《金属材料学钢的贝氏体转变》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料学钢的贝氏体转变（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、钢的热处理 钢的贝氏体转变 研究贝氏体转变的重要意义 等温淬火 将工件加热到奥氏体状态后快速 冷却到贝氏体转变温度区域等温 使奥氏 体转变成贝氏体组织 这种热处理工艺称 为等温淬火 等温淬火工件除了能获得良好的综合机械性 能外 还可避免在一般淬火时由于急冷而 易于产生变形和开裂等问题 珠光体 贝氏体 马氏体相变特点比较 相变类型 主要异同 珠光体转变贝氏体转变马氏体转变 转变温度范围高温转变 Ar1 550 中温转变 550 Ms 低温转变 Ms 以下 扩散性C Fe都能扩散C原子可以扩散无扩散 生核 长大与领 先相 生核 长大 一 般以渗碳体为领 先相 生核 长大 一 般以铁素体为领 先相
2、生核 长大 共格性无共格性具有共格性 产 生表面浮凸 具有共格性 产 生表面浮凸 组成相 Fe Fe3C Fe Fe3C Fe FexC Fe 合金元素分布合金元素扩散重 新分布 合金元素不扩散合金元素不扩散 上 下贝氏体的形成温度与含碳量的关系 上贝氏体形态特点 上贝氏体往往都是从奥氏体的晶界开始向晶 粒内部以同样的方向平行生长的板条状组 织或细片状组织 板条是铁素体 在铁素 体板条之间分布着延铁素体长轴方向延伸 的 断续的 短棒状渗碳体 在高碳钢中 渗碳体还可以分布在铁素体内部 上贝氏体组织 630 成分 30CrMnSiA 处理 1200 奥氏体化 420 等温 下贝氏体形态特点 优先在
3、奥氏体晶界形成 但大量的下贝 氏体在奥氏体晶粒内延着若干结晶面单独 或者成堆地长成针状 下贝氏体内的碳化 物呈细棒状 其排列方向与铁素体的长轴 方向成 度角 下贝氏体组织 500 成分 1 16 C 下贝氏体体内的碳化物 贝氏体与母相之间的位向关系 转变温度不同 位向关系也不同 350 500 形成的上贝氏体 铁素体与奥氏体 的位向关系是 111 110 211 110 惯习面 111 350 250 形成的下贝氏体 111 110 110 111 惯习面 225 粒状贝氏体 形成温度高于上贝氏体形成温度 接近于奥 氏体转变为贝氏体的最高温度 组织特征 块状铁素体内含有岛状的未转变 的奥氏体
4、500 1500 颗粒状贝氏体 贝氏体的形成机理 贝氏体的形核 碳原子可以扩散 铁原子不能扩散 温度较 高时晶核一般在晶界形成 上贝氏体 温度较低时 大部分晶核在晶内形成 有 惯习面 上贝氏体领先相通常是铁素体 奥氏体向贝氏体转变是以切变方式进 行的 磨光的金相表面有浮凸现象 与奥 氏体有一定的位向关系 碳的扩散与贝氏 体的形态 高温 中温 低温 影响贝氏体形成的因素 化学成分的影响 除了Co Al外 其它元素 C Mn Cr Ni Cu W Mo Si 都延缓贝氏体的形成 C Mn Cr Ni对奥氏体有强烈的稳定 作用 Cr Mn W V等碳化物形成元素 使贝氏 体的转变稳定区间降低 合金元
