材料工程基础讲稿10.ppt

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1、§5－4贝氏体转变热力学及转变机制B转变的机制目前正在激烈地争论着。现有的转变机制大体上可以归纳为两种，即M型的切变机制和P型的台阶机制，两种都在不断的充实和修正之中，许多问题还有待于进一步研究。1．恩金贝氏体相变假说恩金认为：B相变属于M相变性质，由于随后回火析出碳化物而形成B，提出了贫富碳理论假说。γ→贫碳的γ1＋富碳的γ2γ1→α’γ2→γ1+Bc→α’→等温温度高，α’回火析出碳化物k→过饱和F与碳化物k,即B降低点阵弹性畸变能；小比容差△V，降低膨胀能；减小应变能等。恩金贝氏体相变假说的

2、成功与不足2．柯俊贝氏体相变假说B转变是通过形核－长大进行的；转变时的领先相是BF；转变过程中有碳原子的扩散；转变的驱动力也是自由焓差；在转变过程中自由焓差可由下式给出：ΔG＝－VΔGv+Sγ+E(5-4)柯俊贝氏体相变假说优缺点3．贝氏体的形成过程1）高温范围的转变由于温度高，初形成的BF的过饱和度很小，且碳在BF与A中扩散能力均很强。在BF形成后，F中过饱和的碳可以通过界面很快进入A而使F的碳含量降低到平衡浓度。通过界面进入A的碳也能很快地向A纵深扩散，使A碳含量得到提高而不致积聚在界面附近。

3、如果A中的碳含量不高，不会因BF的形成而使A的碳含量超过ES线及其延长线，则不可能自A中析出碳化物，故而得到的是BF及富化了的A,即无碳化物B，也包括WF在内。由于转变温度较高，过冷度较小，新相与母相间的化学自由焓差较小，不足以补偿在更多新相形成时所需消耗的界面能和各种应变能，因而形成的BF较少，亦即转变进行到一定程度便会自行中途停顿下来。富碳A有可能在继续等温、保温及进一步的冷却过程中变为P，其它类型的B、M，或者被保留至室温成为残余A。无碳化物B2）中温范围的转变在350～550℃的中间温度范

4、围内转变时，转变初期与高温范围的转变基本一样。但由于此时温度已比较低，碳在A中的扩散已变得困难，加之由于过冷度较大，相变驱动力增大，所形成的BF较多，板条较为密集，通过界面由BF扩散入A的碳原子已不可能进一步向A纵深扩散，尤其是板条F束中两相邻F条之间的A中的碳更不可能向外扩散。界面附近的A，尤其是两F条之间的A中的碳含量将随BF的长大而显著升高，当超过ES及其延长线时，将自A中析出点状或粒状碳化物而形成羽毛状上B。碳化物与A保持pitsch关系即是有力的证据。转变温度愈低，形成的BF的量愈多，板

5、条尺寸也愈细小；同时，随着碳的扩散系数减小，使上B中的碳化物也变得更细小。上B3）低温范围的转变在350℃以下的转变由于温度低，初形成的BF的碳含量高，故BF的形态已由板条状转变为透镜片状。此时，不仅碳原子已难以在A中扩散，就是在BF中也难以作长距离的扩散，而BF中的碳过饱和度又很大。既然过饱和的碳不能通过界面进入A，就只能以碳化物形式在BF内部就地析出，从而得到在片状BF上分布着与铁素体长轴呈一定交角（55～60o）、排列成行的点状碳化物。这一过程就其本质而言与M的自回火相一致。随着BF中碳化物

6、的析出，自由焓的进一步降低以及比容的缩小所导致的弹性应变能的下降，将使BF片进一步长大，得到下B组织。碳化物与BF保持回火位向关系即是有力的证据。转变温度愈低，其中碳化物沉淀的弥散度愈大，且BF中碳的过饱和度愈大。下B4）粒状B的形成可以认为在某些合金钢中出现的粒状B是由无碳化物B演变而来的。当过冷A在低于Bs温度（稍高于典型上B形成温度）时，先发生碳的再分配，接着在A的贫碳区开始形成许多彼此大体上平行的板条BF，碳原子从BF中通过与A的相界面不断向A中扩散，此时BF不仅纵向长大，而且也侧向长大。

7、但由于A中本来就存在碳的偏聚，所以BF－A界面的推进速度对各部位来说将不会完全一致，其向富碳A的推进速度显然小于向贫碳区推进速度，于是BF－A相界面便出现了凹凸不平的不均匀长大，并彼此靠拢。当无碳化物B长大到彼此回合时，剩下的小岛状A便为F所包围，沿F条间呈条状断续分布。因钢的碳含量低，小岛状A的碳含量也不致超过ES及其延长线，故不会析出碳化物，加之又含有一定的合金元素，小岛状的奥氏体比较稳定，这就形成了粒状B。如延长等温时间及进一步降低温度，岛状A将有可能分解为P或转变为M，也有可能保留到室温。

8、从以上的讨论可见，按此机制，不同形态B中的α都是通过切变形成的,只是因为转变温度不同,使α相中碳的脱溶以及碳化物析出的方式不同导致组织形态的不同。BF的长大速度极慢。切变观点认为，这是因为BF的长大受碳的扩散所控制。根据B转变动力学曲线计算所得的激活能也表明B转变受碳的扩散所控制。透射电镜观察BF束中一个亚基元的长大过程表明，BF的长大是不连续的、跳跃式的。BF条片依靠不断形成亚基元而长大。每个亚基元都是按切变共格方式形成，其长大速度极快，但每个亚单元的尺寸是有限的，长成后就不再长