第五章贝氏体转变PPT讲稿.ppt

《第五章贝氏体转变PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章贝氏体转变PPT讲稿.ppt（64页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第五章贝氏体转变第五章贝氏体转变第1页，共64页，编辑于2022年，星期三5.1 贝氏体的形成特点及其组织形贝氏体的形成特点及其组织形态态 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体体体、柱柱柱柱状状状状贝氏体。贝氏体。贝氏体。贝氏体。第2页，共64页，编辑于2022年，星期三一 上贝氏体（B上）上上上上贝贝贝贝氏氏氏氏体

2、体体体是是是是在在在在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物（主要上贝氏体是由铁素体和碳化物（主要上贝氏体是由铁素体和碳化物（主要上贝氏体是由铁素体和碳化物（主要为渗碳体）组成的二相非层片状混合为渗碳体）组成的二相非层片状混合为渗碳体）组成的二相非层片状

3、混合为渗碳体）组成的二相非层片状混合物。物。物。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温度区上贝氏体在贝氏体转变的较高温度区上贝氏体在贝氏体转变的较高温度区上贝氏体在贝氏体转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢，此温度域内形成，对于中、高碳钢，此温度域内形成，对于中、高碳钢，此温度域内形成，对于中、高碳钢，此温度约在约在约在约在550550550550350350350350温度区间，奥氏体转温度区间，奥氏体转温度区间，奥氏体转温度区间，奥氏体转变为上贝氏体。变为上贝氏体。变为上贝氏体。变为上贝氏体。第3页，共64页，

4、编辑于2022年，星期三B上上:550350;4045HRC;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4页，共64页，编辑于2022年，星期三 3.3.3.3.上贝氏体形态特征上贝氏体形态特征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 上上贝贝氏氏体体中中的的铁铁素素体体多多数数呈呈条条状状，自自奥奥氏氏体体晶晶界界的的一一侧侧或或两两侧侧向向奥奥氏氏体体晶晶内内伸伸展展

5、，渗渗碳碳体体分分布布于于铁铁素素体条之间。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5页，共64页，编辑于2022年，星期三（2 2 2 2）电电子子显显微微镜镜下下的的特征特征 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

6、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6页，共64页，编辑于2022年，星期三 （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

7、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饱和状态但接近于平衡态浓度。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，渗碳体更细。渗碳体更细。第7页，共64页，编辑于2022年，星期三第8页，共64页，编辑于2022年，星期三 （5 5）上贝氏体中的亚结构）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

8、位错错缠缠结结），密密度度约约为为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，渗渗碳碳体体更更细，组织外形由羽毛状变的不规则。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，与奥氏体之间的，与奥氏体之间的位向接近位向接近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。与奥氏体有确定位向关系。第9页，共64页，编辑于2022年，星期三

9、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温贝氏体。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，大致在在贝氏体转变的低温转变区形成，大致在350350（共析钢在（共析钢在350350MsMs温度区间），奥氏温度区间），奥氏体转变为下贝氏体。体转变为下贝氏体。第10页，共64页，编辑于2022年

10、，星期三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11页，共64页，编辑于2022年，星期三 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状状，与与与

11、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），立体形态呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。立体形态呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。立体形态呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。立体形态呈双凸透镜状（与孪晶马氏体相似）。第12页，共64页，编辑于2022年，星期三

12、 （2 2 2 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 下贝氏体中铁下贝氏体中铁下贝氏体中铁下贝氏体中铁素体针一边较为素体针一边较为素体针一边较为素体针一边较为平直，碳化物呈平直，碳化物呈平直，碳化物呈平直，碳化物呈细片状或颗粒状细片状或颗粒状细片状或颗粒状细片状或颗粒状分布在铁素体针分布在铁素体针分布在铁素体针分布在铁素体针内，排列呈行，内，排列呈行，内，排列呈行，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555560606060夹角。夹角。第13页，共64

13、页，编辑于2022年，星期三 （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状态态且且过过饱和度随温度下降而升高。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 铁铁素素体体片片内内存存在在细细小小碳碳化化物物，碳碳化化物物为为-FexCFexCFexCFexC，上上部部为为渗渗碳

14、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(短短短短杆杆杆杆状状状状)与与铁铁素素体体的的长长轴轴成成55-55-55-55-60606060度。随温度下降，度。随温度下降，-FexC-FexC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，没位错（位错缠结），密度约为比上贝氏体高，没有孪晶。有孪晶。第14页，共64页，编辑于2022年，星期三三 无碳化物贝氏体 1.1.1.1.形成温度形成温度形成温度形成温度 无碳化物贝氏体是无碳化物贝氏

