20111219_固态转变_-贝氏体相变_

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10.5 固态相变-贝氏体转变

10.5 固态相变-贝氏体转变

①粒状贝氏体
• 一般在稍高于上贝氏体的形 成温度下形成
• 多在低、中碳合金钢中出现, 由条状铁素体与岛状物组成 • 岛状物由富碳奥氏体或其转 变产物组成,多为马氏体和 奥氏体,故称M-A岛
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刘志勇 14949732@
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吉 首 大 学 物 理 与 机 电 工 程 学 院 JiShou University
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3 贝氏体转变的机制
• 贝氏体转变具有形核长大及类似马氏体切变的双重特征
• 究竟哪一个在相变过程中占主导地位存在争论
• 1. 扩散控制的反应模式:认为贝氏体反应是一种非片层共 析反应,贝氏体就是一种非片层状的珠光体。这些人认为 贝氏中铁素体的长大是台阶沿α/γ界面的运动,而这种台阶 运动受控于碳原子的扩散 • 2. 贝氏体切变机制:其主要依据是贝氏体和马氏体之间在 形态上及晶体学方面有很多相似之处
②无碳化物贝氏体
• 钢在上贝氏体转变区的上部温 度范围内形成的,试样表面浮 凸多呈“∧”形 • 多在低、中碳合金钢中出现, 在奥氏体晶界形核,最终成长 为一组大致平行的铁素体条, 板条尺寸及间距较宽,条间夹 有富碳奥氏体,其晶体学特征 与上贝氏体相同
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典型上贝氏体
图10-36 典型上贝氏体 (a)显微组织照片×500 (b)透射电子显微像×5000
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贝氏体转变的主要特征(3篇)

贝氏体转变的主要特征(3篇)

