第九章-钢的热处理原理-第3节-钢在冷却时的转变-第3讲--课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ppt课件,*,6,贝氏体（）转变,贝氏体转变是一种半扩散型的中温转变，转变温度位于珠光体转变温度之下，马氏体转变温度之上贝氏体：是过冷奥氏体的中温转变产物，是过饱和的铁素体和碳化物的,机械,混合物贝氏体转变与珠光体转变和马氏体转变有相似之处,，又,有不同之处有扩散兼有切变奥氏体向铁素体的晶格改组是通过切变方式进行的，通过碳原子在铁素体中的扩散沉淀出碳化物1,ppt课件,6贝氏体（）转变贝氏体转变是一种半扩散型的中温转变，转变温,6.1,贝氏体的组织形态,6.1.1,上贝氏体（,上,）,形成温度：,600,350,光学显微镜下：,羽毛状；,电子显微镜下：,不连续的、短杆状的渗碳体分布在板条状铁素体基体上亚结构：位错（位错密度比马氏体低,2,3,个数量级）2,ppt课件,6.1贝氏体的组织形态2ppt课件,20,m,3,ppt课件,20m3ppt课件,上贝氏体与珠光体及板条马氏体的区别：,与片状珠光体不同，上贝氏体中的铁素体含过饱和的碳，其中有位错缠结存在；上贝氏体铁素体条较宽，其宽度随形成温度的下降而变细。

Fe,3,C,是断续的，短杆状的，分布在铁素体之间，主轴平行于铁素体条长轴上贝氏体中的铁素体的形态与亚结构和板条马氏体相似，但位错密度比马氏体低,2-3,个数量级，约,10,8,-10,9,cm,-2,4,ppt课件,上贝氏体与珠光体及板条马氏体的区别：4ppt课件,6.1.2,下贝氏体（,下,）,形成温度：,350,Ms,光学显微镜下：,黑色针状或针叶状；,电子显微镜下：,在针状的铁素体内分布着微细的六方点阵的,-,碳化物，碳化物平行排列并与铁素体长轴成,55,65,角亚结构：高密度位错，无挛晶存在位错密度比,B,上,中的高）5,ppt课件,6.1.2下贝氏体（下）5ppt课件,6,ppt课件,6ppt课件,6.1.3,粒状贝氏体（,粒,）,一般在低碳钢，低、中碳合金钢中产生；,形成温度：在上贝氏体形成温度以上和奥氏体转变为贝氏体最高温度（,Bs,点）以下的范围内金相组织形态：在大块状或针状铁素体内分布着一些颗粒状小岛这些小岛高温下原是富碳奥氏体区，冷却过程中由于冷却条件和奥氏体的稳定性不同，可形成珠光体、马氏体，也可以,A,/,的形式保留下来如图所示,容易在连续冷却中获得，如轧后空冷。

7,ppt课件,6.1.3粒状贝氏体（粒）7ppt课件,8,ppt课件,8ppt课件,6.2,贝氏体的性能：,取决于其组织状态；而组织形态与其形成温度有关，随形成温度降低，贝氏体中的铁素体变细，含碳量增加；渗碳体的尺寸变小，数量增加，形态由断续的杆状或层状变向细片状变化因此，贝氏体的强度，硬度提高6.2.1,上贝氏体：,硬度低，韧性差，性能不好原因：,形成温度较高，,F,晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈短杆状平行分布在,F,板条之间，,F,和碳化物分布有明显的方向性，使得,F,条间易产生脆裂，,F,条本身也可能成为裂纹扩展的路径上贝氏体的机械性能不好，应避免,上,组织的形成9,ppt课件,6.2贝氏体的性能：9ppt课件,6.2.2,下贝氏体：,强度高，韧性好，具有良好的综合机械性能原因：,铁素体针细小而均匀分布，所以塑性、韧性 好；在铁素体内又沉淀析出细小、多量而弥散分布的,碳化物，故具有高密度的位错，所以强度高生产中常采用等温淬火的方法获得下贝氏体组织6.2.3,粒状贝氏体：,粒状贝氏体内的小岛起到复相强化的作用，其强度随小岛所占面积的增多而提高如图,9,56,所示10,ppt课件,6.2.2下贝氏体：10ppt课件,6.3,贝氏体转变特点,6.3.1,贝氏体转变是一个形核与核长大的过程,需要一个孕育期，上贝氏体的领先相是铁素体，铁素体晶核首先在奥氏体晶界贫碳区上形成，下贝氏体的领先相也是铁素体，但由于过冷度大，铁素体晶核可在奥氏体晶粒内部形成。

