6-1材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第六章__贝氏体转变

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请思考 ?(见教材P83问题提示)
1.铁碳合金相图在钢铁材料热处理中的作用是什么呢? 钢铁材料冷却转变曲线(TTT、CCT曲线)的物理意义 是什么?您会使用它来分析不同热处理条件下所获得的 转变产物(组织)吗?您能在TTT或CCT曲线上示意地 标出退火、正火、单液淬火、双液淬火、等温淬火、分 级淬火与不完全淬火的冷却速度曲线吗? 2.“五大转变”指的是哪五种类型的转变,试从转变性 质、所处温度范围、转变特征、组织、性能的变化与应 用等方面说明?
3. 过冷奥氏体转变产物的组织与性能
(1) 珠光体(P)转变 (A1~550℃,高温转变或扩散型相变)
②珠光体的组织形态与性能
片状珠光体的性能
#P片层间距与硬度的关系图
#P片层间距与转变温度、性能关系
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②珠光体的组织形态与性能
球化体(粒状珠光体)
球化体与片状P相比:
i 当碳含量相同时,球化
当连续冷却曲线碰到K线时,P转变中止,余下的过冷奥氏体一直保持到Ms以下
转变为M。
ii CCT曲线位于C曲线的右下方。
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4.过冷奥氏体连续冷却转变曲线
它是通过测定不同冷速下过冷奥氏体的转变量获得的。
图4.24 亚共析钢CCT曲线 图4.21 共析钢CCT曲 线
#过共析钢CCT曲线
因此,伴随M形成其比容增大,由此产生组织应力,易使工件产生变形开裂。
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③ M的 组织形态与性能
钢中M的组织形态主要有板条状和片状两种基本类型。
板条状M,位错M或低碳M
片状M,孪晶M或高碳 M
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③ M的组织形态与性能
影响M形态的因素

金属材料概论第六章ppt课件.ppt

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或先共析 F开始从 A 中析出的转变
ES 线(Acm)
过共析钢发生先共析 渗碳体完全溶入 A 或 开始从 A 中析出转变
A1、A3、Acm 称为钢在缓慢加热 和冷却过程中组织转变的相变点
平衡条件 钢在热处理时出现滞后现象—— 实际转变温度偏离平衡临界温度
温度差
过热度(加热时)和 过冷度(冷却时)
加热和冷却时碳钢的 相变点在 Fe - Fe3C
1·奥氏体的形核 a 奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体的相界面上形成。 (相界上原子排列紊乱, 缺陷较多, 能量较高, 碳含量介 于F与Fe3C之间)
A
2·奥氏体的长大 b
Fe3C
FAe3C
碳 CA - Fe3C
A浓

F
奥氏体晶粒长大
①渗A碳体CA的- F溶解 ②碳在 A 和 F 中的扩散 ③珠光F体继片续间距向 A 转变进行
2· 加热速度
加热速度 ↑,过热度 ↑,发生转变的温度越高,转 变温度范围越宽,奥氏体完成转变所需时间越短
43··钢原的始成组分织 原始珠光体中的渗碳体为层片状比粒状更容易形成 钢奥中氏的体碳,含因量为↑它,们奥的氏相体界形面成积速较度大越,快形→成C奥%氏体晶 ↑核,的铁几素率体高和。渗碳体的相界面增加,使形核率↑ 。
举例:某钢制零件的生产工艺路线:
备料
铸造或锻造(铸机械加工
最终热处理
切削加工
装配
机械产品
三、钢的相变点(临界温度) 钢在加热或冷却时可发生类 似纯铁的同素异构转变 发生固态相变
钢可以进行热处理
金属或合金在加热或冷却过程中发生相变的温度
—— 临界点
PSK 线 (A1) 共析钢发生 P 与 A 之间的相互转变 GS 线(A3) 亚共析钢发生先共析 F 完全溶入A

