-贝氏体相变优秀PPT.ppt

贝氏体相变（550℃～MS）什么是贝氏体？美国冶金学家EdgarC.Bain(Sept.14,1891--Nov.27,1971)UnitedStatesSteelCorporation贝氏体--Bainite贝氏体相变的基本特征共析碳钢C曲线§11.1贝氏体相变特点、组织形态和力学性能贝氏体转变产物为α相与碳化物的两相混合物，为非层片状组织。α相：α相（即贝氏体铁素体BF）形态类似于马氏体而不同于珠光体中的铁素体。通过形核与长大进行，等温转变动力学图是C形。可以在一定温度范围内等温形成，也有孕育期；也可以在某一冷却速度范围内连续冷却转变合金钢C曲线（4）转变的不完全性由单相转变形成低碳相和高碳相，故有碳原子的扩散，但铁和合金元素原子不扩散。相变速度取决于碳原子的扩散速度（6）晶体学特征形成于低碳钢中，在靠近BS的温度处形成，由平行板条铁素体束及板条间未转变的富碳奥氏体组成。§11.1.2贝氏体的组织形态无碳化物贝氏体组织，×1000（30CrMnSiA钢，450℃等温20s）B粒状贝氏体粒状贝氏体：贝氏体铁素体＋岛状物（M-A岛）在贝氏体相变的较高温度区域形成，对于中、高碳钢,大约在350~550℃区间。(a)上贝氏体组织示意图(b)T8钢中的上贝氏体组织其形态在光镜下为羽毛状。组织为一束平行的自A晶界长入晶内的BF板条。BF板条与M板条相近，但在铁素体板条之间分布有不连续碳化物。珠光体BF板条内亚结构为位错。与A的位向关系为K-S关系，惯习面为{111}A。碳化物惯习面为{227}A，与A有确定的位向关系。碳含量：随碳含量的增加，铁素体条增多并变薄，条间渗碳体数量增多，形态也有粒状变为链珠状、短杆状、直至断续条状。当达到共析浓度时，部分渗碳体也在铁素体内部沉淀。合金元素：含有Si或Al的钢中，由于Si和Al具有延缓渗碳体沉淀的作用，铁素体条之间的奥氏体由于富碳而趋于稳定，于是变为无碳化物贝氏体。D准上贝氏体由条状贝氏体铁素体和条间的残余奥氏体薄膜组成，属于无碳贝氏体。在贝氏体相变的低温转变区形成，大约在350℃以下。(a)下贝氏体组织示意图(b)GCr15钢的下贝氏体组织形核部位在奥氏体晶界或晶内。各个贝氏体之间都有一定的交角，立体形貌呈透镜片状。针状或片状贝氏体铁素体内分布呈一定角度排列的ε-碳化物。BF中碳含量远远高于平衡碳含量，亚结构为缠结位错，密度高于上BF，不存在孪晶。贝氏体铁素体与奥氏体的取向关系为K-S关系,惯习面有{110}f,{254}f,{569}f等。B准下贝氏体在其贝氏体铁素体内按一定角度排列着残余奥氏体。将钢中可能出现的九种贝氏体归类:以上贝氏体为代表：无碳化物贝氏体、粒状贝氏体、反常贝氏体、准上贝氏体、上贝氏体；贝氏体相变的驱动力也是化学自由能差。铁素体的Gibbs自由能随着碳过饱和度的增加而增加。Ms由于碳在BF中的不断脱溶，增加了新相与母相间的自由能差（ΔG）。BF中碳的脱溶还使其比容降低，从而减少作为相变阻力的比容应变能，这些都会促进BF的进一步长大。贝氏体转变的领先相是铁素体，在转变温度下，奥氏体中存在浓度起伏，BF核在贫碳区形成。较高温度时，BF在奥氏体晶界形核（上B）；较低温度时(下B)，BF大多在奥氏体晶粒内形核。BF以共格切变方式长大，但长大速度缓慢，这是因为受碳原子向周围奥氏体的扩散所控制。（二）无碳化物贝氏体的形成机理(2)转变温度较高，在BF中的碳原子可以越过BF/A相界面向A中扩散，直至达到平衡浓度。无碳化物贝氏体形成机理示意图(4)在随后的冷却过程中，富碳奥氏体可以转变为马氏体，也可以保持到室温而成为富碳的残余奥氏体。中温范围转变，在350~550℃，组织为BF+Fe3C，形态为羽毛状。(a)上贝氏体组织示意图(b)T8钢中的上贝氏体组织(1)BF在奥氏体晶界形核，以共格切变方式向晶粒内一侧长大，形成相互平行的BF板条束。(2)碳原子越过BF/A相界面向A中扩散。(3)转变温度降低，进入相界面附近A中的碳原子已不能向远处扩散，尤其是铁素体板条间奥氏体中的碳原子，在这些地方将产生碳的堆积。（4）随着BF的长大，铁素体板条间奥氏体中的碳含量显著升高，当碳浓度升高一定程度时，将从奥氏体中析出碳化物（Fe3C），从而形成羽毛状上贝氏体。由于得不到奥氏体中碳原子的不断补充，这些渗碳体呈不连续的。上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中的扩散所控制。随形成温度的降低，条状铁素体变薄，条间析出的渗碳体颗粒细化。低温范围转变，<350℃。(a)下贝氏体组织示意图(b)GCr15钢的下贝氏体组织（1）BF大多在奥氏体晶粒内通过共格切变方式形成，形态为透镜片状。(2)由于温度低，BF中碳的过饱和度很大。同时，碳原子已不能越过BF/A相界面扩散到奥氏体中去，所以就在BF内部析出细小的碳化物。(3)随