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1、如何采用尽可能简单的热处理工艺获得综合性能优异 的金属材料？如何采用尽可能简单的热处理工艺获得综合性能优异 的金属材料？将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间等温 保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺将钢件奥氏体化，使之快冷到贝氏体转变温度区间等温 保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺-等温淬火。等温淬火。第六章第六章贝氏体与钢在冷却时的 中温转变贝氏体与钢在冷却时的 中温转变研究研究B转变的意义转变的意义?贝氏体转变是中温转变。贝氏体转变是中温转变。 优点：优点： 1）使钢得到良好的综合机械性能 2）减少像一般淬火产生的变形和开裂倾向。因此，研究贝氏体转变及其应用，对于改善钢的强 韧性
2、，具有重要的意义。1）使钢得到良好的综合机械性能 2）减少像一般淬火产生的变形和开裂倾向。因此，研究贝氏体转变及其应用，对于改善钢的强 韧性，具有重要的意义。主要内容主要内容?贝氏体转变的基本特点和规律贝氏体转变的基本特点和规律?转变产物的组织形态，性能及其影响因素等转变产物的组织形态，性能及其影响因素等?转变机理（一般性介绍）转变机理（一般性介绍）?相变动力学相变动力学?贝氏体力学性能贝氏体力学性能?显微组织定义显微组织定义把贝氏体描述为共析分解竞争性机 制的产物，即贝氏体是非层状、非协同的共析分 解产物，由铁素体和碳化物组成。把贝氏体描述为共析分解竞争性机 制的产物，即贝氏体是非层状、非协
3、同的共析分 解产物，由铁素体和碳化物组成。?贝氏体表面浮突特征贝氏体表面浮突特征6.1贝氏体定义及分类贝氏体定义及分类上贝氏体表面浮凸上贝氏体表面浮凸贝氏体的定义贝氏体的定义“GB/T7232-1999金属热处理工艺术语金属热处理工艺术语” 贝氏体贝氏体：贝氏体是钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温 度区域与：贝氏体是钢铁奥氏体化后，过冷到珠光体转变温 度区域与Ms之间的中温区等温，或连续冷却通过这个中 温区时形成的组织。之间的中温区等温，或连续冷却通过这个中 温区时形成的组织。材料大辞典师昌绪材料大辞典师昌绪 贝氏体贝氏体：过冷奥氏体的中温转变产物，贝氏体转变处于珠 光体转变和马氏体转变温度范
4、围之间，被称为中温转变。我国柯俊、徐祖耀、方鸿生、康沫狂、徐启昆、刘世楷、 俞德刚、李承基、：过冷奥氏体的中温转变产物，贝氏体转变处于珠 光体转变和马氏体转变温度范围之间，被称为中温转变。我国柯俊、徐祖耀、方鸿生、康沫狂、徐启昆、刘世楷、 俞德刚、李承基、刘文西刘文西和李凤照等学者都对贝氏体相变 研究和贝氏体钢的发展作出了重要的贡献。和李凤照等学者都对贝氏体相变 研究和贝氏体钢的发展作出了重要的贡献。贝氏体分类贝氏体分类铁素体优先析出铁素体优先析出其它贝氏体其它贝氏体碳化物优先析出碳化物优先析出反常贝氏体反常贝氏体相变过程相变过程高碳贝氏体高碳贝氏体中碳贝氏体中碳贝氏体低碳贝氏体低碳贝氏体碳含
5、量碳含量铁素体为板条状铁素体为板条状粒状贝氏体粒状贝氏体铁素体为板条状铁素体为板条状柱状贝氏体柱状贝氏体铁素体为板条状铁素体为板条状羽毛状贝氏体羽毛状贝氏体铁素体为片状或透镜状铁素体为片状或透镜状针状/针叶状贝氏体针状/针叶状贝氏体金相形态金相形态无碳化物无碳化物无碳化物贝氏体B无碳化物贝氏体BI I 粒状贝氏体粒状贝氏体碳化物在铁素体内部 与铁素体长轴方向呈55-60夹角碳化物在铁素体内部 与铁素体长轴方向呈55-60夹角下贝氏体B下贝氏体BIIIIII碳化物在铁素体板条之间碳化物在铁素体板条之间上贝氏体B上贝氏体BIIII碳化物分布碳化物分布说明说明组织命名组织命名分类依据分类依据6.2