第1篇一、贝氏体转变的概述贝氏体转变是指金属在一定的温度范围内,从奥氏体向贝氏体转变的过程。

在这个过程中,金属的组织结构发生了显著的变化,从而导致金属的性能发生改变。

贝氏体转变主要发生在低碳钢、低合金钢和某些高合金钢中。

二、贝氏体转变的主要特征1. 温度范围贝氏体转变的温度范围较窄,大约在280℃至550℃之间。

在这个温度范围内,奥氏体晶粒开始发生转变,形成贝氏体。

当温度低于280℃时,贝氏体转变速率会显著降低,甚至停止;当温度高于550℃时,贝氏体转变会逐渐向马氏体转变过渡。

2. 组织结构贝氏体转变后,金属的组织结构发生了显著的变化。

具体表现为:(1)奥氏体晶粒细化:在贝氏体转变过程中,奥氏体晶粒逐渐细化,晶粒尺寸减小,有利于提高金属的强度和硬度。

(2)贝氏体形态:贝氏体由贝氏体铁素体和渗碳体(或碳化物)组成。

贝氏体铁素体以片状、针状或羽毛状形态出现,渗碳体以细小的片状或针状形态存在。

(3)贝氏体晶粒尺寸:贝氏体晶粒尺寸与奥氏体晶粒尺寸密切相关。

一般来说,奥氏体晶粒越细,贝氏体晶粒也越细。

3. 性能变化贝氏体转变后,金属的性能发生了显著的变化,具体表现在以下方面:(1)强度和硬度:贝氏体转变后,金属的强度和硬度显著提高。

这是由于贝氏体组织中的贝氏体铁素体和渗碳体相互作用,使得金属的晶粒尺寸减小,晶界增多,从而提高了金属的强度和硬度。

(2)韧性:贝氏体转变后,金属的韧性也得到一定程度的提高。

这是因为贝氏体转变过程中,部分奥氏体晶粒转变为贝氏体铁素体,使金属的组织结构更加均匀,有利于提高金属的韧性。

(3)疲劳性能:贝氏体转变后,金属的疲劳性能得到显著提高。

这是因为贝氏体组织中的贝氏体铁素体和渗碳体相互作用,使得金属的晶粒尺寸减小,晶界增多,从而提高了金属的疲劳性能。

4. 热处理工艺贝氏体转变的热处理工艺主要包括以下两个方面:(1)贝氏体转变温度:贝氏体转变温度对金属的组织结构和性能具有重要影响。

一般来说,贝氏体转变温度越高,贝氏体晶粒越细,金属的强度和硬度越高。

第六章 贝氏体转变

第六章  贝氏体转变

△G
因此, 转变不需要 转变不需要M转变 因此,B转变不需要 转变 那样大的过冷度 BS点表示 和B自由能差达到相变 点表示A和 自由能差达到相变 所需最小化学驱动力值时的温度。 所需最小化学驱动力值时的温度。
固态相变, SMSE,CUMT
H L MS MS
HL MS
T/℃ ℃
高碳A→高碳 , △GvH 高碳M, 高碳 高碳 = △ GV 低碳A 低碳 低碳M, 低碳 →低碳 , △GvL △ 高碳A 低碳 低碳M, 高碳 →低碳 ,△GvHL >△GV
原理篇——6 贝氏体转变 原理篇
第六章 贝氏体转变
6.1、 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 6.2、 6.3、贝氏体相变热力学和相变机制 6.3、贝氏体相变热力学和相变机制 6.4、 6.4、贝氏体转变动力学 6.5、 6.5、贝氏体转变影响因素 6.6、 6.6、贝氏体力学性能
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+
区; 区 区
区 400 A 300 Ms 200 100 0 Mf -100 0 1
区; 区
M+AR
; 区 (s)
10
, SMSE,CUMT

返 回 学习指南
原理篇——6 贝氏体转变 原理篇
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。 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。 切变特征。 • 贝氏体(B)组织由 贝氏体( ) 铁素体+渗碳体组成。 铁素体+渗碳体组成。 (BF) M A M t/s
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返 回 学习指南
原理篇——6 贝氏体转变 原理篇
组织形态: 组织形态: 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成 板条加碳化物组成。 由成束的、大致平行的 板条加碳化物组成。 铁素体(羽毛状) 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; 束内相邻 位向差很小,束与束之间位向差较大; 位向差很小 亚结构是位错; 亚结构是位错; C%<0.03%,接近平衡浓度; % ,接近平衡浓度; BF有浮凸 有浮凸; 有浮凸 BF惯习面{111},与A位向关系接近K—S。 {111},与 位向关系接近K S F惯习面{111},

第6章 贝氏体相变PPT课件

第6章   贝氏体相变PPT课件
不同的企业财务报表使用者关心的问题有所不同本章钢中的贝氏体相变贝氏体相变的基本特征贝氏体的组织形貌亚结构特点贝氏体相变的热力学动力学相变机制性能等重点贝氏体相变的基本特征贝氏体的组织形貌亚结构特点贝氏体相变的动力学相变机制贝氏体相变财务分析的一般目的是评价过去的经营业绩衡量现在的财务状况预测未来的发展趋势
第二节 贝氏体相变机制
相变机制: 马氏体型相变:
因为贝氏体中的铁素体与母相奥氏体之间保持 第二类共格、有一定的晶体学位向关系、浮凸 现象等; 扩散型相变:由单相的奥氏体分解为碳浓度不 同的铁素体+碳化物; 结论:贝氏体相变是马氏体相变+碳原子的扩散。
一、恩金贝氏体相变假说 实验一:低碳钢形成的下贝氏体中的铁素体过饱
K-S,惯习面是{111}等 碳化物:-碳化物、-碳化物
(渗碳体),从过饱和铁素体中 析出。
3.粒状贝氏体
3. 粒状贝氏体 形成条件:低、中碳合金钢在上贝氏体相变区高
温范围内等温时形成。 组织形态:粒状富碳奥氏体分布在铁素体条中。 基体:条状铁素体合并而成,铁素体的含碳量很
低,接近平衡浓度,富碳奥氏体区含碳很高。 粒状贝氏体形成过程中有碳的扩散而无合金元素
有碳原子的扩散,碳的扩散速度控制贝氏体转变速度并影 响组织形貌。
第一节 贝氏体相变的基本特征和组织形状
一、贝氏体相变的基本特征 1. 贝氏体相变的温度范围: 贝氏体相变的温度范围:Bs~Ms 贝氏体相变不能进行到底,有残余奥氏体存在。 2. 相变产物: B由铁素体与碳化物、马氏体、富碳残余奥氏体
等组成。而P由铁素体和碳化物组成。 贝氏体转变与珠光体有着本质的不同:非平衡、
位错密度高、各相无比例关系、相组成不同等。
贝氏体定义:钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产 物,它以贝氏体铁素体为基体,同时可能存在-渗碳体 或-碳化物、残余奥氏体等相构成的组织。贝氏体铁素 体的形貌多呈条片状,亚结构是位错。