15、体是无碳化物贝氏体是无碳化物贝氏体是低碳钢在贝氏体转变低碳钢在贝氏体转变低碳钢在贝氏体转变低碳钢在贝氏体转变区的最上部，在靠近区的最上部，在靠近区的最上部，在靠近区的最上部，在靠近B B B BS S的温度处形成的贝的温度处形成的贝的温度处形成的贝的温度处形成的贝氏体。氏体。氏体。氏体。右图为右图为右图为右图为30CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiA 30CrMnSiA 钢，钢，钢，钢，450450450450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,100,100,100,100第15页，共64

16、页，编辑于2022年，星期三 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单单单相相相相组组组组织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。板板板板条条条条状状状状铁铁铁铁素素素素体体体体是是是是在在在在奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶界界界界上上上上形形形形成成成成了了了了铁铁铁铁素素素素体体体体核核核核后后后后，自自自自奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶界界界

17、界向向向向晶晶晶晶内内内内一一一一侧侧侧侧成成成成束束束束向向向向晶晶晶晶内内内内平平平平行行行行生生生生长长长长，形形形形成成成成的的的的平平平平行行行行的的的的板板板板条条条条束束束束，板板板板条条条条状状状状铁铁铁铁素素素素体体体体之之之之间间间间没没没没有有有有碳碳碳碳化化化化物物物物析析析析出出出出，板板板板条条条条间间间间为为为为富富富富碳碳碳碳的的的的奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体，板板板板条条条条宽宽宽宽度度度度随随随随转转转转变变变变温温温温度度度度下下下下降降降降而而而而变变变变窄窄窄窄。继继继继续续续续冷冷冷冷却却却却，奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体可可可可能能能能转转转转变变变变为

18、为为为马马马马氏氏氏氏体体体体、珠珠珠珠光光光光体体体体，贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体(其其他他类类型型)或或或或保保保保留留留留至至至至室室室室温温温温。铁铁铁铁素素素素体体体体条条条条形形形形成成成成时时时时在在在在抛抛抛抛光光光光表表表表面面面面会会会会形形形形成表面浮凸。成表面浮凸。成表面浮凸。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16页，共64

19、页，编辑于2022年，星期三四 粒状贝氏体 1.1.1.1.形成温度形成温度 低低、中中碳碳及及其其合合金金钢钢在在上上贝贝氏氏体体转转变变区区的的上上部部，B B B BS S S S以以下下。在在一一定定的的冷冷速速范范围围内内（如如热热扎扎后后空空冷冷或或正正火火）连连续续冷冷却却得得到到的的，组组织织为为铁铁素素体体和和奥奥氏氏体体的的二二相相混混合合物。物。第17页，共64页，编辑于2022年，星期三2.2.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一大块状或针状；其形态为铁素体基体内沿一定方向分布一些小岛，小岛为富碳的奥氏体，定方向分布一些小岛，小岛为富碳的奥氏体，呈颗

20、粒状或长条状。富碳的奥氏体小岛在随后呈颗粒状或长条状。富碳的奥氏体小岛在随后的冷却过程中有三种可能：部分或全部分解为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；部分转变为马氏体，形成奥铁素体和碳化物；部分转变为马氏体，形成奥氏体和马氏体双相组织；全部保留为残余奥氏氏体和马氏体双相组织；全部保留为残余奥氏体。体。第18页，共64页，编辑于2022年，星期三第19页，共64页，编辑于2022年，星期三反常贝氏体组织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

21、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%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20页，共64页，编辑于2022年，星期三柱状贝氏体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，碳化物沿一定方向分布排列，与下贝方向分布排列，与下贝氏体相似。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。第21页，共64页，编辑于2022年，星期三B、B、B 日日本本的的

22、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约在约在500450之间形成，碳化物在之间形成，碳化物在F之间析出；之间析出；B约在约在450Ms之间形成，碳化物分布在之间形成，碳化物分布在F内部。内部。第22页，共64页，编辑于2022年，星期三低碳低合金钢中贝氏体基本形态示意图第23页，共64页，编

23、辑于2022年，星期三5.2 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24页，共64页，编辑于2022年，星期三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氏体与奥氏

