低温处理对贝氏体钢组织及性能的影响
加速贝氏体相变研究方法综述
加速贝氏体相变研究方法综述杨志南;赵晓洁;张福成;李艳国;龙晓燕;张明【摘要】贝氏体相变属于中温转变,其相变过程需要经过一段时间的孕育期和转变时间,所需时间随着钢中含碳量和其他主要合金元素如Si、Mn等含量的增加而大幅度延长.尤其是对于高碳纳米贝氏体钢,所需相变时间往往长达数十小时.长时间的等温过程严重限制了高性能贝氏体钢的工业应用.为此,研究人员着眼于加速贝氏体相变开展了大量的研究工作.本文从合金元素成分、热处理工艺调控、热变形、晶粒尺寸调控、磁场、应力场等方面出发,综述了近年来在加速贝氏体相变方面研究成果,对贝氏体相变加速工艺进行全面认识.【期刊名称】《燕山大学学报》【年(卷),期】2018(042)006【总页数】8页(P471-478)【关键词】贝氏体;相变;动力学;加速方法【作者】杨志南;赵晓洁;张福成;李艳国;龙晓燕;张明【作者单位】燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学材料科学与工程学院,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TG142.70 引言近年来，贝氏体钢以其优异的性能而受到材料学者和制造行业的高度关注，并已经广泛应用于制造铁路辙叉、轴承、车轮、轴类件、管线钢、装甲板等多种零部件[1-9]。
与马氏体钢相比，除空冷贝氏体钢之外，大部分贝氏体钢的热处理工艺较为复杂，需要在材料的马氏体转变温度以上进行一段时间等温，来完成过冷奥氏体向贝氏体的转变，获得所需的贝氏体组织。
随着贝氏体钢中C元素及其他合金元素含量的增加，相变时间大幅度延长。
金属材料热处理试验方法
金属材料热处理试验方法一、实验目的1、了解钢的热处理的基本方法。
2、了解不同热处理方法对钢的组织与性能的影响。
二、实验设备箱式电阻炉（附温控装置）、洛氏硬度计、金相显微镜、淬火水槽、油槽、夹钳、砂纸、玻璃板、侵蚀剂、表1-4-4所列试样一套（试样尺寸：--10m m×12mm）三、实验原理1、碳钢的热处理钢的热处理是指将钢在固态下施以不同的加热、保温与冷却以改变其组织和性能的工艺。
热处理工艺主要包括退火、正火、淬火及回火。
退火是将工件加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保温一定时间，随后缓慢冷却以得到近似平衡组织的方法。
根据工件退火加热温度的不同又可分为完全退火与不完全退火。
加热到Ac3以上得到均匀奥氏体组织后缓慢冷却转变为珠光体组织为完全退火，加热到Ac1以上得到奥氏体加未溶碳化物或铁素体再缓慢冷却为不完全退火。
正火是将工件加热Ac3(或Accm)以上，保温一定时间后在静止的空气中冷却得到细珠光体类型组织的热处理工艺。
淬火是将工件加热到Ac3或Ac1以上保温一定时间并以一定的冷却速度冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。
根据淬火温度不同又可分为完全淬火和不完全淬火。
加热到Ac3以上进行的称为完全淬火，加热到Ac1以上得到的奥氏体加未溶碳化物或铁素体再淬火称为不完全淬火。
回火是将淬火后的工件重新加热到低于相变点的某一温度保温一定时间后冷却，以改善钢的组织和性能的热处理工艺。
任何热处理工艺都包括加热温度、保温时间以及冷却方式三个基本的工艺因素。
（1）加热温度碳钢热处理的加热温度原则上可按下表选定。
但生产中，应根据工件实际情况作适当调整。
碳钢淬火加热温度的控制是很重要的。
亚共析钢加热温度不足时，淬火组织中会出现铁素体，使淬火后硬度不足；共析钢和过共析钢正常淬火加热温度是Ac1+(30~50)℃,加热时有未完全溶解的二次渗碳体，可以提高钢淬火后的硬度和耐磨性。
若加热温度过高时（高于Accm）,会因为得到粗大的马氏体以及过多的残余奥氏体而增大脆性或者导致硬度与耐磨性下降。
金属材料学思考题答案
金属材料学思考题答案2绪论、第一章、第二章1．钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类，各有什么特点答：分为简单点阵结构和复杂点阵结构，前者熔点高、硬度高、稳定性好，后者硬度低、熔点低、稳定性差。
2．何为回火稳定性、回火脆性、热硬性合金元素对回火转变有哪些影响答：回火稳定性：淬火钢对回火过程中发生的各种软化倾向（如马氏体的分解、残余奥氏体的分解、碳化物的析出与铁素体的再结晶）的抵抗能力回火脆性：在200-350℃之间和450-650℃之间回火，冲击吸收能量不但没有升高反而显着下降的现象热硬性：钢在较高温度下，仍能保持较高硬度的性能合金元素对回火转变的影响：①Ni、Mn影响很小，②碳化物形成元素阻止马氏体分解，提高回火稳定性，产生二次硬化，抑制C和合金元素扩散。
③Si比较特殊：小于300℃时强烈延缓马氏体分解，3．合金元素对Fe-Fe3C相图S、E点有什么影响这种影响意味着什么答：凡是扩大奥氏体相区的元素均使S、E点向左下方移动，如Mn、Ni等；凡是封闭奥氏体相区的元素均使S、E点向左上方移动，如Cr、Si、Mo等E点左移：出现莱氏体组织的含碳量降低，这样钢中碳的质量分数不足2％时就可以出现共晶莱氏体。