5、素对过冷奥氏体等温转变曲线位置和形状的影响 合金元素影响的解释 C Mn Ni等奥氏体稳定的元素 减小 相变自由能 因而减小相变驱动力 Cr W V等碳化物形成元素 与C的亲 和力强 降低碳在奥氏体中的扩散速度 使 贝氏体中C的脱溶困难 Al是非碳化物形成元素 降低奥氏体的稳 定性 Co也是非碳化物形成元素 对奥氏体 的稳定性影响不大 但提高碳的扩散速度 加速奥氏体向贝氏体的转变 奥氏体化温度和奥氏体晶粒大小的影响 一般地说 奥氏体晶粒的增大 将延长贝氏 体转变的孕育期 使转变速度减慢 原因 是晶界减少 形核地点减少 一般情况下 奥氏体化温度高 奥氏体成分 均匀 减少了低碳及低合金元素的区域
6、减少了形核机会 或几率 降低贝氏体 的形成速度 有时 升高温度反而加速贝氏体的形成速度 塑性变形的影响 奥氏体在中温区的变形会显著加速贝氏体的 形成 高温区的变形对贝氏体的转变速度 无明显影响 但高温区的变形能使贝氏体 晶粒细化 改善钢的机械性能 原因 变形使位错密度升高 加速碳的扩 散 促进贝氏体的转变 中温变形 变形除了产生高密度的位错外 还产生大 量的滑移带 阻碍 相的共格生长 减缓 贝氏体的转变 高温形变两种因素相互抵消 不同温度停留对贝氏体转变速度的影响 珠光体区的部分转变对贝氏体转变的影响 没有统一的结果 在珠光体 贝氏体区 域之间的稳定区域保温将加速贝氏体的形 成 在贝氏体区域上
7、部停留使奥氏体部 分转变 会减缓更低温度的贝氏体转变 使奥氏体的最终转变量减少 在贝氏体 转变区间下部或马氏体区域内停留 奥氏 体部分转变成贝氏体或马氏体 对更高温 度的贝氏体相变起急剧的促进作用 例如 GCr15钢 当有马氏体存在时 450 的 贝氏体转变速度提高15倍 原因 1 低温转变产物对形核的影响 奥氏 体中碳等元素浓度的变化对形核的影 响 2 预相变时畸变 应力 的存在可能 对贝氏体的转变有促进作用 等温停留的意义 1 大型零件淬火成马氏体后 在低温 回火时 未 转变的残余奥氏体易于转 变成贝氏体 2 等温淬火时 缩短等温时间 提高 生产率 贝氏体的性能 形成温度低 铁素体板条间距
8、小 下贝 氏体的尺寸减小 强度增高 形成温度降低 铁素体中位错密度增大 铁素体的强度增高 形成温度低 碳在铁素体中的过饱和度 增大 碳的固溶效果增加 碳化物分布对贝氏体性能的影响 上贝氏体中碳化物分散度小 片层间距大 上贝氏体强度低于同一温度下形成的珠 光体 贝氏体组织的应用 贝氏体 下贝氏体 组织与回火马氏体相比 有良好的强度与塑性配合 在多次冲击 载荷下具有较低的裂纹敏感度 裂纹扩展 阻力大 裂纹扩展速度慢 此外 为获得贝氏体组织进行的等温淬火 淬火应力小 等温淬火的适用条件及优越性 对于一些临界冷却速度较大 淬透性 较差 的碳钢和低合金钢 当零件尺寸不 大时 可采用等温淬火 淬透性好的高
9、合金钢零件 在采用等 温淬火时 可以允许有较大的尺寸 对于一些具有明显的第一类回火脆性 的钢 如30CrMoSi 40CrNiMo等 采用 等温淬火获得下贝氏体 具有更为突出的 优越性 对于一些要求有高的弯曲疲劳抗力 接触疲劳抗力及耐磨损的零件 采用表面 化学处理 渗碳 碳氮共渗等 后 再进 行等温淬火处理 既可以提高零件心部的 韧性 又增加零件表面的残余压应力 有 效地提高耐疲劳性能 对于尺寸要求严格 形状复杂的零件 为了降低淬火应力和减小变形 多采用 等温淬火 等温淬火的缺点 钢要有适当的淬透性 如果淬透性低 则可能在等温前的冷却过程中 零件心部 出现高温转变产物珠光体 降低机械性能 若过冷奥氏体稳定性过大 为了使贝 氏体转变完全 大大延长等温时间 等温淬火一般采用硝盐等温 工件表 面易发生氧化腐蚀