贝氏体长大速度受碳的扩散所控制通常，,B,上,的长大速度取决于碳在,A,中的扩散，而,B,下,的长大速度取决于碳在,F,中的扩散贝氏体转变速度远比马氏体低6.3.2,贝氏体转变是一个半扩散型相变,贝氏体转变中，铁和合金元素的原子不发生扩散，只有碳原子发生扩散11,ppt课件,6.3贝氏体转变特点11ppt课件,6.3.3,贝氏体中铁素体的形成是按马氏体的转,变机制来完成的,实验证明，贝氏体相变时也出现表面浮凸，说明贝氏体转变时,F,是通过切变机构转变而成的也出现惯习面，上贝氏体的惯习面是,111,，下贝氏体的惯习面是,225,贝氏体中铁素体与母相奥氏体也保持严格的结晶学位向关系350-450,形成的上贝氏体中,F,与,A,存在西山关系：,110,111,110,211,250,形成的下贝氏体中,F,与,A,存在关系,：,110,111,111,110,12,ppt课件,6.3.3贝氏体中铁素体的形成是按马氏体的转12ppt课件,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构形成呢？,原因：如图所示，奥氏体中局部含碳量的降低为贝氏体转变创造了热力学条件T,0,：马氏体相变的,平衡温度；,13,ppt课件,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,6.3.4,贝氏,体中碳化物分布与形成温度有关,对于低碳钢，转变温度较高，得到由板条铁素体组成的,无碳化物贝氏体,：少量的间距较大的铁素体板条,P,（,M,或,A,/,）组成，,如图,a,）,所示。

转变温度较低，处于上贝氏体转变区，得到羽毛状的上贝氏体，,如图,b,）,所示；,转变温度更低，处于下贝氏体转变区，得到针状的下贝氏体，,如图,c,）,所示；,14,ppt课件,6.3.4贝氏体中碳化物分布与形成温度有关14ppt课件,15,ppt课件,15ppt课件,6.4,魏氏组织的形成,定义：从奥氏体晶界生长出来的近于平行的或其它规则排列的针状铁素体或渗碳体加珠光体组织16,ppt课件,6.4魏氏组织的形成16ppt课件,产生条件：,Wc,小于,0.6%,的亚共析钢、和,Wc,大于,1.2%,的过共析钢在铸造、热轧、锻造后的空冷，焊缝或热影响区空冷，或加热温度过高并以较快的冷却速度冷却形成机制：,魏氏组织中,F,按切变机构形成，与贝氏体中铁素体形成机理相似有表面浮凸现象，沿一定惯习面,(,111,),并以一定晶体学位向关系（,K-S,关系：,（,111,）,/,（,110,）,，,110,/111,，）切变共格长大17,ppt课件,产生条件：17ppt课件,魏氏组织的形成与钢中的含碳量、奥氏体的晶粒大小及冷却速度有关,可见形成魏氏组织：,在一定的含碳量范围内；,A,晶粒粗大，越易形成魏氏组织，形成魏氏组织的含碳量的范围变宽；,冷却速度适中。