S点左移：钢中含碳量小于％时，就会变为过共析钢而析出二次渗碳体。
4．根据合金元素在钢中的作用，从淬透性、回火稳定性、奥氏体晶粒长大倾向、韧性和回火脆性等方面比较下列钢号的性能:40Cr、40CrNi、40CrMn、40CrNiMo。
1）淬透性：40CrNiMo 〉40CrMn 〉 40CrNi 〉 40Cr2）回火稳定性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉 40CrMn 〉 40Cr3）奥氏体晶粒长大倾向：40CrMn 〉 40Cr 〉 40CrNi 〉 40CrNiMo4）韧性：40CrNiMo 〉40CrNi 〉40Cr〉40CrMn (Mn少量时细化组织)5）回火脆性： 40CrMn 〉40CrNi> 40Cr 〉40CrNiMo5.怎样理解“合金钢与碳钢的强度性能差异，主要不在于合金元素本身的强化作用，而在于合金元素对钢相变过程的影响。
碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响
实验三碳钢的热处理工艺对组织与性能的影响一、实验目的1.了解碳钢热处理工艺操作。
2.学会使用洛氏硬度计测量材料的硬度性能值。
3.掌握热处理后钢的金相组织分析。
4.For personal use only in study and research; not for commercial use5.6.探讨淬火温度、淬火冷却速度、回火温度对45和T12钢的组织和性能（硬度）的影响。
7.巩固课堂教学所学相关知识，体会材料的成分-工艺-组织-性能之间关系。
二、实验内容1.45和T12钢试样淬火、回火操作，用洛氏硬度计测定试样热处理前后的硬度。
工艺规范见表6—1。
2.制备并观察标6—2所列样品的显微组织。
3.观察幻灯片或金相图册，熟悉钢热处理后的典型组织：上贝氏体、下贝氏体、片状马氏体、条状马氏体、回火马氏体等的金相特征。
三、概述1．淬火、回火工艺参数的确定。
Fe—Fe3C状态图和C—曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
热处理工艺参数主要包括加热温度，保温时间和冷却速度。
（1）加热温度的确定淬火加热温度决定钢的临界点，亚共析钢，适宜的淬火温度为A c3以上30~50℃，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。
如果加热温度不足（<A c3），淬火组织中仍保留一部分原始组织的铁素体，造成淬火硬度不足。
过共析钢，适宜的淬火温度为A c1以上30~50℃，淬火后的组织为马氏体十二次渗碳体（分布在马氏体基体内成颗粒状）。
二次渗碳体的颗粒存在，会明显增高钢的耐磨性。
而且加热温度较A cm低，这样可以保证马氏体针叶较细，从而减低脆性。
回火温度，均在A c1以下，其具体温度根据最终要求的性能（通常根据硬度要求）而定。
（2）加热，保温时间的确定加热、保温的目的是为了使零件内外达到所要求的加热温度，完成应有的组织转变。
加热、保温时间主要决定于零件的尺寸、形状、钢的成分、原始组织状态、加热介质、零件的装炉方式和装炉量以及加热温度等。
钢的热处理及其对组织和性能的影响
钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。
二、实验概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。
正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。
1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。
（2）正火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热至A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。
退火和正火加热温度范围选择见图3-1。
图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。
淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。
在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。
亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。
而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。
在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。
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。
低温叶轮用9Ni钢热处理与组织性能的研究
低温叶轮用9Ni钢热处理与组织性能的研究9Ni钢作为一种性能优异的低温钢,广泛应用于液化天然气低温储罐板材,而在锻件上的应用相对较少。
9Ni钢在锻件上的应用,对其强度和低温韧性都提出了较高的要求。