材料科学基础PPT五章 贝氏体相变

材料科学基础PPT五章 贝氏体相变

钢中珠光体、马氏体、 钢中珠光体、马氏体、贝氏体转变特点的比较
珠光体转变
转变温度范围 高温转变( 高温转变(Ar1~550℃) ℃ Fe原子和碳原子都扩散 原子和碳原子都扩散 为形核、长大过程; 为形核、长大过程;一 般领先相为渗碳体 无共格性
贝氏体转变
中温转变(550℃ ~Ms) ℃ 中温转变 有相变不完全性 碳原子扩散, 原子不扩散 碳原子扩散,Fe原子不扩散 为形核、长大过程; 为形核、长大过程;一般领 先相为铁素体 具有共格性, 具有共格性,产生表面浮凸 现象 两相组织(非层状组织) 两相组织(非层状组织) γ→α+Fe3C (约350℃以上 约 ℃以上) γ→α+FexC (约350℃以下 约 ℃以下) 合金元素不扩散
第五章 贝氏体相变
钢中的贝氏体转变,首先由 等人于1930年详细地作 钢中的贝氏体转变,首先由Brain等人于 等人于 年详细地作 了研究和阐述,因此,这种转变被命名为贝氏体转变, 了研究和阐述,因此,这种转变被命名为贝氏体转变,其转 变介于珠光体转变和马氏体转变温度区域之间, 变介于珠光体转变和马氏体转变温度区域之间,又称为中温 转变。 转变。 贝氏体相变时,只有碳原子能扩散,Fe原子不能扩散, 贝氏体相变时,只有碳原子能扩散, 原子不能扩散, 原子不能扩散 其相变产物一般为α+ 其相变产物一般为 +Fe3C的非层状组织,属半扩散型相变, 的非层状组织,属半扩散型相变, 兼有扩散型和非扩散型相变的某些特征。 兼有扩散型和非扩散型相变的某些特征。 由于贝氏体(尤其是下贝氏体)具有良好的综合机械性能, 由于贝氏体(尤其是下贝氏体)具有良好的综合机械性能, 生产中常将工件加热到奥氏体状态后快速冷却到贝氏体转变 生产中常将工件加热到奥氏体状态后快速冷却到贝氏体转变 温度区域恒温,使奥氏体转变为贝氏体,这种热处理称为等 温度区域恒温,使奥氏体转变为贝氏体,这种热处理称为等 温淬火。 温淬火。同时还可能避免在一般淬火时由于急冷而易于产生 的变形和开裂。 的变形和开裂。

