贝氏体转变知识讲解

马氏体(M)： 碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。
作业5
• P213 22 为什么下贝氏体比上贝氏体具有优越的机械性能？
• P213 26 学过的获得细化晶粒的方法有哪些？
课堂小测试
•
珠光体
• 分类
• 形成温度
• 金相显微组织
• 亚结构
• 性能
贝氏体
马氏体
魏氏组织（P211）：
Wc <0.6亚共析钢或Wc >1.2过共析钢由高温以较快速度冷 却时，从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近乎平行的 呈羽毛状或三角形的，其间分布着珠光体的组织。
为什么贝氏体转变可以在钢的Ms 以上发生？/为什么 在Ms点以上贝氏体温度范围内，贝氏体中的铁素体可以 通过马氏体机制形成？
（1）C扩散 → →降低了贝氏体中铁素体的Wc →→降低了铁素体的自由能 → → 新旧两相自由能△G v增大 →→相变驱动力增大；
（2）碳化物的析出（碳的脱溶） →→ 奥氏体与贝氏体比容差减小 →→ 相变时体积变化引起的弹性应变能 △G e减小 →→相变阻力减小。
等温淬火(P239) ：将加热至奥氏体状态的工件淬入温度稍高于Ms
点的盐浴中等温，保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织， 然后在空气中冷却的淬火方法。
各种淬火方法冷却曲线示意图
一般地说，下贝氏体的性能比片状马氏体好；而下贝氏体的 韧性则不如板条状马氏体。因此，低碳钢不适于等温淬火，中碳 钢结构零件适宜等温淬火。
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
上贝氏体的显微组织（P207）
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
ε-碳化物：六方点阵，成分不固定，以FexC表示。 下贝氏体的显微组织（P208）
粒状贝氏体的显微组织（P208）
等温转变温度对共析钢机械性能的影响
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线 共析钢的过冷奥氏体连续冷却转变曲线
《金属学与热处理》
材料科学与工程学院 空间材料与环境工程实验室
赵慧杰
板条马氏体为什么具有高强韧性？
马氏体相变强化机制: a. 固溶强化; b. 相变强化; c. 时效强化； d. 晶界强化。
板条马氏体高塑韧性机制: a.胞状位错亚结构; b. 含碳量份数低，淬火应力小; c.可以进行自回火。
2. 马氏体转变晶体学特点： （1）无扩散性 （2）切变性 （3）共格性 （4）严格的位相关系和惯习面
抗拉强度σb，MPa 30CrMnSi钢经等温淬火和淬火、回火后的抗拉强度和冲击韧性
第二相强化/复相强化：
在热处理过程中，由于第二相的析出，使材料的强度增高的现象。
粒状贝氏体的显微组织（P208）
粒状贝氏体内小岛面积对强度的影响
（每个原奥氏体晶粒） （钢的化学成分：WCr=1%；WMn=0.5%；微量B）
小结
钢的过冷奥氏体转变曲线
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线与连续冷却转变曲线比较
小结
碳钢冷却时的组织转变
相同点：
都具有珠光体P和
马氏体M转变区
不同点：
1.CCT曲线在TTT曲 线右下方
2.CCT没有贝氏体B 转变区
3.转变产物不同
共析钢CCT曲线与TTT曲线的比较
小结
珠光体转变
转变特点：高温扩散型相变
贝氏体转变的动力学特点 (P210)：
(1) 铁素体形核、晶核长大： C在A中出现贫碳区
→ F形核（领先相） → C浓度起伏 → 晶核长大
贝氏体转变的动力学特点(P210)： (2) 碳化物析出（F条间或内部）：
F中过饱和的C向A中扩散---碳化物F条间或内部析出
贝氏体转变示意图
a)无碳贝氏体; b)上贝氏体; c)下贝氏体
Baidu Nhomakorabea片状珠光体： 组织：( F + 片状渗碳体) 性能：较高的强度，较好的塑韧性
粒状珠光体： (F + 粒状渗碳体)
强度较高， 塑韧性好
获得： 退火、正火
球化退火 、淬火+ 回火
小结
贝氏体转变
贝氏体转变的主要特点：中温相变
形成温度:
上贝氏体 550 ~ 350℃
下贝氏体 350℃ ~ Ms
相组成： 成束分布、平行排列的铁素体
显微组织： 相互平行排列的板条
针状或竹叶状
空间形态:
扁条状
凸透镜状
亚结构： 高密度的位错
孪晶
含碳量：
低/中碳钢
高碳钢
性能：
高强韧性
高强度、韧性稍差
获得：
淬火
淬火
小结
碳钢加热和冷却时的组织转变产物
转变产物
定义
奥氏体(A)： 碳在γ-Fe中的固溶体 。
珠光体(P)： 铁素体和渗碳体的混合物 。
贝氏体(B)： 含碳过饱和的铁素体和渗碳体的混合物。
M—析出块状组织 W—形成魏氏组织 G—沿奥氏体晶界析出网状组织
（P212）
魏氏组织形成条件:
(1) Wc <0.6亚共析钢或Wc >1.2过共析钢 (2) 奥氏体晶粒粗大
贝氏体转变特点
1、贝氏体转变热力学特点（P209）
贝氏体形成的热力学条件---△G ＜ 0
奥氏体形成时系统总的自由能变化为
△G = △GV + △GS + △Ge
△GV---体积自由能差（动力）
△GS ---表面能
（阻力，较小）
△Ge---弹性应变能
（阻力，较小）
T < Bs
贝氏体上限温度
贝氏体转变与马氏体点的关系（P209）
铁素体魏氏组织（a）和渗碳体魏氏组织(b)（P211）
魏氏组织 组织形态
亚共析钢 ------- 粗大羽毛状铁素体 + 珠光体 过共析钢 ------- 三角状渗碳体 + 珠光体
铁素体魏氏组织(a)和渗碳体魏氏组织(b)（P211）
a）奥氏体晶粒度为0~1号
b)奥氏体晶粒度为7~8号
铁碳合金中先共析 铁素体、先共析渗碳体的形态 与转变温度和含碳量的关系
和夹与其间的断续的条状渗碳体
显微组织：
羽毛状
亚结构：
位错
性能： 强度和韧性均较低
获得： （工艺不合理，避免）
含碳过饱和的片状铁素体和 其内部沉淀的碳化物
针状或片状 位错（密度较高）
强度高，韧性好 等温淬火
小结
马氏体转变
马氏体转变特点：低温、切变型相变
板条马氏体: （位错马氏体）
片状马氏体: （孪晶马氏体）
贝氏体转变晶体学特点
1. 切变性：铁素体通过切变机构形成。（表面浮凸）
2. 共格性：贝氏体中的铁素体和奥氏体保持共格关系。
惯习面:
上贝氏体----- {111}γ 下贝氏体----- {225}γ
3. 严格的位向关系——K-S关系、N关系。
例如：共析钢在350~450℃之间形成的上贝氏体中，F与A间存在N关系。 共析钢在250℃之间形成的下贝氏体中，F与A间存在K-S关系。