固态相变课件.ppt

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1、第四章贝氏体相变第一节贝氏体(B)转变的基本特征一.贝氏体转变温度范围在A1以下，MS以上，有一转变的上限温度BS和下限温度Bf,碳钢的BS约为550℃左右。二.贝氏体转变产物一般地，贝氏体转变产物为α相与碳化物的二相混合物，为非层片状组织。α相形态类似于M而不同于珠光体中的F。三.转变动力学由形核与长大完成，等温转变动力学图是C形。四.转变的不完全性转变结束时总有一部分未转变的A，继续冷却A→M，形成B+M+AR组织，其中AR为残余A。五.扩散性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或不作长程扩散。六.晶体学特征贝氏体形成时，有表面

2、浮突，位向关系和惯习面接近于M。总之，贝氏体转变的某些特征与P相似，某些方面又与M相似。第二节贝氏体组织形态和晶体学贝氏体有下列主要的组织形态：一.无碳化物贝氏体在靠近BS的温度处形成这种贝氏体，是由F+A组成。其形态可见图，是在A晶界上形成了F核后，向晶内一侧成束长大，形成的平行的板条束，条间为富碳的A，板条宽度随转变温度下降而变窄.继续冷却，A可能转变为M、P、B(其他类型)或保留至室温。F条形成时在抛光表面会形成浮凸.B与A的位向关系为K-S关系，惯习面为{111}A。二.上贝氏体(B上)B上在B转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢,此温度约在350

3、550℃区间。组织为(F+碳化物)的二相混合物。其形态在光镜下为羽毛状(见图)。在电镜下为一束平行的自A晶界长入晶内的F条。束内F有小位向差，束间有大角度差，F条与M板条相近。碳化物分布在铁素体条间，随A中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至杆状发展(见图)。F内亚结构为位错，惯习面为{111}A，与A之间的位向接近K-S关系，碳化物惯习面为{227}A，与A有确定位向关系。三.下贝氏体B下在B转变的低温转变区形成，大致在350℃，组织为(F+碳化物)的二相混合物。F的形态与A碳含量有关:碳量低时呈板条状(见图)。碳量高时，呈片状(见图)。片内存在细小碳化物，

4、呈短杆状与F的长轴成55-60度，成分为Fe3C或Fe2-3C。四.粒状贝氏体在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为(F+A)的二相混合物。其形态为F基体上分布着小岛状的A(见图)。富碳的A小岛在随后的冷却过程中有三种可能:◆分解为F与碳化物;◆转变为M;◆以A态保留至室温。第三节贝氏体转变动力学一.贝氏体等温转变动力学曲线贝氏体等温转变动力学曲线也呈S形，但与珠光体转变不同，贝氏体等温转变不能继续到终了。根据贝氏体转变动力学曲线，可作出等温转变动力学图，如图。可见，此动力学图也呈C形。转变在BS温度以下才能实行，转变速度先增后减。近年来，由于测试灵敏度的提

5、高，人们发现贝氏体转变的C曲线是由二个独立的曲线，即上贝氏体转变和下贝氏体转变合并而成，如图。二.转变时碳的扩散三.影响贝氏体转变的动力学的主要因素1.碳含量的影响A中碳含量的增加，转变时需扩散的原子量增加，转变速度下降。2.奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响奥氏体晶粒越大，晶界面积越少，形核部位越少,孕育期越长,贝氏体转变速度下降;奥氏体化温度越高，奥氏体晶粒越大，转变速度先降后增。第四节贝氏体转变热力学及转变机制一.贝氏体转变热力学贝氏体转变可有三种可能:(1)奥氏体分解为平衡浓度的α+Fe3C，即γ→α+Fe3C(2)奥氏体先析出先共析铁素体，即γ→α+

6、γ1,γ1在随后的冷却过程中进一步转变.(3)奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的α‘(过饱和)，然后α’分解成Fe3C及低饱和度α‘’，即γ→α‘(过饱和)，α’→α‘’+Fe3C，经计算后发现：以方式(1)机制转变的相变驱动力最大，这就表示(2)、(3)中的γ1和α'都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相α和Fe3C。以(3)中的切变方式转变，驱动力为180J/mol，而在BS时相变的阻力在600J/mol以上,阻力大于驱动力,所以至少在贝氏体转变的上限温度(3)中的方式不可能而以(2)中的γ→α＋γ1扩散方式进行。二.贝氏体转变过程1.无碳化物贝氏体(高

7、温范围转变)，组织为F+A(富碳).(1)A中形成贫碳及富碳区，首先是在贫碳区形成F核;(2)由于转变温度较高，碳原子可在F中越过F/A界面向A扩散，直至达到平衡浓度;(3)A、F界面上的碳原子向A中远离界面处扩散;(4)继续形成F核，并长大成条;(5)A继续富化，当达到Fe3C浓度时会析出Fe3C，在继续冷却或保温过程中A也能发生转变，成为P、M、其它类型B或保留至室温成为残余奥氏体AR。整个过程可见图。2.上贝氏体转变(中温范围转变，在350550℃之间)，组织为F+Fe3C.(1)在A中贫碳区形成F核;(2)碳越过F/A界面向A扩散;(3)由于温度降低

8、，碳不能进行远程扩散，而在A界面附近堆