熱處理原理及工藝-第五章(編輯修改稿)
2025-03-17 15:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)變過(guò)程中，貝氏體中的鐵素體和奧氏體保持共格聯(lián)系，并且貝氏體的鐵素體是在奧氏體的一定晶面（慣習(xí)面）上以共格切變方式形成。上貝氏體的慣習(xí)面為 {111}g，下貝氏體的慣習(xí)面一般為 {225}g。同時(shí)，貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中鐵素體與母相奧氏體之間保持嚴(yán)格的晶體學(xué)位向關(guān)系。上、下貝氏體與奧氏體之間的晶體學(xué)位向存在 KS關(guān)系。l 此外，上、下貝氏體中滲碳體與母相奧氏體、滲碳體與鐵素體之間也存在一定的位向關(guān)系。貝氏體中碳化物析出源問(wèn)題l 貝氏體中鐵素體 — 碳化物、奧氏體 — 碳化物間的晶體學(xué)關(guān)系往往被用來(lái)作為判定碳化物究竟是由貝氏體鐵素體中析出，還是由奧氏體中析出的重要依據(jù)。l 一般認(rèn)為上貝氏體中的碳化物為滲碳體，而下貝氏體中的碳化物則取決于鋼的成分、形成溫度以及持續(xù)時(shí)間。硅含量高時(shí)，下貝氏體中的碳化物為 e碳化物。其它鋼的下貝氏體中的碳化物多為兩者的混合物。溫度越低，持續(xù)時(shí)間越短，出現(xiàn) e碳化物的可能性越大。l 上貝氏體中碳化物是由奧氏體中直接析出（ Pitsch關(guān)系為證據(jù)），下貝氏體中碳化物析出源目前還不確定，觀察結(jié)果比較分散。三、貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程及其熱力學(xué)分析（一）貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程l 貝氏體轉(zhuǎn)變的兩個(gè)基本過(guò)程 典型的上、下貝氏體是由鐵素體和碳化物組成的復(fù)相組織，因此貝氏體轉(zhuǎn)變應(yīng)當(dāng)包含鐵素體的成長(zhǎng)和碳化物的析出兩個(gè)基本過(guò)程。l 奧氏體中碳的再分配 貝氏體中的鐵素體是低碳相，而碳化物是高碳相，當(dāng)貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，為了使領(lǐng)先相得以形核，在過(guò)冷奧氏體中必須通過(guò)碳原子的擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn)其重新分布，形成富碳區(qū)和貧碳區(qū)，以滿足新相形核時(shí)所必須的濃度條件。l 貝氏體鐵素體的形成及其碳含量 在過(guò)冷奧氏體的貧碳區(qū)貝氏體的形成機(jī)理有兩種觀點(diǎn)：l 柯俊等人認(rèn)為貝氏體鐵素體是按切變方式形成；l Aaronson等人認(rèn)為是按臺(tái)階機(jī)理形成。l 碳化物相的成分和類型 貝氏體中的碳化物相可能是滲碳體或 e碳化物（取決于鋼的成分及轉(zhuǎn)變的溫度和持續(xù)時(shí)間）。由于在貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)合金元素不發(fā)生重新分布，所以碳化物中的合金元素含量總是大致等于鋼中合金元素的平均含量。（二）貝氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)分析l 貝氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力l 貝氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件與馬氏體轉(zhuǎn)變相似。相變的驅(qū)動(dòng)力（新相與母相之間的自由能差）必須足以補(bǔ)償表面能、彈性應(yīng)變能以及塑性應(yīng)變能等相變阻力。貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中碳發(fā)生了再分配，使貝氏體鐵素體中碳含量降低，這就使鐵素體的自由能降低，從而使在相同溫度下的新相與母相自由能差增加。同時(shí)，貝氏體與奧氏體間比容差小，使彈性應(yīng)變能減少，而且也使周圍奧氏體的協(xié)作形變能減小。這樣，就不需要像馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)那樣大的過(guò)冷條件下就有可能滿足相變的熱力學(xué)條件。l Bs點(diǎn)及其與鋼成分的關(guān)系l Bs點(diǎn)是表示奧氏體和貝氏體間自由能差達(dá)到相變所需的最小化學(xué)驅(qū)動(dòng)力值時(shí)的溫度，其反應(yīng)了貝氏體轉(zhuǎn)變得以進(jìn)行所需要的最小過(guò)冷度。Bs點(diǎn)與鋼中碳含量的關(guān)系可見教材圖 513。四、貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)理概述l 貝氏體轉(zhuǎn)變包括貝氏體鐵素體的生長(zhǎng)和碳化物的析出兩個(gè)基本過(guò)程。目前，貝氏體鐵素體的生長(zhǎng)與碳化物的析出源問(wèn)題仍有爭(zhēng)論。l 鐵素體的生長(zhǎng)機(jī)理主要有切變機(jī)理和臺(tái)階機(jī)理兩大學(xué)派。（一）切變機(jī)理l 柯俊和 Cottrell最先發(fā)現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中有浮凸效應(yīng)，據(jù)此認(rèn)為貝氏體轉(zhuǎn)變與馬氏體轉(zhuǎn)變相似。l 不同是貝氏體轉(zhuǎn)變溫度較高，碳原子尚有一定的擴(kuò)散能力，因而當(dāng)貝氏體中鐵素體在以切變共格的方式長(zhǎng)大的同時(shí)，還伴隨著碳原子的擴(kuò)散和碳化物從鐵素體中脫溶沉淀的過(guò)程。 由于形成溫度以及奧氏體的碳含量不同，貝氏體相變過(guò)程將按照不同的方式進(jìn)行，從而形成不同形態(tài)的貝氏體組織，其形成過(guò)程示意圖如下：l 當(dāng)溫度較高時(shí)，碳原子在鐵素體和奧氏體中都有相當(dāng)?shù)臄U(kuò)散能力，故在鐵素體片成長(zhǎng)的過(guò)程中可不斷通過(guò)鐵素體 — 奧氏體相界面把碳原子充分地?cái)U(kuò)散到奧氏體中去，這樣就形成了由板條狀鐵素體組成的無(wú)碳化物貝氏體。由于相變驅(qū)動(dòng)力小，不足以補(bǔ)償在更多的新相形成時(shí)所需消耗的界面能和各種應(yīng)變能，因而形成的貝氏體鐵素體較少，鐵素體板條較寬。l 當(dāng)溫度稍低時(shí)，碳原子在鐵素體中仍可以順利的進(jìn)行擴(kuò)散
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