材料工程基础讲(I)

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1、第五章贝氏体转变B转变是过冷A介于P转变和M转变温度之间的一种转变。贝氏体——还没有一个确切的定义。§5－1贝氏体转变的基本特征1．对应于P转变的A1点及M转变的Ms点，B转变也有一个上限温度Bs点。2．贝氏体转变产物B转变产物是由α相与碳化物所组成的两相混合物，但与P不同，B不是层片状组织，且组织与转变温度密切有关，其中包括α相形态而言，更多类似于M而不同于P。关于B组织形态有两个不同的定义：Hehemann称B为铁素体与碳化物的非层状混合组织。Aaronson则称之为非层状共析反应产物或非层状P变态。即Aaronson强调的是B转变与P转变一样，都是共析转变，只是因为转变温度不同而导致

2、转变产物的形态不同。3．贝氏体转变动力学B转变：形核－长大进行的。P1094．转变的不完全性5．贝氏体转变的扩散性B转变时：碳原子扩散，合金元素原子不扩散，其中包括铁原子。至少合金元素原子与铁原子未发生较长距离的扩散。6．晶体学特征B的F浮凸则呈V形或帐篷形。B的晶体学特征，其中包括位向关系与惯习面等也不同于P而较接近M。§5－2贝氏体组织形态和晶体学随钢的化学成分及形成温度而异。B可以按组织形态不同主要区分为无碳化物B、粒状B、上B和下B等。1．无碳化物贝氏体无碳化物B：在B转变区域的最高温度范围内形成。一般产生于低、中碳钢中，可在等温或在缓慢的连续冷却时形成。无碳化物B由板条F束及未转

3、变的A所组成，F与A内均无碳化物析出——称无碳化物B，是B的一种特殊形态。无碳化物BF在形成时也能在抛光试样表面形成浮凸。与A的晶体学关系与上B相同，惯习面为{111}γ,位向关系为K－S关系。2．上贝氏体:中、高碳钢:350-550°C上B是在B转变上部温度范围内形成。它是由成束的、大致平行的板条状F和条间的呈粒状或条状的渗碳体（有时有残余A）所组成的非层状组织。当其转变量不多时，在光学显微镜下成束的条状铁素体自晶界向晶内生长,形成羽毛状——羽毛状B，此时无法分辨其条间的渗碳体。在电子显微镜下可清晰看到上B中的F和渗碳体的形态。上B中由大体上平行排列的F板条所构成的“束”，束的尺寸对其强

4、度和韧性有一定的影响，故往往把束的平均尺寸视为上B的“有效晶粒尺寸”。各束间有较大的位向差。束中各相邻F板条间存在较小的位向差。上BF中的碳含量近于平衡态，小于0.03%。其板条宽度通常比相同温度下形成的P中的F片大。上B形成——表面浮凸效应。电镜观察表明,上贝氏体铁素体是由许多亚单元组成的。每一个亚单元的尺寸大致是厚小于1μm，宽5～10μm，长约10～50μm。上BF体内的亚结构是位错。随A中碳含量的增加，BF板条变薄，随转变温度的下降，BF变细小。当钢中含有较多量的硅、铝等元素时，由于它们具有延缓渗碳体析出的作用，使上BF板条间很少或基本上不沉淀渗碳体，而代之以富碳的A，并保留到室温

5、。上BF的惯习面为{111}γ,与A之间的位向关系接近K－S关系。关于BF－碳化物、A－碳化物间的晶体学关系往往被用来作为判断碳化物究竟是由BF中析出，还是由A中析出的重要依据，亦即涉及B转变的机制问题。上B渗碳体的惯习面为(227)γ，与A间具有Pitsch关系：。由此证明渗碳体是由A中直接析出的。3．下贝氏体:中、高碳钢:350°C---Ms在B转变区域的低温范围形成的B称为下B。当钢中碳含量大于0.6%时下B的形成温度大约在350℃以下。下B也是由BF和碳化物两相组成，但F的形态及碳化物的分布均不同于上B。研究表明，下B可以从A晶界形核，也可以在晶内形核。在低碳（低合金钢）中，BF的

6、形态呈板条状，若干个平行排列的板条构成一个束，与板条M相似。在高碳钢中，BF呈片状，各个片之间互成一定的交角，与片状马氏体很相似。而在中碳钢中则两种形态的BF兼有之。下BF中的亚结构为位错，不存在孪晶。在高碳钢中，BF呈片状,以下是对于高碳钢B下的描述下BF的碳含量远高于平衡碳量。要测出初形成的F的碳含量是困难的，因为铁素体形成后立即可以通过析出碳化物而使碳含量下降。故实际测出的碳含量均较初形成时的碳含量为低。下BF与A之间的位向关系为K-S关系。下BF的惯习面比较复杂,有人认为是{110}γ,也有报道为{225}γ、{569}γ、{254}γ等。下B中F与碳化物间的取向关系：取向关系与回

7、火M相近，或为Bagaryatski关系,即ε碳化物与下BF之间的位向关系为Jack关系，即根据以上结果，一般认为认为下B中的碳化物是自过饱和的BF中析出。实际上根据所测得的碳化物与BF间的取向关系，并不一定说明碳化物是由BF中析出，因为A与F间存在K－S关系，故也可将θ（ε）与F间取向关系转换为θ（ε）与A的关系。转换后得出θ（ε）与A之间为Pitsch关系。已知Pitsch关系为碳化物自A中析出所遵循的取向关系，据此