固态相变知识点总结

固态相变知识点总结

固态相变知识点总结相变是物质在温度、压强或其他外部条件改变时,从一种物态转变为另一种物态的现象。

固态相变是指物质从固态状态转变到其他固态状态的过程,通常包括晶体-晶体相变和晶体-非晶相变,以及液晶-固体相变等。

固态相变是材料科学和固态物理领域的重要研究课题,掌握固态相变的基本原理和规律对于材料设计、制备和性能改进具有重要意义。

本文将从固态相变的基本概念、分类和特征等方面进行总结,并通过实例来说明固态相变的重要意义和应用。

一、固态相变的基本概念1. 固态相变是指物质在固态状态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

固态相变是晶体学和固态物理学的重要研究课题,可以帮助我们深入了解物质的内部结构和性质。

2. 固态相变的基本特征包括晶格结构的改变、原子位置的重新排列、晶体的晶界和缺陷等。

固态相变通常伴随着能量的吸收或释放,使得固态物质的性能和特性发生变化。

3. 固态相变的驱动力包括温度、压强、外界场等,这些外部条件的改变可以引起晶体结构和性质的改变,从而产生相变现象。

4. 固态相变可以分为等温相变和非等温相变两种类型。

等温相变指的是在恒定温度下发生的相变过程,例如固态合金的热处理过程;非等温相变指的是在变化温度下发生的相变过程,例如冰的熔化过程。

二、固态相变的分类根据相变过程中晶体结构的改变和外部条件的影响,固态相变可以分为以下几种类型:1. 晶体-晶体相变:指的是物质在固态状态下由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。

晶体-晶体相变通常伴随着晶粒形状、大小和取向的变化,对材料的组织结构和性能产生重要影响。

2. 晶体-非晶相变:指的是物质在固态状态下由晶体结构转变为非晶结构的过程。

晶体-非晶相变可以发生在非晶态金属、非晶态合金和非晶态陶瓷等材料中,对于提高材料的强度、硬度和耐腐蚀性具有重要意义。

3. 液晶-固体相变:指的是液晶分子在固态基体中发生有序排列的过程。

液晶-固体相变广泛应用于液晶显示器、液晶材料和光学器件等领域。

动力学作业-贝氏体转变

动力学作业-贝氏体转变
增强钢的韧性
通过贝氏体转变,可以改变钢的韧性特性,使其在受到外力 作用时不易脆化或断裂,从而提高钢的安全可靠性。
金属材料的加工处理
金属材料的热处理
贝氏体转变是金属材料热处理过程中 的重要反应之一,通过控制贝氏体转 变可以改善金属材料的机械性能和物 理性能。
金属材料的成形加工
在金属材料的成形加工中,贝氏体转 变可以影响材料的塑性和韧性,从而 影响其成形加工性能。
贝氏体转变的熵变与焓变
贝氏体转变过程中,由于原子排列的有序化,体 系的熵减小,焓增加。
熵变和焓变的大小取决于温度、合金元素含量以 及转变完成程度。
熵变和焓变对贝氏体转变的驱动力和相变过程有 重要影响,进而影响钢的性能。
04
贝氏体转变的微观结构
贝氏体的微观形貌
羽毛状贝氏体
在光学显微镜下观察,贝氏体呈现为一种羽毛状的 形态,这是由于铁素体板条在转变过程中发生扭曲 和交叉所形成的。
03
贝氏体转变的热力学
贝氏体转变的热力学条件
温度条件
贝氏体转变通常在钢的Ms点以 下的温度范围内进行,Ms点是 钢开始奥氏体向贝氏体转变的 温度。
成分条件
钢中的合金元素对贝氏体转变 有显著影响,一些合金元素如 碳、镍、锰等能够推迟贝氏体 转变,而一些元素如铬、硅、 铝等则能够促进贝氏体转变。
时间条件
贝氏体转变过程中,碳原子从奥氏体中的无序状态转变为有序状 态,导致晶体结构发生变化。
贝氏体转变的特性
贝氏体转变是非扩散性转变,碳原子在转变过程中 不发生显著的迁移。
贝氏体转变过程中,晶体结构发生改变,导致物理 性能的变化。
贝氏体转变温度范围较窄,通常只有几十度,因此 转变速度相对较快。
贝氏体转变的分类