热处理原理之贝氏体转变

热处理原理之贝氏体转变
贝氏体转变的应用实例
在钢铁工业中的应用
贝氏体转变在钢铁工业中广泛应用于提高材料的强度 、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。通过控制贝氏体转变过 程,可以优化钢铁材料的组织和性能,以满足不同工 程应用的需求。
例如,在汽车制造中,采用贝氏体转变处理的高强度钢 材能够显著提高汽车的安全性能和轻量化水平。
在有色金属中的应用
例如,在陶瓷刀具制造中,通过贝氏体转变处理,可以显著提高刀具的韧性和使用寿命,使其在切削 过程中保持锋利且不易崩刃。
THANKS
谢谢您的观看
氏体转变的有效控制。
应力的控制
应力状态对贝氏体转变也有一定影响。在热处理过程 中施加应力可以改变材料的热膨胀和收缩行为,从而 影响贝氏体的相变过程和组织结构。
在某些情况下,施加适当的应力可以促进贝氏体转变 的进行,提高材料的机械性能。然而,应力的引入也 可能导致材料变形或开裂,因此应谨慎控制。
05
04
贝氏体转变的控制方法
温度控制
温度是影响贝氏体转变的重要因素。 通过控制加热和冷却温度,可以调节 贝氏体的形貌、相组成和机械性能。
VS
加热温度决定了奥氏体化的程度,而 冷却温度则决定了贝氏体的相变行为 。通过精确控制温度,可以实现贝氏 体转变的优化控制。
时间控制
时间控制也是贝氏体转变的重要参数。加热和冷却时间对贝氏体的形成和转变有显著影响。
有色金属如铜、铝、钛等在贝氏体转 变过程中表现出良好的塑性和韧性, 使得它们在航空航天、石油化工、医 疗器械等领域得到广泛应用。
通过贝氏体转变处理,有色金属的耐 腐蚀性能和高温稳定性得到提高,为 各种极端环境下的应用提供了可靠的 材料保障。
在陶瓷材料中的应用
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性和耐高温等特性,但在断裂韧性和塑性方面存在不足。通过引入贝氏 体转变,可以改善陶瓷材料的韧性和延展性。

热处理原理及工艺马氏体贝氏体转变教学课件

热处理原理及工艺马氏体贝氏体转变教学课件

热处理工艺的分类和流程
热处理工艺根据处理方式的不同可以分为不同的类别。让我们一起了解它们,并概述它们的流程。
马氏体贝氏体转变的影响因素
了解温度和时间对马氏体贝氏体转变的影响,以及合金成分如何影响这一过 程。
常见的热处理工艺和应用举例
探索一些常见的热处理工艺,如硬化和回火,并了解它们在实际应用中的具体例子。
热处理原理及工艺马氏体 贝氏体转变教学课件PPT
我们将探讨热处理原理、马氏体和贝氏体转变的概念,以及热处理工艺的分 类和应用。一起来了解这个引人入胜的领域吧!
热处理原理简介
热处理是一种通过加热和冷却来改变材料的物理和机械性质的过程。了解热处理的定义、作用和意义。
马氏体和贝氏体转变的概念
马氏体和贝氏体是热处理过程中发生的重要相变。探索它们的定义、转变条 件和过程。
正火
通过缓慢冷却,使材料达到 一定硬度和强度。
马氏体贝氏体转变影响因素
体转变 的速度和类型有重要影响。
转变的时间可以影响马氏 体贝氏体的形成和分布。
3 合金成分
合金中的元素可以改变马 氏体贝氏体转变的性质和 特性。
工艺马氏体贝氏体转变教学课件PPT
1
热处理原理介绍
了解热处理的定义、作用和意义。
2
马氏体和贝氏体转变
探索马氏体和贝氏体的定义、转变条件和过程。
3
热处理工艺分类和流程
概述热处理工艺的分类和流程。
热处理工艺展示
硬化
通过快速冷却增加材料的硬 度和强度。
回火
通过控制温度和时间,降低 材料的脆性,增加韧性。

6-1材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第六章--贝氏体转变

6-1材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第六章--贝氏体转变
第六章 贝氏体转变
6.1、贝氏体相变的基本特征 6.2、贝氏体的组织形态和亚结构 6.3、贝氏体相变机制 6.4、贝氏体转变动力学 6.5、贝氏体转变影响因素 6.6、贝氏体力学性能
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
共析碳钢C曲线分析
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
碳化物 分布在F条之间; 形态取决于含碳量 与A有位向关系,从A中析出;

F
贝பைடு நூலகம்

羽毛状

Fe3C
上贝氏体的形成.swf
由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
组织形态: 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
铁素体(羽毛状) 束内相邻F位向差很小,束与束之间位向差较大; 亚结构是位错; C%<0.03%,接近平衡浓度; F有浮凸; F惯习面{111},与A位向关系接近K—S。

