山东大学 材料学院课件 贝氏体及马氏体转变.ppt

P 型组织 ——层片状 (F + Fe3C) 珠光体 P索氏体 S—细珠光体屈氏体 T—极细珠光体 层片间距：P S T 珠光体 P ，3800× 索氏体 S 8000× 屈氏体 T 8000× 如果渗碳体以颗粒状态分布在铁素体基体内，这种组织称为粒状珠光体，也称为球化体。 在退火状态下，对于相同含碳量的钢材，粒状珠光体比片状珠光体具有较少的相界面，其硬度、强度较低，而塑性、韧性较高。 实践表明，具有粒状珠光体的钢材，其切削加工性、淬火工艺性等都比片状珠光体好。 粒状珠光体 共析奥氏体过冷到550℃～Ms(230℃) 之间，将发生贝氏体转变： (2) 贝氏体转变 A→B（含过饱和C的F+Fe3C） 贝氏体（B）：由含碳过饱和的铁素体与渗碳体组成的两相混合物。 贝氏体转变时，C原子短程扩散而Fe原子不扩散，通过切变进行A向F的晶格转变。故贝氏体转变为半扩散型或切变型。(转变机理与P不同) 贝氏体有三种常见的组织形态： 1) 贝氏体的组织形态 上贝氏体 下贝氏体 粒状贝氏体 上贝氏体形成过程 F成束排列，自A晶界平行伸向晶内。 C↑或T↓→F条增多变薄， Fe3C细化。 形成温度: 550℃～350℃，羽毛状特征。 上贝氏体 ( Bu , B上) B上：束条状F+断续条状Fe3C (夹于F条间) Fe3C呈小片状断续分布于F条间。 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000× 上贝氏体显微组织 光学显微组织 500× 45钢：上B+下B 羽毛状上贝 下贝氏体形成过程 下贝：片状F+细小碳化物 (位于F片内) 下贝氏体 (BL, B下) 呈黑色针状或竹叶状，针与针之间呈一定角度。碳化物细小弥散，呈粒状或短条状，定向分布于F针内 (沿着与F长轴成55°～60°角取向平行排列)。 形成温度：350℃～Ms。多在A晶粒内部形成。 Fe2.4C F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000× T8钢，下B，黑色针状 光学显微照片 ×400 下贝氏体显微组织 粒状贝氏体 (BG) 小岛呈粒状、短条状等，形态较复杂。 组织特征：块状或针状铁素体+孤立小岛（位于F内或晶界） 形成温度：上贝氏体转变区上限范围内。 粒状贝氏体显微组织1000× 小岛在高温下是富碳的奥氏体区，其后的转变可能有三种情况： 分解为F和碳化物，形成P；发生M转变；富碳的A全部保留下来。 大多数结构钢，只要冷却过程控制在一定温度范围内，都可以形成粒状贝氏体 2) 贝氏体的力学性能 上贝氏体：强度、硬度和冲击韧性均较低。应避免。 F条和碳化物颗粒都粗大，且有明显的方向性；F内C的过饱和度低；碳化物断续分布于F条之间，F条间易脆断。 下贝氏体：强度高，韧性好，即具有良好的综合力学性能，是一种理想的组织。 弥散强化和固溶强化作用。F针细小、分布均匀，内部沉淀析出大量细小、弥散的碳化物，且C过饱和度及位错密度高. 粒状贝氏体：具有较好的强韧性。 在颗粒状或针状铁素体基体中分布着许多小岛，这些小岛无论是残余A、M，还是A分解产物都可起到复相强化作用. 贝氏体转变发生在P与M转变之间的中温区，铁和合金元素的原子难以进行扩散，但碳原子还具有一定的扩散能力。故贝氏体转变兼有珠光体转变和马氏体转变的某些特点。 3) 贝氏体转变的特点 与P转变相似，B转变中发生C在F中的扩散； 与M转变相似，A向F的晶格改组通过共格切变方式进行。 因此，贝氏体转变是一个有碳原子扩散的共格切变过程。 钢从奥氏体化状态快速冷却，抑制其扩散性分解，在较低温度下(低于Ms点)发生的转变为马氏体转变。转变产物为马氏体组织。 (3) 马氏体转变 马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用符号“M”表示。 马氏体转变是典型的非扩散型相变。马氏体转变过程中Fe原子和C原子都不能进行扩散，Fe原子的晶格改组通过切变方式完成。 ① 板条M(低碳M)。由许多相互平行的细板条组成。 1) 马氏体的组织形态 马氏体的组织形态以板条马氏体和片状马氏体最为常见。 每个板条为一个单晶体，一般以小角晶界间隔。相邻板条之间往往存在薄壳状的残余奥氏体。 低碳M组织形态 1000× 许多相互平行的板条组成一个板条束。一个奥氏体晶粒内可以有几个板条束(通常3 ～5 个)。 板条马氏体 板条马氏体示意图 板条M的亚结构是位错,故又称位错马氏体。 板条M常出现在低碳钢中，故又称为低碳M。它也是中碳钢、不锈钢等铁基合金中常见的一种典型马氏体组织。 ② 片状马氏体(高碳M)。M片之间呈一定角度分布。在原A晶粒中首先形成的M片贯穿整个晶粒，但一般不穿过晶界。M片的周围往往存在着残余A。 片状马氏体 片状马氏体示意图 片状马氏体的空间形态呈双凸透镜状，在光学显微镜下常呈针状或竹叶状，故又称为针状马氏体。 片状马