第五章贝氏体相变

第五章贝氏体相变

3.贝氏体相变动力学
• 贝氏体相变也是一种形核 和长大过程。
• 与珠光体相变一样,贝氏 体可以在一定温度范围内 等温形成,也可以在某一 冷却速度范围内连续冷却 转变。
• 贝氏体等温形成时,需要 一定的孕育期,其等温转 变动力学曲线也呈“C"字 形。
4. 贝氏体相变的扩散性
• 贝氏体相变: 奥氏体() 铁素体()+碳化物
(100)Fe3C /(/ 554)A
(010)Fe3C //(110)A (001 温度范围内形成的贝 氏体称为下贝氏体。
• 对于中、高碳钢,下 贝氏体大约在350℃ Ms之间形成。碳含量 很低时,其形成温度 可能高于350℃
2. 下贝氏体
富集而趋于稳定,并保留到室温成为一种特殊的上贝氏体— 准上贝氏体; ⑤T渗碳体更细密
1. 上贝氏体
⑥亚结构:位错—说明切变以滑移方式进行,形成温度 位错密度;
⑦具有一定晶体学取向关系和表面浮突效应;上贝氏体 铁素体的惯习面为{111},与奥氏体之间的位相关系 为K-S关系。碳化物的惯习面为{227},与奥氏体之间 存在Pitsch关系。
关系,惯习面为{111}
5. 低碳低合金钢中的贝氏体

BI 600-500℃等温
碳 贝
慢速 连续冷却
氏 体


500-450℃等温

BII

中速 连续冷却

BIII 450℃-Ms等温
贝 氏
快速 连续冷却

机械性能好
5.3 贝氏体相变机制
• 贝氏体形成
– 铁素体与母相奥氏体之间保持第二类共格关系 – 具有一定的晶体学位向关系 – 在光滑试样表面产生浮突 **说明贝氏体中铁素体的形成是马氏体型相变
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扩散学派
均匀扩散形核 台阶长大机制; P和B的C曲线重叠。C曲线 出现Bay区是“溶质类拖曳” 作用 碳化物析出为相间沉淀机 制 指出很多扩散型相变也出 现表面浮凸 已实验证明了台阶长大机 制的存在
更多地考虑下贝氏体的 实验结果
大都来自上贝氏体的实 验证据
固态相变机制转化的连续性和阶段性

主要指相变机制的转化在温度、时间、空间上,既是连续的,又是有 阶段的。其间必然存在着中间过渡状态。 首先提出这个思路的文献为:
扩散学派
H.I.Aaronson, K.R.Kinsman, 徐祖耀,方鸿生等 共析分解的非片层状产 物 (无独立的TTT曲线) 扩散机制:属特殊的 共析转变 可总结为5点。 见李承基书,p.7
贝氏体转变机制 已有主要依据
李承基. 贝氏体相变理论. 机械工业出版社. 1995.
贝氏体转变研究的两大学派
贝氏体转变
Bainitic Tansformation

学习重点: 贝氏体转变研究的进展; 切变和扩散两大学派及其基本观点 贝氏体钢的研发与应用; 仍在继续的学术争鸣。。。。。。
• • • •
H. K. D. H. Bhadeshia. From /
.
Bainite
钢中马氏体与贝氏体组织形态
Bainite in Steels - 2nd Edition H. K. D. H. Bhadeshia
Surface 1
Surface 2
Srinivasan & Wayman, 1968
Bainite in Steels - 2nd Edition H. K. D. H. Bhadeshia
Heheman R F, Kinsman K R, Aaronson H I. Metallurgical Transactions. 1972 (3A): 1077

Read more: /topic/bainite#ixzz1gt4Psmmv

Bainite in Steels - 2nd Edition
H. K. D. H. Bhadeshia Published by the Institute of Materials Publication Date March 2001 460pp ISBN 1 86125 112 2 (H)
贝氏体转变基本知识

贝氏体转变理论争鸣仍在继续

例如:
徐祖耀. 贝氏体相变简介[J]. 热处理. 2006, 21(2): 1. 康沫狂, 朱 明. 关于贝氏体形核和台阶机制的讨论— 与徐祖 耀院士等商榷[J]. 材料热处理学报, 2005, 26 (2) : 1. 徐祖耀,金学军. 简论贝氏体相变的形核与长大—复康沫狂教授 等[J]. 材料热处理学报, 2005, 26 (6) : 1.
切变学派
关于贝氏体形核 关于贝氏体铁素体的 长大 关于碳化物析出 关于表面浮凸 关于台阶长大机制 关于实验证据取用
非均匀切变形核 重复切变方式不断析出贝 氏体板条亚单元 珠光体与贝氏体的C曲线各 自独立 先有贝氏体铁素体后析出 碳化物 认为表面浮凸是切变机制 的最有利证据 指出保持点阵对应关系的 长大过程同样可以用台阶 机制完成
Read more: /topic/bainite#ixzz1gt5XX4to
贝氏体转变研究历史扼要回顾