F


羽毛状

Fe3C
组织形态: 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
1、转变有BS和Bf 温度 2、转变产物(α+碳化物) 3、转变动力学(形核+长大,可等温转变) 4、转变不完全性 5、转变的扩散性(C扩散,Fe、Me不扩散) 6、有浮凸效应,新、旧相有一定晶体学取向关系
6.2、贝氏体的组织形态和亚结构
一.上贝氏体(B上) B转变区的较高温度区域形成的B称为上贝。 (约350~550℃)
+

A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体 区 A向产

Ms 物转变开始线

M+AR Mf
A1 A1~550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区。

金属热处理原理奥氏体的形成课件.ppt

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❖ 界面处碳浓度差大,有利于获得奥氏体晶核形成 所需的碳浓度。
❖ 界面处原子排列不规则,铁原子有可能通过短程 扩散由母相点阵向新相点阵转移,即新相形成所 需的结构起伏小。
❖ 在相界、晶界等缺陷处具有较高的畸变能,新相形 核时可能消除部分晶体缺陷而使系统自由能降低。
❖ 新相形核时产生的应变能也较容易借助相界(晶界) 流变而释放。
❖ 四个基本过程完成外,还有先共析铁 素体(渗碳体)向奥氏体的转变。
❖ 见动画
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.3 奥氏体形成动力学
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.3.1 奥氏体等温形成动力学 [1]
(1) 形核率I
I = C exp [-(Q+W) /kT] 其中: C—常数; Q—扩散激活能; T—绝对温度;
❖ 合金元素对A形成速度的影响,也受到合金碳化物向A中 溶解难易程度的牵制。
Cr,2%,(FeCr)3C;6%,(CrFe)7C3---慢 11%, (CrFe)23C6---快
❖ 改变临界点
Ni、Mn、Cu 等↓A1, ↑奥氏体形成速度; Cr、Mo、Ti、Si、Al、W等↑ A1 , ↓奥氏体形成速度;
不均,晶界弯曲,界面能很高。 ❖ 界面能越高则界面越不稳定,必然要自发地向减
小晶界面积,降低界面能方向发展。弯曲晶界变 成平直晶界是一种自发过程。 晶粒长大的驱动力G:G = 2σ/R σ-奥氏体的比界面能;R-晶界曲率半径
金属热处理原理奥氏体的形成课件
(2)晶粒长大过程
❖ 奥氏体化( austenitizing): 钢加热获得奥氏体的过程。
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.1 奥氏体的组织、结构和性能
金属热处理原理奥氏体的形成课件

热处理原理及工艺(PPT63张)

热处理原理及工艺(PPT63张)

三、贝氏体转变过程及其热力学分析
(一)贝氏体转变过程
贝氏体转变的两个基本过程
典型的上、下贝氏体是由铁素体和碳化物组成的复相组织, 因此贝氏体转变应当包含铁素体的成长和碳化物的析出两 个基本过程。
奥氏体中碳的再分配
贝氏体中的铁素体是低碳相,而碳化物是高碳相,当贝氏 体转变时,为了使领先相得以形核,在过冷奥氏体中必须 通过碳原子的扩散来实现其重新分布,形成富碳区和贫碳 区,以满足新相形核时所必须的浓度条件。
B上中的铁素体形成时可在抛光试样表面形成浮 凸。B上中铁素体的惯习面为{111}g,与奥氏体之间的 位向关系为K-S关系。碳化物的惯习面为{227}g,与奥 氏体之间也存在一定的位向关系,因此一般认为碳化 物是从奥氏体中直接析出的。
值得指出的是,在含有Si或Al的钢中,由于Si和Al 具有延缓渗碳体沉淀的作用,使铁素体条之间的奥氏 体为碳所富集而趋于稳定,因此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B上组织。
物则取决于钢的成分、形成温度以及持续时间。硅含量高时, 下贝氏体中的碳化物为e碳化物。其它钢的下贝氏体中的碳化物 多为两者的混合物。温度越低,持续时间越短,出现e碳化物的 可能性越大。
上贝氏体中碳化物是由奥氏体中直接析出(Pitsch关系为证
据),下贝氏体中碳化物析出源目前还不确定,观察结果比较 分散。
(二)贝氏体转变的热力学分析
贝氏体转变的驱动力 贝氏体转变的热力学条件与马氏体转变相似。相变的驱动力(新相与母
相之间的自由能差)必须足以补偿表面能、弹性应变能以及塑性应变能
等相变阻力。
贝氏体转变时,奥氏体中碳发生了再分配,使
贝氏体铁素体中碳含量降低,这就使铁素体的

