热处理原理与工艺 教学课件 作者 赵乃勤 第6章　贝氏体与钢的中温转变.ppt

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1、第6章　贝氏体与钢的中温转变6.1　贝氏体的组织结构和晶体学特征6.1.1　贝氏体的定义和分类6.1.2　贝氏体的显微组织特征6.1.3　贝氏体铁素体的精细结构6.2　贝氏体的相变机制6.2.1　贝氏体相变的切变理论6.2.2　贝氏体相变的台阶-扩散理论6.3　贝氏体相变动力学6.3.1　贝氏体等温转变动力学6.3.2　贝氏体连续冷却转变动力学6.4　贝氏体的力学性能与应用6.4.1　贝氏体的强度和硬度6.4.2　贝氏体的塑性和韧性6.1.1　贝氏体的定义和分类1.贝氏体的定义2.贝氏体的分类1.贝氏体的定义贝氏体转变非常复杂，其

2、转变产物形态多样，给出严格的、准确的贝氏体定义十分困难。我国在国家标准“GB/T7232—1999金属热处理工艺术语”中对贝氏体的描述是：贝氏体是钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温度区域与Ms之间的中温区等温，或连续冷却通过中温区时形成的组织。2.贝氏体的分类表6-1　贝氏体组织的分类和相关命名分类依据组织命名说　　明碳化物分布上贝氏体，碳化物在铁素体板条之间下贝氏体，碳化物在铁素体内部，与铁素体长轴方向呈55°~60°夹角无碳化物贝氏体，，粒状贝氏体无碳化物金相形态针状/针叶状贝氏体铁素体为片状或透镜状羽毛状贝氏体铁素体为板条状

3、柱状贝氏体铁素体为板条状，放射状分布粒状贝氏体铁素体为板条状碳含量低碳贝氏体中碳贝氏体高碳贝氏体2.贝氏体的分类表6-1　贝氏体组织的分类和相关命名分类依据组织命名说　　明相变过程反常贝氏体碳化物优先析出其它贝氏体铁素体优先析出6.1.2　贝氏体的显微组织特征1.上贝氏体2.下贝氏体3.无碳化物贝氏体4.粒状贝氏体5.反常贝氏体6.柱状贝氏体1.上贝氏体图6-1　上贝氏体的显微组织a)光学金相显微组织(500×)　b)扫描电子显微图像(4000×)2.下贝氏体图6-2　低碳低合金钢(15CrMnMoV)中的下贝氏体组织(薄膜透射，

4、975℃加热，油淬)(26400×)2.下贝氏体图6-3　高碳钢的下贝氏体组织(1150℃加热2h，水淬)a)光学金相(500×)　b)扫描电子复型图像(5000×)2.下贝氏体图6-4　中碳钢的下贝氏体组织a)光学金相(400×)　b)扫描电镜(22400×)　c)扫描电镜(10000×)3.无碳化物贝氏体图6-5　无碳化物贝氏体(30CrMnSiA，450℃等温20s)(1000×)4.粒状贝氏体图6-6　粒状贝氏体组织及其表面浮凸(18Cr2Ni4WA钢，自960℃经65min冷至300℃)a)表面浮凸(在A区无表面浮凸)(

5、600×)　b)与a)同一部位的表面干涉图像(600×)c)与a)同一部位的光学金相(600×)　d)扫描电镜像(复型)(4000×)5.反常贝氏体图6-7　1.17%C-4.9%Ni钢450℃等温90s形成的反常贝氏体电镜照片(8000×6.柱状贝氏体图6-8　1.02%C-3.5%Mn-0.1%V钢经950℃加热、250℃等温80min后水淬的柱状贝氏体a)光学显微组织(500×)　b)电子显微组织(5000×)6.1.3　贝氏体铁素体的精细结构1.贝氏体铁素体中的含碳量2.贝氏体铁素体中的位错3.贝氏体铁素体中的亚单元1.

6、贝氏体铁素体中的含碳量贝氏体铁素体中的含碳量通常是过饱和的，且随贝氏体形成温度而变化。贝氏体形成温度越低，其中的铁素体中碳的过饱和度越高，反之亦然。2.贝氏体铁素体中的位错贝氏体铁素体中通常具有高密度的位错，而且位错密度随贝氏体形成温度的降低而增大。增加钢中的含碳量可以降低贝氏体的形成温度，因此，增加含碳量可以提高贝氏体铁素体中的位错密度。3.贝氏体铁素体中的亚单元图6-9Fe-0.5%C-3.8%Cr-1.44%Si上贝氏体组织结构照片(扫描隧道显微镜STM)(1150℃×5min＋365℃×15min)a)亚片条、亚单元形态　

7、b)亚片条、亚单元、超亚单元形态6.2　贝氏体的相变机制贝氏体相变包括贝氏体铁素体的形成和碳化物的析出两个基本过程。贝氏体相变机制包括贝氏体相变的领先相、贝氏体铁素体的形核与长大、碳化物的析出位置等诸多方面。6.2.1　贝氏体相变的切变理论1.Hehemann模型2.Bhadeshia模型1.Hehemann模型图6-10　钢中贝氏体相变过程示意图(Hehemann模型1.Hehemann模型图6-11　贝氏体相变过程示意图(Bhadeshia模型2.Bhadeshia模型更精细的研究证明，在光学显微镜下观察到的板条状或针状贝

8、氏体铁素体是由尺寸更小的铁素体亚片条、亚单元和超亚单元组成的。6.2.2　贝氏体相变的台阶-扩散理论图6-12　经典的扩散控制台阶长大模型6.3　贝氏体相变动力学贝氏体相变动力学是贝氏体相变的重要组成部分。一方面，相变机制决定相变动力学，因此贝氏体