24、体的比容差降低，相变时由于体积变化引起的应变能减小，使应变能减小，使 相的自由能降低，新相与母相自由能差相的自由能降低，新相与母相自由能差G增加，相变驱动力增大，因此贝氏体转变开始温度Bs在在Ms之上。n n 另外，与珠光体转变相比，贝氏体形成时另外，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VV大，贝氏体转变开始温度BsBs在在PsPs之下。因此，贝氏体转变的开始温之下。因此，贝氏体转变的开始温度介于度介于MsMs和Ps之间。之间。第25页，共64页，编辑于2022年，星期三二二 B转变

25、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26页，共64页，编辑于2022年，星期三1贝氏体转变温度范围（BS Bf）贝氏

26、体转变贝氏体转变温度在温度在A A A A1 1以下以下以下以下，M M M MS S以上，有一转变的以上，有一转变的上限温度上限温度B BS S和下限和下限温度温度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 BS S以下以下以下以下才能发生贝氏体转才能发生贝氏体转才能发生贝氏体转才能发生贝氏体转变。碳钢的变。碳钢的变。碳钢的变。碳钢的B BS S S S约为约为约为约为550550550550左右。左右。左右。左右。第27页，共64页，编辑于2022年，星期三 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

27、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28页，共64页，编辑于2022年，星期三 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

28、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29页，共64页，编辑于2022年，星期三 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、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

29、。第30页，共64页，编辑于2022年，星期三6、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，象，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按马氏体转变机制进行的，切变形成体的形成是按马氏体转变机制进行的，切变形成浮凸。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 贝贝氏氏体体中中铁铁素素体体的的碳碳含含量量一一般般均均为为过过饱饱和和，且且过过

30、饱饱和和程程度度随随贝贝氏氏体体形形成成温温度度的的降降低低而而增增大大，但但低低于马氏体的过饱和度。于马氏体的过饱和度。总总之之，贝贝氏氏体体转转变变的的某某些些特特征征与与珠珠光光体体相相似似，某些方面又与马氏体相似。某些方面又与马氏体相似。第31页，共64页，编辑于2022年，星期三三三 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曲线转变相同，贝氏体等温转变动力学曲线也呈也呈S S形，但与珠光体转变不同，贝氏体等温转形，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，愈接近变不能继续到底。等温温度

31、愈高，愈接近BsBs点，点，等温转变量愈少。根据等温转变量愈少。根据B B转变动力学曲线，可作转变动力学曲线，可作出等温转变动力学图。贝氏体转变等温转变动出等温转变动力学图。贝氏体转变等温转变动力学图也呈力学图也呈C C形。转变在形。转变在B BS S温度以下才能实行，温度以下才能实行，转变速度先增后减。转变速度先增后减。B B等温转变动力学特点与等温转变动力学特点与P P转变相似。转变相似。第32页，共64页，编辑于2022年，星期三 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-贝氏体转变与贝氏体转变与贝氏体转变与贝氏体转变与珠光体转变合

32、并成一条珠光体转变合并成一条珠光体转变合并成一条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-贝氏体转贝氏体转贝氏体转贝氏体转变与珠光体转变已分离变与珠光体转变已分离变与珠光体转变已分离变与珠光体转变已分离 第33页，共64页，编辑于2022年，星期三第34页，共64页，编辑于2022年，星期三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解、有孕育期和领先相（铁贝氏体转变是奥氏体分解、有孕育期和领先相（铁贝氏体转

33、变是奥氏体分解、有孕育期和领先相（铁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制（碳在素体），贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控制（碳在素体），贝氏体长大和碳化物析出受碳扩散控制（碳在素体），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决于碳在奥氏铁素体内的脱溶）。上贝氏体长大速度取决于碳在奥氏铁素体内的脱溶）。上贝氏体长大速度取决于碳在奥氏铁素体内的脱溶）。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于碳在铁素体中的体中的扩散，下贝氏体长大速度取决于碳在铁素体中的体中的扩散，下贝氏体长大速度取决于碳在铁

34、素体中的体中的扩散，下贝氏体长大速度取决于碳在铁素体中的扩散。扩散。扩散。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35页，共64页，编辑于2022年，星期三四四 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36页，共64页，编辑于2022年，星期三贝氏体转变过程 （1 1）.贝氏体转变的两个基本过程贝氏体转变的两个基本过

35、程 贝氏体转变是一个形核和长大过程。贝氏体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，贝转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氏体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本过程。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。了贝氏体的两个基本组成相的形状、尺寸、分布。第37页，共64页，编辑于2022年，星期三（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行的，贝氏体中铁素体是按马氏体转变机制进行

