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5.1贝氏体相变理论研究的进展和论争.ppt

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1、5.1贝氏体相变理论研究进展和学术论争5.1.1柯俊开拓性的提出了贝氏体相变的切变学说1952年，在英国伯明翰大学任教的柯俊及其合作者S.A.Cottrell以贝氏体浮凸现象为依据，提出了贝氏体相变机制类似于马氏体相变的切变机制。认为，铁原子和代位原子是无扩散的切变,而间隙溶质原子是有扩散的。这种学说被许多学者所继承，形成了“切变学派”。5.1.2“扩散学派”的形成20世纪60年代末，美国冶金学家H.I.Aaronson及其合作者从能量上对贝氏体转变的切变机制进行了否定。他们认为：贝氏体转变是共析转变的变

2、种。在贝氏体转变温度区间，热力学计算的相变驱动力不能满足切变所需要的能量水平。这个学说被我国金属学家徐祖跃及H.I.Aaronson的学生们所继承，形成“扩散学派”。5.1.3对贝氏体相变基本特征的共识①贝氏体相变是中温转变区发生的非平衡相变，转变温度范围较宽。转变有孕育期。②贝氏体转变过程主要是贝氏体铁素体的形核及长大过程。在不同温度下，得到不同类型的贝氏体组织形貌。③贝氏体组织的相组成物主要有贝氏体铁素体和碳化物，但当转变不完全时，还夹杂着残余奥氏体和马氏体。④贝氏体转变有表面浮凸效应。⑤相变中有碳原

3、子的扩散，而且碳的扩散速度控制贝氏体转变速率并影响贝氏体组织形貌。5.1.4贝氏体相变论争的焦点：1971年切变学派的R.F.Hehemann和扩散学派的H.I.Aaronson为代表的两方进行了辩论,争论的主要内容有3点：1.贝氏体的定义；2.关于贝氏体转变动力学；3.贝氏体相变的机制。（1）关于贝氏体的定义切变学派的R.F.Heheman们认为：贝氏体是指中温转变时形成的针状分解产物。有三点特征：（1）针状组织形貌；（2）浮凸效应；（3）有自己的TTT图和Bs点。并将贝氏体定义为“铁素体和碳化物的非层

4、片状混合组织”。此定义不正确。理由有2：①不是混合系统，不是混合物，而是整合系统。②铁素体和碳化物的非层片状组织不一定全是贝氏体，贝氏体组织中有时只有铁素体+奥氏体，有时为铁素体+奥氏体+碳化物。有时存在马氏体。扩散学派的观点：扩散学派的H.I.Aaronson们则反驳说：Bs点和TTT图是合金元素对共析分解动力学的一种影响表现，表面浮凸也不能作为切变的依据。他们只承认贝氏体是“扩散的、非协作的两种沉淀相竞争的台阶生长的共析分解产物”。这一观点把贝氏体相变看成是共析分解，很不妥当。珠光体转变和贝氏体相变二

5、者转变性质不同，不能混为一谈。贝氏体相变绝非共析分解1）珠光体由铁素体＋碳化物两相组成。贝氏体可以由铁素体＋碳化物组成，或铁素体＋残留奥氏体组成或铁素体＋M/A岛组成，或铁素体＋碳化物＋残留奥氏体＋马氏体等多相组成。2）珠光体晶核是两相，即（F+碳化物）；而贝氏体的晶核是单相：即贝氏体铁素体(BF)。3）珠光体是过冷奥氏体在高温区的平衡分解产物或接近平衡的分解产物；而贝氏体是中温区的非平衡相变产物，转变具有不完全性。珠光体共析分解反应式为：A→F+Fe3C;贝氏体相变不能写成此式。4）上贝氏体和下贝氏体中

6、的碳化物不与贝氏体铁素体共析共生。碳化物析出与否？要视具体条件而定。5）共析分解在奥氏体晶界处形核；而贝氏体相变的形核可在晶界也可在晶内。6）珠光体和贝氏体中的亚结构不同。珠光体中位错密度低；而贝氏体铁素体由亚单元、超细亚单元构成，位错密度较高，有时存在孪晶。7）珠光体中的铁素体、渗碳体两相存在着比例关系，如共析碳钢的珠光体中，渗碳体的相对量约占13％；而贝氏体中的各相没有固定的比例关系，碳化物析出量不定，甚至不析出，还会夹杂着残留奥氏体等相。贝氏体的新定义：钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温区过渡性转变产物

7、，以贝氏体铁素体为基体，同时可能存在渗碳体或ε－碳化物、残留奥氏体等相，贝氏体铁素体的形貌多呈条片状，内部存在亚片条、亚单元、较高密度位错等精细亚结构。这种整合组织称为贝氏体。（2）关于贝氏体转变动力学切变学派的R.F.Heheman们认为：与马氏体相变的Ms点类似，贝氏体转变存在一个Bs点。贝氏体相变有独立于珠光体转变的TTT曲线。对于碳素共析钢，贝氏体的TTT图与珠光体的TTT图有重叠交叉现象。合金元素的加入导致两条曲线分离。在珠光体TTT图和贝氏体TTT图之间能出现过冷奥氏体相对稳定的温度区域，称海

8、湾区。贝氏体相变是介于珠光体相变和马氏体相变之间的中温转变。如某钢的TTT图所示。扩散学派的H.I.Aaronson们则认为：Bs点没有实质性意义，也没有独立的TTT图，单一的TTT曲线是正常的。某些合金钢的TTT图中出现河湾温度区，仅仅是由于合金元素在新相和母相界面的偏聚行为所造成的一种“类拖曳”作用的结果。在河湾区上、下温度所形成的产物虽然在形貌上有不同，但本质上没有区别，都是共析分解的产物。扩散学派的观点不正确。1）如上