6、贝氏体组织结构和晶体学特征贝氏体组织结构和晶体学特征6.2.1贝氏体的显微组织特征贝氏体的显微组织特征 6.2.2贝氏体铁素体的精细结构贝氏体铁素体的精细结构 6.2.3贝氏体的表面浮凸贝氏体的表面浮凸 6.2.4贝氏体中的碳化物贝氏体中的碳化物 6.2.5贝氏体相变晶体学贝氏体相变晶体学（自学）（自学）B转变的基本特征B转变的基本特征?转变温度范围转变温度范围：介于：介于P转变与转变与M转变之间中温转 变转变之间中温转 变?转变产物转变产物：相与：相与K组成的两相混合物（非层状混 合组织）组成的两相混合物（非层状混 合组织）?转变动力学转变动力学：动力学曲线呈：动力学曲线呈S型，动力学图呈型
7、，动力学图呈C型型; 转变不能进行到底转变不能进行到底?扩散性扩散性：Fe原子不能扩散，原子不能扩散，C原子能扩散原子能扩散?晶体学特征晶体学特征：有表面浮凸：有表面浮凸6.2.1 B组织形态和亚结构组织形态和亚结构1）上）上/下贝氏体下贝氏体 2）无碳化物贝氏体）无碳化物贝氏体(Carbide-free bainite) 3）粒状）粒状B (Granular bainite) 4）低碳合金钢中）低碳合金钢中BI、BII、BIII 5）柱状）柱状B (Columnar bainite) 6）反常）反常B (Inverse bainite) 其中以其中以B上上，B下下最为常见，粒状最为常见，粒状
8、B次之，其余较少 见。次之，其余较少 见。上贝氏体上贝氏体上贝氏体上贝氏体?形成温度形成温度：在：在B转变区较上部的温度范围内形成。 中、高碳钢在转变区较上部的温度范围内形成。 中、高碳钢在350550之间形成。之间形成。?F形态形态：成束的、大体平行的板条状：成束的、大体平行的板条状?当转变量不多时，在光镜下看到成束的条状铁素 体自晶界向晶内生长，形成羽毛状，故有当转变量不多时，在光镜下看到成束的条状铁素 体自晶界向晶内生长，形成羽毛状，故有羽毛状羽毛状 B之称。随之称。随A中中C%，F条变薄，随转变温度，条变薄，随转变温度，F 变细小。变细小。?渗碳体分布渗碳体分布：分布：分布在在F条间条
9、间，呈粒状或条状。，呈粒状或条状。B中的碳化物中的碳化物B中位错亚结构中位错亚结构特征特征?亚结构：铁素体中存在位错亚结构亚结构：铁素体中存在位错亚结构?晶体学关系：晶体学关系：F与母相间接近与母相间接近KS关系；关系；?惯习面为惯习面为111，?上贝氏体铁素体形成时具有浮凸效应，呈上贝氏体铁素体形成时具有浮凸效应，呈V或或?碳含量：碳含量：B上上中铁素体的中铁素体的C0.03，接近平衡浓 度。，接近平衡浓 度。下贝氏体下贝氏体?形成温度形成温度：在：在B转变区域的低温范围形成，约在转变区域的低温范围形成，约在 350以下形成，以下形成，C%低时，可能高于低时，可能高于350?形态形态：由：由
10、F与与K两相组成。两相组成。F的形态和的形态和K的分布不 同于的分布不 同于B上上。?F形态形态：与马氏体相似，亦与碳含量有关。：与马氏体相似，亦与碳含量有关。 C%低时，呈板条状；低时，呈板条状； C%高时，呈透镜片状；高时，呈透镜片状； C%中等时两种形态兼有。中等时两种形态兼有。低碳钢低碳钢高高 C 钢钢中中 C 钢钢高高C钢中的钢中的K分布分布55-60o?碳化物分布碳化物分布：分布在分布在F内内，由于，由于K极细，无法在光 镜下分辨，电镜下呈短杆状，沿着极细，无法在光 镜下分辨，电镜下呈短杆状，沿着F长轴成长轴成55 60角的方向整齐排列。角的方向整齐排列。?下贝氏体铁素体形核于奥氏
11、体晶界或晶内，相互 之间呈下贝氏体铁素体形核于奥氏体晶界或晶内，相互 之间呈60或或120的夹角。经腐蚀后的下贝氏体在 光学显微镜下呈的夹角。经腐蚀后的下贝氏体在 光学显微镜下呈黑色针状或针叶状形貌黑色针状或针叶状形貌，故下贝 氏体也称为针状或针叶状贝氏体，故下贝 氏体也称为针状或针叶状贝氏体特征特征?亚结构亚结构：位错，不存在孪晶（与：位错，不存在孪晶（与M不同）不同）?位相关系位相关系：KS关系关系?惯习面惯习面：与转变温度有关 温度较高时为：与转变温度有关 温度较高时为111， 温度降低， 温度降低，110， ， 254，569。?F形成时有浮凸，呈形成时有浮凸，呈V或或2）无碳化物贝氏