36、的，铁素体中含有过饱和的碳。奥氏体冷至铁素体中含有过饱和的碳。奥氏体冷至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富碳区；贫贫碳区和富碳区；贫碳区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保温时分解析出碳化物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态，且过饱和度随温度下降而升高。且过饱和度随温度下降而升高。第38页，共64页，编辑于2022年，星期三 (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、位位置置、方方

37、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、上上部为部为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，再分配。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，碳碳原子扩散，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，使得的扩散能力不同，碳的脱溶方式不同，使得各种贝氏体的形成机制不同。各种贝氏体的

38、形成机制不同。第39页，共64页，编辑于2022年，星期三 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 (中温中温范围转变，在范围转变，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。

39、碳体，得到羽毛状上贝氏体。第40页，共64页，编辑于2022年，星期三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体扩散；扩散；(3)(3)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散，而在奥氏体界面附近堆积，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中上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中扩散控制扩散控制。第4

40、1页，共64页，编辑于2022年，星期三 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)组织组织为铁素体为铁素体+碳化物。碳化物。原因原因：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，碳的：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，碳的：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，碳的：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氏体向铁扩散更困难，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

41、散，只能在铁素体片内的某些特定的晶面上偏聚，进素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶面上偏聚，进素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶面上偏聚，进素体扩散，只能在铁素体片内的某些特定的晶面上偏聚，进而沉淀出而沉淀出而沉淀出而沉淀出-FexC-FexC-FexC-FexC，得到针叶状下贝氏体，得到针叶状下贝氏体。第42页，共64页，编辑于2022年，星期三 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体与与奥氏体界面扩散至奥氏体中；奥氏

42、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下贝氏体转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制。的扩散所控制。第43页，共64页，编辑于2022年，星期三5.3 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

43、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44页，共64页，编辑于2022年，星期三 （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，

44、贝贝氏氏体体转转变变之之前前铁铁素素体体转转变变速速度度下下降，贝氏体转变也减慢，降，贝氏体转变也减慢，C C曲线右移。曲线右移。第45页，共64页，编辑于2022年，星期三第46页，共64页，编辑于2022年，星期三 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 凡凡是是降降低低C C扩扩散散速速度度、阻阻碍碍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CoCoCoCo、AlAl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

45、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 B B转转变变速速度度，使使B B转转转转变变变变的的的的C C 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转转转转变变变变的的的的温温温温度度度度下下下下降降降降。但但但但作作作作用用用用不不不不如如如如C C显著。显著。显著。显著。第47页，共64页，编辑于2022年，星期三 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

46、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体转变速度。体转变速度。第48页，共64页，编辑于2022年，星期三 （二二二二）奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体状状状状态态态态 1.1.奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体晶晶晶晶粒大小的影响粒大小的影响粒大小的影响粒大小的影响 奥奥氏氏体体晶晶粒粒越越大大，晶晶界界面面积积越越少少，形形核核部部位位越越少少，孕孕育育期期越越长长，贝贝氏

47、氏体体转转变变速速度度下下降降，C C曲曲曲曲 线线线线右移。右移。右移。右移。第49页，共64页，编辑于2022年，星期三 3.3.3.3.原始组织原始组织 主要影响奥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 C C曲线右移。奥氏体成分不曲线右移。奥氏体成分不曲线右移。奥氏体成分不曲线右移。奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，均匀，促进奥氏体分解，均匀，促进奥氏体分解，均匀，促进奥氏体分解，C C C C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

48、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

49、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右右右移移移移。呈呈呈呈现现现现先先先先增增增增后后后后减减减减(下图下图下图下图)。第50页，共64页，编辑于2022年，星期三（三）应力的影响（三）应力的影响（三）应力的影响（三）应力的影响 在在在在奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体状状状状态态态态下下下下施施施施加加加加拉拉拉拉应应应应力力力力，促促促促进进进进奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体分分分分解解解解，C C C C曲曲曲曲线线线线左左左左移移移移。在在在在奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分解，奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分

50、解，奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分解，奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分解，C C C C曲线右移。曲线右移。曲线右移。曲线右移。下图为某钢在下图为某钢在下图为某钢在下图为某钢在300300300300时时时时B B B B转变与拉应力的关系转变与拉应力的关系转变与拉应力的关系转变与拉应力的关系第51页，共64页，编辑于2022年，星期三（四）塑性变形（四）塑性变形（四）塑性变形（四）塑性变形 对贝氏体转变在高温（对贝氏体转变在高温（80080080080010001000）进行塑性变形，）进行塑性变形，贝氏体转变的孕育期越长，贝氏体转变的速度减慢，转贝氏体转变的孕育期越长，贝