北科大热处理课件

北科大热处理课件

高温回火脆性主要是由锑、磷、锡、砷等微量杂 质元素在原奥氏体晶界偏聚所引起。合金钢中铬、锰、 镍等元素,不但促进上述微量杂质元素的偏聚,本身 也产生晶界偏聚,故增加脆化倾向。
0.35%C,0.52%Mn,3.44%Ni,1.05%Cr 钢的冲击韧性与回火温度的关系 1-回火10小时后水冷 3-回火10小时后炉冷 2-回火30分钟后水冷 4-回火30分钟后炉冷
对于含碳量 <0.2% 的板条状马氏体,在 100~200℃之间回火时,马氏体一般不析出ε 碳化物,碳原子仍偏聚在位错线附近。
三、残余奥氏体的转变
含碳量超过0.5%的碳钢或低合金钢, 淬火后才有一定数量的残余奥氏体存在。
在 200~300℃ 温度区间回火时,残余 奥氏体将分解为过饱和α固溶体和薄片状ε 碳化物的两相组织,一般认为是回火马氏 体或下贝氏体,可用下式表示:
二、马氏体的分解与亚稳碳化物的形成
在100℃以上回火时,马氏体将发生较为明显的分 解,使其碳浓度降低,点阵常数c减小,a增大,正方度 c/a减小,并析出碳化物。
0.96%C钢回火时马氏体的含碳量、晶格常数 (c/a)比与回火温度及回火时间的关系
片状马氏体的分解分为两个阶段: 在 100~150℃之间回火为马氏体分解的第一阶 段,称为二相式分解; 在150℃ 以上回火为马氏体分解的第二阶段, 称为连续式分解。
五、碳化物的聚集长大与α相的回复、再结晶 回火温度高于 400℃ 后,渗碳体明显聚集长大 并球化,无论是片状渗碳体的球化还是粒状渗碳 体的长大,均按小颗粒溶解,大颗粒长大的机理 进行。
回火温度超过 400℃ 后, α 相将发生回复。在 回复过程中,α相中的位错密度逐渐降低,剩下的 位错重新排列成二维位错网络,并将α相分割成许 多转变成 的 χ 及 θ 碳化物沿马氏体板条或片的界面呈薄膜状析
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-100 0
T/℃ • 奥氏体化后过冷到珠 光体与马氏体相变的中 间温度相变。 • 兼有珠光体相变扩散 特点和马氏体相变共格 切变特征。
A+ B
A1 A+ P
A
p
A M A M
B
• 贝氏体(B)组织由
铁素体+渗碳体组成。t/s源自6.1、贝氏体相变的基本特征
A F + 碳化物
贝氏体转变兼有珠光体与马氏体转变的特点。
第六章 贝氏体转变
6.1、贝氏体相变的基本特征 6.2、贝氏体的组织形态和亚结构 6.3、贝氏体相变机制 6.4、贝氏体转变动力学 6.5、贝氏体转变影响因素
6.6、贝氏体力学性能
共析碳钢C曲线分析
温度 (℃) 800 700 600
稳定的奥氏体区
A1
A1~550℃;高温转变区; 过 A 冷 产 扩散型转变;P 转变区。 A 向产物 + 奥 物 转变终止线 500 氏 产 区 550~230℃;中温转变 体 物 区;半扩散型转变; 400 区 A向产 区 贝氏体( B ) 转变区; 300 Ms 物转变开始线 200 230~ - 50℃;低温转 100 变区;非扩散型转变; M+AR 马氏体 ( M ) 转变区。 0 Mf 1 10 102 103 104 时间(s)
1、转变有BS和Bf 温度 2、转变产物(α+碳化物)
3、转变动力学(形核+长大,可等温转变)
4、转变不完全性 5、转变的扩散性 (C扩散,Fe、Me不扩散)
6、有浮凸效应,新、旧相有一定晶体学取向关系
6.2、贝氏体的组织形态和亚结构
一.上贝氏体(B上) B转变区的较高温度区域形成的B称为上贝。 (约350~550℃)
由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
组织形态: 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
铁素体(羽毛状) 束内相邻F位向差很小,束与束之间位向差较大; 亚结构是位错; C%<0.03%,接近平衡浓度; F有浮凸; F惯习面{111},与A位向关系接近K—S。
上 贝 氏 体 F 羽毛状 Fe3C
组织形态: 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
碳化物 分布在F条之间; 形态取决于含碳量 与A有位向关系,从A中析出;
上 贝 氏 体 F 羽毛状 Fe3C
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