In the 1920s Davenport and Bain discovered a new steel microstructure which they provisionally called martensite-troostite, due to it being intermediate between the already known low-temperature martensite phase and what was then known as troostite (now fine-pearlite). This microstructure was subsequently named bainite by Bain‘s colleagues at the United States Steel Corporation. Bain and Davenport also noted the existence of two distinct forms: 'upper-range' bainite which formed at higher temperatures and 'lower-range' bainite which formed near the martensite start temperature (these forms are now known as upper- and lower-bainite respectively). 1931年:Bain及其合作者首次发表贝氏体光学金相组织形态及转变动力学曲线 1939年:Mehl将贝氏体分为上贝氏体和下贝氏体 1952年:柯俊与S.A.Cottrell首次研究了贝氏体转变机制,发现类似马氏体转变的表面 浮凸效应 1972年:切变学派和扩散学派联合发表学术论文,在同一论文中各自表述其学术观点:
贝氏体转变争鸣仍在继续
徐祖耀. 贝氏体相变简介[J]. 热处理. 2006, 21(2): 1.
贝氏体钢研发实例


Mo-B系、Mn系、… … 例如: 北京科技大学 贺信莱等 清华大学 方鸿生等 其他大学 众多大中型钢铁企业
(感兴趣的同学可自行检索更多有关文献与信息)
SOLID-SOLID TRANSFORMATIONS
固态转变 Bainite Transformations (贝氏体转变)
主讲:刘国权教授
材料优化设计与生物医用材料研究室 北京科技大学材料科学与工程学院
?← 贝氏体相变 → ?
Pergamon Materials Series Vol 12, 2007
Purdy G R, Hillert M. Acta Metallurgica. 32(1984): 832



该理论可以较好地解决贝氏体转变机制争论问题。 各个研究者采用不同材料和实验条件获得的贝氏体转变机制实验研究 结果,可能仅是相变机制的转化过程中的某些阶段的某些过程,不可 能是全过程。这既是通常引起学术争论及形成不同学派的主要原因, 又是某些复杂系和过程研究工作需要经过的必然阶段。 计算机仿真效率很高,是否可用于验证固态相变机制转化的连续性和 阶段性理论?
Bainitic Tansformation
1 µm
有过渡层
无过渡层
贝氏体转变研究的两大学派
切变学派
主要代表人物 贝氏体的定义
柯俊(Ko.T), R.F.Hehemann, 康沫狂等 中温转变形成的分解产 物:针状;有表面浮 凸;有独立的TTT曲线及 BS点 半扩散型:铁原子 切变+碳原子扩散 可总结为5点。 见李承基书,p.6
Bainite is an acicular microstructure (not a phase) that forms in steels at temperatures from approximately 250-550 ℃ (depending on alloy content). First described by E. S. Davenport and Edgar Bain, it is one of the decomposition products that may form when austenite (the face centered cubic crystal structure of iron) is cooled past a critical temperature of 727 ℃. Davenport and Bain originally described the microstructure as being similar in appearance to tempered martensite. A fine non-lamellar structure, bainite commonly consists of carbide and dislocation-rich ferrite.

贝氏体转变基本概念
钢中贝氏体的公认基本特征

贝氏体转变是钢中过冷奥氏体在中温转变区发生的转变; 贝氏体组织的组成相为贝氏体铁素体和碳化物两相; 贝氏体转变过程主要是贝氏体铁素体的形核与长大过程。
贝氏体相变英文书籍(Online textbook):
/phase-trans/newbainite.html
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