18,ppt课件,魏氏组织的形成与钢中的含碳量、奥氏体的晶粒大小及冷却速度有关,魏氏组织对性能的影响：,魏氏组织是一种,过热缺陷,组织使得机械性能下降，尤其是冲击韧性、塑性降低、脆性转化温度升高，使钢容易发生脆性断裂魏氏组织降低钢的机械性能和,A,晶粒粗化联系在一起消除方法：,对易出现魏氏组织的钢材，应通过控制轧制、降低终锻温度、控制冷却或改变热处理工艺，如通过细化晶粒的调质、正火、退火、等温淬火等来防止或消除魏氏组织19,ppt课件,魏氏组织对性能的影响：19ppt课件,7,过冷奥氏体连续冷却转变曲线（,CCT,曲线）及其应用,研究意义：,实际的热加工和热处理过程并不是等温冷却过程，而是连续冷却过程，所以要研究过冷奥氏体的连续冷却转变的过程，要研究,CCT,曲线20,ppt课件,7过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）及其应用20ppt,7.1 CCT,曲线的建立,通常用膨胀法、金相法和热分析法可测定，一般常用膨胀法来测定，速度快，数据准确具体过程是将钢试样奥氏体化,测定不同冷速下的膨胀曲线,在膨胀曲线上确定临界点（转变开始点和转变终了点）,将其连接起来形成了连续冷却转变曲线21,ppt课件,21ppt课件,7.2 CCT,曲线的分析,7.2.1,共析钢,CCT,曲线（最简单）,只有珠光体和马氏体两个转变区，无贝氏体和先共析相转变区，曲线简单。

上临界冷却速度、临界淬火速度,，,是指过冷奥氏体连续冷却过程中不发生分解，而全部过冷至,M,S,点以下发生马氏体转变的最小冷速；,它与,CCT,曲线的鼻尖相切,下临界冷却速度,，是指过冷奥氏体连续冷却过程中全部转变为珠光体的最大冷却速度22,ppt课件,7.2 CCT曲线的分析22ppt课件,P,转变区：,左边一条线 叫过冷,A,转变开始线，右边一条线叫过冷,A,转变终了线，下面一条线叫过冷,A,转变中止线M,转变区：,Ms,和,Vc,线以下的区域23,ppt课件,P转变区：23ppt课件,当,V,时，室温组织：全部为当,V,时，室温组织为：残余24,ppt课件,当V时，室温组织：全部为24ppt课件,7.2.2,亚（过）共析钢的,CCT,曲线,亚共析钢曲线特征,：有四个转变区先共析相的转变区,、珠光体转变区、,贝氏体转变区,和马氏体转变区此外，马氏体转变开始线,(Ms,线,),的右端下降原因,：由于先共析铁素体的析出和贝氏体转变使周围奥氏体富碳所致过共析钢曲线特征,：与共析钢,CCT,曲线相似，没有贝氏体转变区，所不同的是有先共析渗碳体析出区此外，马氏体转变开始线,(Ms,线,),的右端升高。

原因,：由于先共析渗碳体的析出使周围奥氏体贫碳所致25,ppt课件,7.2.2亚（过）共析钢的CCT曲线25ppt课件,26,ppt课件,26ppt课件,27,ppt课件,27ppt课件,亚共析钢连续冷却时会形成贝氏体区共析钢在连续冷却时不形成贝氏体，过共析钢也是如此原因,：共析钢、过共析钢奥氏体中含碳量高，使贝氏体孕育期延长，在连续冷却时贝氏体转变来不及进行便冷却到室温28,ppt课件,亚共析钢连续冷却时会形成贝氏体区共析钢在连续冷却时不形成贝,7.3CCT,曲线和,TTT,曲线的比较,连续冷却转变可以看为无数个温差很小的等温转变过程转变产物是不同温度下等温转变组织的混合但由于冷却速度的影响，使得某一温度范围内的转变不能充分进行共析钢的,CCT,曲线在,TTT,曲线的右下方，合金钢也类似TTT,曲线的临界淬火速度,/,=1.5,29,ppt课件,7.3CCT曲线和TTT曲线的比较29ppt课件,30,ppt课件,30ppt课件,7.4,连续冷却转变曲线的应用,从,CCT,曲线上获得钢真实的临界淬火冷速,Vc,；,是制定钢正确的冷却规范的依据；,可以估计淬火以后钢件的组织与性能31,ppt课件,7.4连续冷却转变曲线的应用31ppt课件,。