固态相变 教学课件 作者 刘宗昌第5章贝氏体相变与贝氏体5.3贝氏体组织结构.ppt

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1、5.1贝氏体的组织结构5.3贝氏体的组织结构5.1贝氏体的组织结构序言贝氏体的组织结构较为复杂，这是由于贝氏体相变的中间过渡性造成的。半个多世纪的研究，发现钢中、有色金属合金中更多更复杂的贝氏体组织形貌。诸如粒状贝氏体，无碳贝氏体，准贝氏体，柱状贝氏体等，名称较多。贝氏体组织分类：按照有无碳化物分类：1）无碳化物贝氏体；2）有碳化物贝氏体；按照形成温度分类：1）上贝氏体；2）下贝氏体。按照组织形貌分类：1）粒状贝氏体；2）针状贝氏体；3）羽毛状贝氏体；4）N型贝氏体；5）柱状贝氏体；6）板条状贝氏体等；5.3.1上贝氏体上贝氏体是在贝氏

2、体转变温度区的上部形成的，形貌各异，主要分为三种：1.无碳（化物）贝氏体2．粒状贝氏体3．羽毛状上贝氏体上贝氏体组织示意图A.无碳贝氏体B.粒状贝氏体C.无碳贝氏体D.羽毛状上贝氏体1）．超低碳贝氏体组织超低碳贝氏体钢的贝氏体组织，OM超低碳贝氏体组织与板条状马氏体相似，从形貌上难以区分，需要TEM鉴别。2）无碳（化物）贝氏体当上贝氏体组织中只有贝氏体铁素体和残留奥氏体而不存在碳化物时，这种贝氏体就是无碳化物贝氏体，或称无碳贝氏体。这种贝氏体通常在低碳低合金钢中出现。无碳贝氏体中的铁素体板条平行排列，其尺寸及间距较宽，板条间是富碳奥氏体

3、，或其冷却过程的产物。往往在如下情况时出现：1.由于Si、Al不溶于渗碳体中，故延迟渗碳体的形成，因此，在硅钢和铝钢的上贝氏体中，常常在室温时还保留残余奥氏体，而不析出渗碳体，形成无碳贝氏体。2.在低碳合金钢中，形成贝氏体铁素体后，渗碳体尚未析出，贝氏体铁素体间仍为奥氏体，碳充分向奥氏体中扩散，使奥氏体趋于稳定而保留下来，形成无碳化物贝氏体。粒状贝氏体羽毛状上贝氏体羽毛状上贝氏体是由板条状铁素体和条间分布不连续碳化物所组成。贝氏体铁素体条间的碳化物是片状形态的细小的渗碳体，组织形貌呈现羽毛状。经典上贝氏体，OM高碳钢的羽毛状贝氏体组织，

4、OMSEMGCr15钢的羽毛状贝氏体组织近年来发现的羽毛状贝氏体5.3.2.下贝氏体下贝氏体在贝氏体C－曲线鼻温以下温度区间形成。下贝氏体有经典下贝氏体、柱状贝氏体、准贝氏体等。60Si2CrV钢下贝氏体组织（a）OM和（b）SEM.23MnNiCrMo钢下贝氏体SEMGCr15钢下贝氏体组织柱状贝氏体5.3.3.实际钢中的贝氏体组织实际钢中还经常出现贝氏体和马氏体的有机结合的组织。上贝氏体和低碳板条状马氏体形貌类似，但是上贝氏体中位错密度较马氏体为低。高碳片状马氏体和下贝氏体的形貌类似，但前者的亚结构是孪晶，而在下贝氏体中很少见到孪晶

5、23MnCrNiMo钢板条状马氏体和下贝氏体的相结合的整和组织5.3.4.贝氏体形态的多样性上、下贝氏体是各学派都接受的传统的贝氏体分类。其他贝氏体形态名称较多，诸如无碳贝氏体、粒状贝氏体、准贝氏体、逆贝氏体、柱状贝氏体、特殊下贝氏体、粒状组织等，以及近年来发现的类马氏体形貌的贝氏体，如正三角型贝氏体、“N”贝氏体、蝴蝶型贝氏体等。它们可能都是典型贝氏体的变态。贝氏体组织形态的多样性说明了贝氏体相变的极其复杂性。5.3.5.贝氏体中的亚结构贝氏体铁素体是由更小的“亚单元”组成。亚单元通常在已经形成的铁素体端部附近形核，通过纵向伸长与增厚

6、的方式长大。亚单元长大受阻时，再激发形核，在铁素体板条顶部的侧面（上贝氏体）或铁素体针的顶端（下贝氏体）形成新的亚单元核心。亚单元重复形核长大构成了贝氏体中铁素体的形核长大过程。SEM60Si2CrV钢下贝氏体片和内部的亚单元形貌图5—7贝氏体的亚单元示意图a上贝氏体亚单元b.下贝氏体亚单元STMFe-0.5C-3.3Mn上贝氏体中的亚结构500nm下贝氏体的精细亚结构一般认为，下贝氏体片条由亚单元组成。对Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si钢的下贝氏体的观察表明，下贝氏体条片由亚片条组成，亚片条由亚单元组成。亚单元相互平行，近似于平

7、行四边形。如图。采用隧道扫描显微镜，分析发现，在下贝氏体铁素体内部存在亚单元，如图。Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si钢的下贝氏体STMFe-1.0C-4.0Cr-2.0Si钢的下贝氏体的精细亚单元，亚单元为四边形。中碳Mn-Si钢贝氏体铁素体的亚片条，高分辨电镜（HREM)形貌。A)明场像，b)暗场像孪晶亚单元也是四边形贝氏体中的孪晶近年来有些学者发现，贝氏体铁素体片条由5～30nm细小孪晶组成，贝氏体铁素体亚片条就是细小的精细孪晶，各亚片条之间存在孪晶关系。孪晶的发现对切变学派是惊喜，对于扩散学派是个震惊。扩散学派不承认贝氏体中

8、存在孪晶。方鸿生认为：下贝氏体近似圆片状，由亚片条组成，亚片条又由亚单元组成，亚单元由更小的超亚单元组成。Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr下贝氏体扫描隧道显微镜（STM）形貌：浮凸。Fe-0.2C-2