12、体）无碳化物贝氏体?当钢中含有较多抑制碳化物析出元素，如当钢中含有较多抑制碳化物析出元素，如Si和和Al等， 或钢中碳含量很低时，在转变初期和中期，碳化物 来不及析出，贝氏体由铁素体和残余奥氏体或马氏 体组成，称为等， 或钢中碳含量很低时，在转变初期和中期，碳化物 来不及析出，贝氏体由铁素体和残余奥氏体或马氏 体组成，称为无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体?形成温度形成温度：在中温区的上下部均可形成：在中温区的上下部均可形成?形态形态：由板条：由板条F束及未转变的奥氏体所组成，在束及未转变的奥氏体所组成，在F束 之间为富束 之间为富C的奥氏体。的奥氏体。F与与A内均无碳化物析出，故 称为无碳化物内均
13、无碳化物析出，故 称为无碳化物B。?继续冷却时，继续冷却时，AM，P或其它类型或其它类型B，或保留到室温。，或保留到室温。无碳化物无碳化物B透射电子显微图像透射电子显微图像无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体光学显微图像光学显微图像在较高温度区域，等温时间较短时，残余奥 氏体（在较高温度区域，等温时间较短时，残余奥 氏体（AR）呈连续的细长的薄膜。随等温时 间延长，残余奥氏体量逐渐减少，奥氏体从 连续的薄膜状逐渐演变为孤立分布的条状）呈连续的细长的薄膜。随等温时 间延长，残余奥氏体量逐渐减少，奥氏体从 连续的薄膜状逐渐演变为孤立分布的条状3）粒状贝氏体）粒状贝氏体?形成条件形成条件：低碳或中碳合金钢在
14、一定的冷速范围 内：低碳或中碳合金钢在一定的冷速范围 内连续冷却连续冷却时获得的时获得的?形态形态：由：由F基体以及分布在基体上的颗粒状马氏 体基体以及分布在基体上的颗粒状马氏 体/奥氏体（奥氏体（M/A）小岛组成，小岛呈不连续条 形，平行排列在）小岛组成，小岛呈不连续条 形，平行排列在F基体中。透镜下基体中。透镜下F呈针片状，小岛分布在针片界面。呈针片状，小岛分布在针片界面。10 m粒状贝氏体：在板条铁素体基体上弥散分布着颗 粒状的马氏体奥氏体（粒状贝氏体：在板条铁素体基体上弥散分布着颗 粒状的马氏体奥氏体（M/A）小岛）小岛10 m中碳合金钢小岛比较细小，分布也比较密集，大多数 小岛呈小黑
15、点；低碳合金钢小岛较粗大，有些呈长条 形。通常沿奥氏体晶界也分布着许多中碳合金钢小岛比较细小，分布也比较密集，大多数 小岛呈小黑点；低碳合金钢小岛较粗大，有些呈长条 形。通常沿奥氏体晶界也分布着许多M/A小岛，即使 在等温转变后期组织中仍可明显显示出原奥氏体晶界小岛，即使 在等温转变后期组织中仍可明显显示出原奥氏体晶界?继续冷却继续冷却：富：富C的小岛会分解为的小岛会分解为F与与K，或转变为，或转变为 M，或以奥氏体状态保留到室温。最可能的情况 是部分，或以奥氏体状态保留到室温。最可能的情况 是部分A保留到室温，部分转变为保留到室温，部分转变为M，形成两相 混合物：称为，形成两相 混合物：称为
16、MA组织组织。?低碳低合金钢低碳低合金钢Ni-Cr-Mo钢观察到三种不同形 态的中温转变产物。温度由高到低将钢观察到三种不同形 态的中温转变产物。温度由高到低将B分为分为 BI，BII，BIII。?BI即无碳化物即无碳化物B，BII即即B上上，BIII即即B下下。4）低碳合金钢中）低碳合金钢中BI、BII、BIIIa）600500b）500450c）450-MSB组织形态和亚结构组织形态和亚结构?1）上）上/下贝氏体下贝氏体?2）无碳化物贝氏体）无碳化物贝氏体(Carbide-free bainite)?3）粒状）粒状B (Granular bainite) ?4）低碳合金钢中）低碳合金钢中BI、BII、BIII?5）柱状）柱状B (Columnar bainite)?6）反常）反常B (Inverse bainite)?综上综上
