贝氏体.doc

第四章贝氏体转变在珠光体转变与马氏体转变温度范围之间, 过冷奥氏体将按另一种转变机制转变。由于这一转变在中间温度范围内发生, 故被称为中温转变。在此温度范围内, 铁原子已难以扩散, 而碳原了还能进行扩散, 这就决定了这一转变既不同于铁原子也能扩散的珠光体转变以及碳原子也基本上不能扩散的马氏体转变。一般是铁素和碳化物所组成的非层片状组织。钢中贝氏体转变首先由美国著名冶金学家 Bain 等人于 1930 年作了研究和阐述, 因此这种转变被命名为贝氏体转变, 转变所得产物则被称为贝氏体。我国柯俊教授在这方面亦曾信信作过有益的贡献,他和他的合作者发表的论文至今仍在国内外广为援引。贝氏体转变既具有珠光体转变, 又具有马氏体转变的某些特征, 是一个相当复杂的到目前为止还研究得很不够的一种转变。由于转变的复杂性和转变产物的多样性, 致使还未完全弄清贝氏体转变的机制,对转变产物贝氏体也还是无法下一个确切的定义。虽然我们对贝氏体转变了解得还很不够, 但贝氏体转变在生产上却很重要, 因为在低温度范围内, 通过贝氏体转变所得的下贝氏体具有非常良好的综合力学性能, 而且为获得下贝氏体组织所采取的等温淬火工艺或连续冷却工艺均可减少工件的变形和开裂。为了获得贝氏体, 除了采用等温淬火的方法以外, 也可在钢中加入合金元素, 冶炼成贝氏体钢, 如我国的 14CrMnMoVB 和 14MnMoVB 等。这类钢在连续冷却条件下即可得到贝氏体。因此, 对贝氏体转变进行研究和了解,不仅具有理论上的意义,而且还有着重要的实际意义。考虑到贝氏体转变的复杂性, 也考虑到对贝氏体转变机制还存在很多争议, 这里首先着重介绍贝氏体转变的一些基本现象, 在弄清楚基本现象的基础上, 对目前还在争论中的贝氏体转变机制作一般介绍。§ 4-1 贝氏体转变基本特征贝氏体转变兼有珠光体转变与马氏体转变的某些特征。归纳起来,主要有以下几点: 一、贝氏体转变温度范围对应于珠光体转变的 A 1 点及马氏体转变的 M S点, 贝氏体转变也有一个上限温度 B S点。奥氏体必须过冷到 B S 以下才能发生贝氏体转变。合金钢的 B S 点比较容易测定,碳钢的 B S 点由于有珠光体转变的干扰,很难测定。贝氏体转变也有一个下限温度 B f 点,但 B f与M f 无关,即, B f 可以高于 M S ,也可以低于 M S。二、贝氏体转变产物与珠光体转变一样, 贝氏体转变产物也由α相与碳化物组成的两相机械混合物, 但与珠光体不同, 贝氏体不是层片状组织, 且组织形态与转变温度密切相关, 其中包括α相的形态、大小以及碳化物的类型及分布等均随转变温度而异,就α相形态而言, 更多地类似于马氏体而不同于珠光体。因此, Hehemann 称贝氏体为铁素体与碳化物的非层状混合组织。 Aaronso n 则称之为非层状共析反应产物或非层状珠光体变态。可以看出, Aaronson 强调的是贝氏体转变与珠光体转变一样,都是共析转变,只是因为转变温度不同而导致转变产物的形态不同。需要特别指出, 在较高温度范围内转变时所得的产物中虽然无碳化物而只有α相, 但从转变机制考虑,仍被称为贝氏体。三、贝氏体转变动力学贝氏体转变也是一个形核及长大的过程, 可以等温形成, 也可以连续冷却形成。贝氏体等温形需要孕育期, 等温转变动力学曲线也呈 S形, 等温形成图也具有“C”字形。应当指出,精确测得的贝氏体转变的 C 曲线,明显地是由两条 C 曲线合并而成的,这表明,中温转变很可能包含着两种不同的转变机制。四、贝氏体转变的不完全性贝氏体等温转变一般不能进行到底, 在贝氏体转变开始后, 经过一定时间, 形成一定数量的贝氏体后, 转变会停下来。换言之, 奥氏体不能百分之百地转变为贝氏体。这种现象被称为贝氏体转变的不完全性, 也称为贝氏体转变的自制性。通常随着温度的升高, 贝氏体转变的不完全程度增大。未转变的奥氏体,在随后的等温过程中,有可能发生珠光体转变,称之为二次“珠光体转变”。五、贝氏体转变的扩散性由于贝氏体转变是在中温区, 在这个温度范围内尚可进行原子的扩散, 因此, 贝氏体转变中存在着原子的扩散。一般认为, 在贝氏体转变过程中, 只存在着碳原子的扩散, 而铁及合金元素的原子是不能发生扩散的。碳原子可以在奥氏体中扩散,也可以在铁素体中扩散。由此可见,贝氏体转变的扩散性是指碳原子的扩散。六、贝氏体转变的晶体学在贝氏体转变中,当铁素体形成时,也会在抛光的试样表面上产生“表面浮凸”。这说明铁素体的形成同样与母相奥氏体的宏观切变有关, 母相奥氏体与新相之间维持第二类共格(切变共格)关系,贝氏体中的铁素体与母相奥氏体之间存在着一定的惯习面和位向关系。七、贝氏体中铁素体的碳含量贝氏体中铁素体的碳含量一般也是过饱和的, 而且随着贝氏体形成温度的降低, 铁素体