贝氏体转变.ppt

贝氏体相变
(B)转变的基本特征
一. 贝氏体转变温度范围    在A1以下，MS以上，有一转变的上限温度BS和下限温度Bf ，碳钢的BS约为550℃
二. 贝氏体转变产物   一般地，贝氏体转变产物为α相与碳化物的二相混合物，为非层片状组织。α相形态类似于M而不同于珠光体中的F。
三. 转变动力学  由形核与长大完成，等温转变动力学图是C形。
四. 转变的不完全性    转变结束时总有一部分未转变的A，继续冷却A→M，形成B+M+AR组织，其中AR为残余A。
五. 扩散性    转变形成高碳相和低碳相，故有碳原子扩散，但合金元素和铁原子不扩散或不作长程扩散。
六. 晶体学特征     贝氏体形成时，有表面浮突，位向关系和惯习面接近于M。总之，贝氏体转变的某些特征与P相似，某些方面又与M相似。
一. 上贝氏体B上
B上在B转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢, 此温度约在350550 ℃区间。组织为(F+碳化物)的二相混合物。其形态在光镜下为羽毛状 (见图 )。在电镜下为一束平行的自A晶界长入晶内的F条。束内F有小位向差，束间有大角度差，F条与M板条相近。碳化物分布在铁素体条间，随A中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至杆状发展(见图)。
F内亚结构为位错，惯习面为{111}A，与A之间的位向接近K-S关系，碳化物惯习面为{227} A，与A有确定位向关系。
§5-1 贝氏体组织形态和晶体学
贝氏体有下列主要的组织形态：
上贝氏体 形态
二. 下贝氏体B下
在B转变的低温转变区形成，大致在350℃，组织为(F+碳化物)的二相混合物。F的形态与A碳含量有关：碳量低时呈板条状(见图)。碳量高时，呈片状(见图)。片内存在细小碳化物，呈短杆状与F的长轴成55-60度，成分为Fe3C或Fe2-3C。
钢中典型下贝氏体组织示意图
粒状贝氏体
在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为(F+A)的二相混合物。其形态为F基体上分布着小岛状的A(见图)。富碳的A小岛在随后的冷却过程中有三种可能：◆ 分解为F与碳化物；   ◆ 转变为M； ◆ 以A态保留至室温。
无碳化物贝氏体     在靠近BS的温度处形成这种贝氏体，是由F+A组成。是在A晶界上形成了F核后，向晶内一侧成束长大，形成的平行的板条束，条间为富碳的A，板条宽度随转变温度下降而变窄。 继续冷却，A可能转变为M，P，B (其他类型)或保留至室温。F条形成时在抛光表面会形成浮凸。
B与A的位向关系为K-S关系，惯习面为{111}A。
§5-3 贝氏体转变热力学及转变机制
一. 贝氏体转变过程贝氏体转变可有三种可能：
(1) 奥氏体分解为平衡浓度的α+Fe3C，即γ→α+Fe3C
(2) 奥氏体先析出先共析铁素体，即γ→α+γ1, γ1在随后的冷却过程中进一步转变。
(3) 奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的α'(过饱和)，然后α'分解成Fe3C及低饱和度α''，即γ→α'(过饱和)，α'→α''+ Fe3C，经计算后发现：
以方式(1)机制转变的相变驱动力最大，这就表示(2)、(3)中的γ1和α'都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相α和Fe3C.
以(3)中的切变方式转变，驱动力为180J/mol，而在BS时相变的阻力在600 J/mol以上, 阻力大于驱动力, 所以至少在贝氏体转变的上限温度(3)中的方式不可能而以(2)中的γ→α＋γ1扩散方式进行。
二. 转变时碳的扩散
贝氏体转变时，由于温度较高，会存在碳原子的扩散。根据钢中含碳量的不同，A中碳量(或点阵参数)会随时间的不同而发生不同的变化， A中形成贫碳及富碳区。如图，由上图可见，对于中碳钢，在等温转变孕育期期间， 奥氏体的碳含量已经有了明显的提高，这意味着在奥氏体中已出现了局部小范围的低碳区，为形成低碳的贝氏体铁素体作好了准备。以后随贝氏体转变的进行，奥氏体碳含量不断升高。 由图b可见，%时，在孕育期及转变初期，奥氏体碳含量基本不变，以后随着转变的进行， 奥氏体碳含量显著下降，这是因为自奥氏体中析出了碳化物。 %时， 由图c可见，在孕育期，奥氏体碳含量就有了明显的下降，这表明，等温一开始就自奥氏体析出了碳化物