chapter 5 贝氏体转变

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1、第五章贝氏体转变BainiteTransformation王建刚概述中温转变：550℃～MS下贝氏体----良好的综合力学性能。等温淬火组织；贝氏体钢连续冷却。概述美国冶金学家EdgarC.Bain(Sept.14,1891--Nov.27,1971)UnitedStatesSteelCorporation贝氏体--Bainite图5-1共析碳钢C曲线Mf高温中温低温概述§5-1贝氏体的组织形态和亚结构§5-2贝氏体转变的特点和晶体学§5-3贝氏体转变过程及其热力学分析§5-4贝氏体转变机理概述§5-5贝氏体转变的动力学§5-

2、6贝氏体的机械性能§4-7魏氏组织主要内容重点：1.贝氏体转变的主要特点；2.影响贝氏体转变的因素；3.贝氏体的组织形态及力学性能；4.魏氏组织及其形成机理。难点：1.贝氏体转变的特点；2.魏氏组织及其形成机理。3.影响贝氏体转变的因素。重点与难点§5.1.1上贝氏体§5.1贝氏体的组织形态和亚结构贝氏体为由条片状铁素体和碳化物组成的非片层状组织。由于转变温度的不同，贝氏体有以下几种形态：上贝氏体、下贝氏体、粒状贝氏体、无碳化物贝氏体、柱状贝氏体。在贝氏体相变区较高温度范围内形成的贝氏体称为上贝氏体。对于中、高碳钢来说，上贝氏

3、体大约在350-550℃的温度区间形成。它是由成束的大致平行分布的条状铁素体和条间的粒状或条状的渗碳体所组成的非片层状组织，在条状铁素体中有位错缠结存在。典型的上贝氏体组织在光镜下观察时呈羽毛状、条状、针状，少数呈椭圆形或矩形。5.1.1上贝氏体光学金相(30CrMnSiA钢，400℃等温30s),1000×；电子金相(复型，60钢，900℃加热50℃/s冷却),5000×；电子金相(透射，暗场，60CrNiMo钢，495℃等温),12500×；5.1.1上贝氏体碳含量：随钢中碳含量的增加，上贝氏体中的α相板条更多、更薄，渗碳

4、体的形态由粒状、链球状而成为短杆状，渗碳体数量增多，不但分布于α相之间，而且可能分布于各α相内部。形成温度：随形成温度的降低，α相变薄，渗碳体细化且弥散度增大。在含有较多Si或Al的钢中，由于它们具有延缓渗碳体沉淀的作用，使上贝氏体铁素体条之间的很少沉淀或基本上不沉淀出渗碳体，形成在条状铁素体之间夹有残余奥氏体的上贝氏体组织。影响上贝氏体组织形态的因素：5.1.2下贝氏体形成温度范围一般在350℃-Ms之间的低温区。是由铁素体和碳化物构成的复相组织。在低碳钢中，这种贝氏体铁素体的形态通常呈板条状，若干个平行排列的板条便构成一束

5、，与板条状马氏体相似。高碳钢中，贝氏体铁素体则呈片状，各片之间成一定交角，与片状马氏体相似。中碳钢中两种形态都有。碳化物为渗碳体或ε-碳化物，碳化物呈细片状或颗粒状，排列成行，约以55°-60°角度与下贝氏体的长轴相交，并且仅分布在F片内部。组织形态低碳低合金钢中的下贝氏体组织(透射，975℃加热，油冷),26400×；高碳钢T11中的下贝氏体组织(a)光学金相，500×；(b)电子金相，5000×；中碳钢中的下贝氏体组织下贝氏体形成时有表面浮凸效应。上贝氏体的表面浮突大致平行，从奥氏体晶界的一侧或两侧向晶粒内部伸展；而下贝氏

6、体的表面浮突往往相交呈“”形，而且还有一些较小的浮突在先形成的较大浮突的两侧形成。下贝氏体中铁素体的碳含量远远高于平衡碳含量。下贝氏体铁素体中也有缠结位错，但位错密度往往高于上贝氏体铁素体，而且未发现有孪晶亚结构存在。下贝氏体中F相与A之间的位向关系为K-S关系，惯习面不确定，可能是{110}A、{254}A及{569}A中的一种。晶体学特征及亚结构5.1.2下贝氏体5.1.3其他各类贝氏体(一)无碳化物贝氏体1.形成温度无碳化物贝氏体是低碳钢在贝氏体转变区的最上部，在靠近BS的温度处形成的贝氏体。右图为30CrMnSiA钢

7、，450℃等温20S,无碳化物贝氏体组织,×1005.1.3其他各类贝氏体2.组织形态无碳化物贝氏体是一种由板条状铁素体构成的单相组织，是由铁素体和富碳的奥氏体组成。板条状铁素体是在奥氏体晶界上形成了铁素体核后，自奥氏体晶界向晶内一侧成束向晶内平行生长，形成的平行的板条束，板条状铁素体之间没有碳化物析出，板条间为富碳的奥氏体，板条宽度随转变温度下降而变窄。继续冷却，奥氏体可能转变为马氏体、珠光体，贝氏体(其他类型)或保留至室温。铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸。无碳化物贝氏体与奥氏体的位向关系为K-S关系，惯习面为{11

8、1}A。亚结构为位错。5.1.3其他各类贝氏体(二）粒状贝氏体1.形成温度低、中碳及其合金钢在上贝氏体转变区的上部，BS以下。在一定的冷速范围内（如热扎后空冷或正火）连续冷却得到的，组织为铁素体和奥氏体的二相混合物。2.组织特征大块状或针状；其形态为铁素体基体内沿一定方向分布