薄，滲碳

4、體的形態(tài)由粒狀、鏈球狀而成為短桿狀，滲碳體數(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，滲碳體細(xì)化且彌散度增大。在含有較多Si或Al的鋼中，由于它們具有延緩滲碳體沉淀的作用，使上貝氏體鐵素體條之間的很少沉淀或基本上不沉淀出滲碳體，形成在條狀鐵素體之間夾有殘余奧氏體的上貝氏體組織。影響上貝氏體組織形態(tài)的因素：5.1.2下貝氏體形成溫度范圍一般在350℃-Ms之間的低溫區(qū)。是由鐵素體和碳化物構(gòu)成的復(fù)相組織。在低碳鋼中，這種貝氏體鐵素體的形態(tài)通常呈板條狀，若干個(gè)平行排列的板條便構(gòu)成一束

5、，與板條狀馬氏體相似。高碳鋼中，貝氏體鐵素體則呈片狀，各片之間成一定交角，與片狀馬氏體相似。中碳鋼中兩種形態(tài)都有。碳化物為滲碳體或ε-碳化物，碳化物呈細(xì)片狀或顆粒狀，排列成行，約以55°-60°角度與下貝氏體的長(zhǎng)軸相交，并且僅分布在F片內(nèi)部。組織形態(tài)低碳低合金鋼中的下貝氏體組織(透射，975℃加熱，油冷),26400×；高碳鋼T11中的下貝氏體組織(a)光學(xué)金相，500×；(b)電子金相，5000×；中碳鋼中的下貝氏體組織下貝氏體形成時(shí)有表面浮凸效應(yīng)。上貝氏體的表面浮突大致平行，從奧氏體晶界的一側(cè)或兩側(cè)向晶粒內(nèi)部伸展；而下貝氏

6、體的表面浮突往往相交呈“?”形，而且還有一些較小的浮突在先形成的較大浮突的兩側(cè)形成。下貝氏體中鐵素體的碳含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平衡碳含量。下貝氏體鐵素體中也有纏結(jié)位錯(cuò)，但位錯(cuò)密度往往高于上貝氏體鐵素體，而且未發(fā)現(xiàn)有孿晶亞結(jié)構(gòu)存在。下貝氏體中F相與A之間的位向關(guān)系為K-S關(guān)系，慣習(xí)面不確定，可能是{110}A、{254}A及{569}A中的一種。晶體學(xué)特征及亞結(jié)構(gòu)5.1.2下貝氏體5.1.3其他各類貝氏體(一)無碳化物貝氏體1.形成溫度無碳化物貝氏體是低碳鋼在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的最上部，在靠近BS的溫度處形成的貝氏體。右圖為30CrMnSiA鋼

7、，450℃等溫20S,無碳化物貝氏體組織,×1005.1.3其他各類貝氏體2.組織形態(tài)無碳化物貝氏體是一種由板條狀鐵素體構(gòu)成的單相組織，是由鐵素體和富碳的奧氏體組成。板條狀鐵素體是在奧氏體晶界上形成了鐵素體核后，自奧氏體晶界向晶內(nèi)一側(cè)成束向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，形成的平行的板條束，板條狀鐵素體之間沒有碳化物析出，板條間為富碳的奧氏體，板條寬度隨轉(zhuǎn)變溫度下降而變窄。繼續(xù)冷卻，奧氏體可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、珠光體，貝氏體(其他類型)或保留至室溫。鐵素體條形成時(shí)在拋光表面會(huì)形成表面浮凸。無碳化物貝氏體與奧氏體的位向關(guān)系為K-S關(guān)系，慣習(xí)面為{11

8、1}A。亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)。5.1.3其他各類貝氏體(二）粒狀貝氏體1.形成溫度低、中碳及其合金鋼在上貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的上部，BS以下。在一定的冷速范圍內(nèi)（如熱扎后空冷或正火）連續(xù)冷卻得到的，組織為鐵素體和奧氏體的二相混合物。2.組織特征大塊狀或針狀；其形態(tài)為鐵素體基體內(nèi)沿一定方向分布