本文利用热膨胀仪、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对低温叶轮用9Ni钢锻件的热处理工艺与组织性能进行了系统研究。
目前少量涉及到9Ni 钢强度的研究,多停留在测试不同热处理工艺下材料的强度层面上,没有对其中深层次的微观机制进行解释,本文采用同步辐射原位观察的方法解释了在一定的热处理工艺下9Ni钢屈服强度随回火温度升高先降后升的现象。
论文主要内容如下:1.9Ni钢相组成及相变特征。
基于Thermo-Calc热力学计算软件计算了9Ni钢的相组成、合金元素对相组成的影响,为制定9Ni钢成分内控范围和热处理工艺奠定基础,同时也为该材料锻造温度选择提供参考。
计算结果显示,C含量从0.0008%增加至0.14%,Ni含量在7%~11%之间变化时,9Ni钢相组成保持不变。
测量了9Ni钢平衡相变点,分析了不同冷却速度下9Ni 钢的形貌特征,结果表明随着淬火冷速增加,组织逐渐由贝氏体向马氏体变化。
2.9Ni钢两相区热处理工艺及逆转奥氏体的稳定性。
研究了热处理工艺参数对9Ni钢显微组织和力学性能的影响,结合低温叶轮用钢的性能要求,制定了合理的热处理工艺:780℃水淬+680℃炉冷+580℃水淬。
经两相区处理后降低了9Ni钢的Ac1转变温度,影响后续回火处理后逆转奥氏体的含量。
经过“淬火+两相区处理+回火”工艺处理试样中的逆转奥氏体在深冷至-150℃过程中仅有极少量发生了失稳转变,深冷处理后不需要进行回火处理;而经过“淬火+回火”工艺处理的试样中逆转奥氏体发生失稳转变的量较大。
3.9Ni钢拉伸性能的同步辐射高能X射线原位研究。
为研究逆转奥氏体对9Ni 钢强度的影响,选取780℃保温1小时水冷+680℃保温0.5小时炉冷+580℃保温1小时水冷的试样在上海同步辐射光源BL14B线站进行了同步辐射原位拉伸试验。
钢热处理的工艺方法特点
钢热处理的工艺方法特点
钢热处理是指通过加热和冷却的方式改变钢材的组织和性能。
其工艺方法特点如下：
1. 高温处理：钢热处理通常需要进行高温处理，以达到材料的相变温度，使其组织发生改变。
高温处理可使钢材微观组织中的碳溶解度增加，提高钢的硬度和强度。
2. 速冷处理：热处理过程中的速冷处理是钢热处理的一种重要方法，通过将钢材快速冷却至室温或低温，使钢材的组织发生相变，产生马氏体或贝氏体等具有更高硬度和强度的组织结构。
3. 淬火处理：淬火是钢热处理中最常用的方法之一，其通过将加热至临界温度以上的钢材快速冷却到室温，使其形成马氏体组织，从而提高钢材的硬度和强度。
淬火还可通过选择不同的冷却介质和工艺参数，来控制钢材的组织和性能。
4. 回火处理：回火是将已经淬火处理的钢材再次加热至较低温度，并保持一定时间后再冷却至室温。
通过回火处理，可以减轻淬火过程中产生的内应力，降低钢材的脆性，并提高其韧性和塑性。
回火还可以调节钢的硬度和强度。
5. 正火处理：正火是利用加热和冷却的方法，通过控制钢材的加热温度和冷却速度，使钢材的组织发生变化，达到一定的性能要求。
正火处理可以提高钢材的
强度和硬度，同时保持一定的韧性。
总体而言，钢热处理的工艺方法特点是通过加热和冷却的方式改变钢材的组织和性能，从而实现对钢材硬度、强度、韧性等性能指标的控制和调节。
不同的工艺方法可以根据需要选择，以满足不同的使用要求。
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低温处理对贝氏体钢组织及性能的影响
主要研究了低温处理对Mn系贝氏体实验钢组织及性能的影响。
通过对经低温处理的贝氏体实验钢力学性能及微观组织表征分析等工作,揭示了低温处理对贝氏体实验钢的组织及性能影响规律。
同时,进行了相关作用机理的探讨,以探究低温处理对贝氏体钢性能影响的内在原因。
研究结果表明,低温处理工艺能对贝氏体实验钢的性能产生一定优化效果,尤其低温处理对等温淬火工艺的性能影响效果较为显著。
相比传统等温淬火-回火(Austempering-Tempering,AT)工艺,等温淬火-低温处理-回火(Austempering-Cryogenic-Tempering,ACT)工艺处理后,强度和硬度明显提升,且韧塑性基本维持同一水平。
相应地,ACT处理后样品的耐磨损性能大幅度改善。
其性能的影响结果可能主要与残余奥氏体的转变和碳化物的析出有关。
在-196℃进行低温处理相对-80 ℃低温处理更能有效地减少贝氏体实验钢组织中的残余奥氏体含量,强度和硬度性能改善效果也更为显著。
低温处理保温12 h至24 h能够获得较良好的综合性能改善效果。
低温处理工艺中的回火参数对最终性能也具有一定影响。
低温处理对贝氏体钢中残余奥氏体具有重要的影响效果。
低温处理能够消除部分不稳定的块状残余奥氏体,起到调控组织中残余奥氏体含量的作用,同时提高残奥的平均碳含量起到稳定残奥的作用。
经过低温处理后的回火过程可促进细小碳化物的析出。
在低温处理后回火态样品的马/奥岛(Martensite/Austenite island,M/A island)上存在较多的细小碳化物析出。
通过本论文对Mn系贝氏体实验钢的低温处理研究工作,有助于通过低温处理工艺进行贝氏体钢组织的调控,有利于进一步优化贝氏体钢,尤其是大厚件的力学性能与耐磨损性能,有利于扩大Mn系贝氏体钢的应用。