加热金属冷却时的转变

Fe-C Fe-N <1.0 <0.7 700～200 700～360 700～25 700～400 700～150 600～200 550～40 —— 700～260 700～180 —— —— —— 0.6～1.95 300～40 0.7～2.5 29～34 24.5 - - - - - - - - - 350～100 25～196 ～30 - - - - - - - - - - - - - 14.5～27 11～17 35～53 - - - - - - Fe-Ni <29 Fe-Pt <20.5 Fe-Mn <14.5 Fe-Ru 7.5∽10 Fe-Ir 20∽40 Fe-Cu 2∽6 Fe-Cr <10 Fe-Mo <1.94 Fe-Sn <1.3 Fe-V Fe-w <0.5 <0.3 表Ⅱ 铁系合金（钢）马氏体的特征

惯习面 （111）γ （225）γ （259）γ 位向关马氏体形第二次切变马氏体中的亚结系 K-S 态 类型 构 位错 Ms点 钢 种 低碳钢、高板条状 滑移 低 Mn钢，低Ni钢 K-S 板条状或片状 片状有中脊 高、中碳滑移孪生 位错孪晶 低或中 钢，不锈钢中Ni钢 孪生 孪晶 高 高Ni钢，极高碳钢 西山 表Ⅲ 碳钢的马氏体形态和晶体学特征与钢的碳含量关系 碳含量（%） 晶体结构 位向关系 惯习面 体心立<0.5 方 或正方 0.5～1.0 体心正方 体心正方 板条状K-S关系 {111}γ片状{225}γ 片状马氏体，亚结K-S关系 {225}γ <20° 构为部分孪晶和位错 350～200 混合马氏体 K-S关系 {111}γ >350 板条状马氏体 Ｍs点 马氏体形态 1.0～1.4 1.4～1.8 体心正方 西山关系 {259}γ <10° 典型片状，有明显中脊“Z”字形排列 纯铁的自由能数据 单位：卡/克分子 Kaufman（1963）

????GFe??1303?17.78?10?4T2?28.67?10?6T3?4.89?10?8T4　　　　T?300???684.58?7993.65?10?2T?(?290.82?10?4T2)?9.45?10?6T3?14.36TInT　　300?T?700?4887.74?111.84T?116.53?10?4T2?17.16TInT　　　　　　700?T?1100?

Orr,Chipman（1967）

????GFe??1590?6.55T?0.0018T2?1.43TInT　　　　　200?T?500? ???1661.59?5.31T?16.92?10?4T2?1.25TInT　　500?T?800?4983.58?111.46?10?2T?110.67?10?4T2?17TInT　　800?T?1100?MOГYHOB（1972）

????GFe??1413?2.69?10?4T2?19.59?10?6T3?3.78?10?8T4　　　T?300???1467.27?106.99T?0.0364T2?11.21?10?6T3?18.96TInT　　300?T?700??2640.74?8.46T?9.52?10?4T2?0.71TInT　　　　　　　　700?T?1100?热力学模型 单位：卡／克分子 Fisher模型

????G????(1?xc)?GFe?RT(1?xc)?3?8xc1?6xc??In?3In??xc[18404?10.46T?(40418?28.77T)xc]53(1?x)1?xCc??KRC模型

?G????(1?xc)?G???Fe?RT13?12e??rRT{(14?12e??rRT)(1?xc)In(1?xc)?[1?(14?12e??rRT)xc]In[1? (14?12e??rRT)xc]}?xc[18404?10.46T?(40418?28.77T)xc]

其中，?r?1405卡/克分子 LFG模型

????G????(1?xc)?GFe?2xcRTInxc?xc[?Hc???Hc??(?Scxs(?)??Scxs(?))T?4???6??]?

4RT(1?xc)In(1?xc)?5RT(1?2xc)In(1?2xc)?3RTxcIn(3?4xc)?6RT[xcIn1?Jr?(4Jr?1)xc??r2Jr(2xc?1)?r?1?3xc?

?r?1?3xc (1?xc)In?4RTxcIn???3?5xc

???3?5xc其中，???[9?6(3?2J?)xc?(9?16J?)x2]1/2　　　???[1?2(1?2J?)xc?(1?8J?)x2]1/2

CCJ??1?exp(???/RT)　　　　　J??1?exp(???/RT)

???11608.51卡／可分子　　　　???1925卡／可分子　

?Hc??26800卡／克分子　　　　?Hc??　8396?40418xc卡／克分子 ?Scxs(?)?12.29卡／克分子　　　　?Scxs(?)?1　.83?28.77xc卡／克分子

???取MO?YTHOB数据）算得的Ms（K） 表Ⅳ 按LFG模型（?GFeXC 计Tc 算Ms 值 实验Greninger(1942) Kaufman,Cohen (1962) 值 张鸿冰(1981)

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 1025.9 949.7 872.5 811.3 764.2 737.7 745.4 667.9 586.4 512.4 443.1 380.7 756 738 746 675 666 668 593 594 591 512 522 514 450 450 415 378 444.5 378 第三节 贝氏体相变（Bainitic Transformation）

一、贝氏体的形成 (Formationg of Bainite)

贝氏体相变是介于珠光体相变和马氏体相变之间，故又称为中间相变，是由Bα（贝氏体中的铁素体）与Bc组成的非层片状组织。为了获得贝氏体组织，一般可将经奥氏化的钢过冷到中温区等温停留，这种热处理操作称为贝氏体等温淬火。对某些贝氏体钢已可通过连续冷却（空冷）获得贝氏体组织。由于贝氏体具有优良的综合力学性能，可提高材料的强韧性，且在等温淬火中又可以大大减小工件变形开裂的倾向，故在生产中得到广泛的应用。

下表列出了珠光体、贝氏体、马氏体相变的异同。

原子扩散 点阵改组

珠光体相变 贝氏体相变 马氏体相变

铁原子 扩散 碳原子 扩散

扩散

无扩散 扩散 切变共格

无 无 切变共格

1．贝氏体的形貌及其亚结构

按照贝氏体的金相形貌，可将贝氏体分为上贝氏体、下贝氏体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体等。 （1）上贝氏体

上贝氏体是在贝氏体转变的上部温度区形成的，其贝氏体铁素体板条成束地自晶界向晶内生长，在光学显微镜下形似羽毛状，故有羽毛状贝氏体之称，板条间的渗碳体呈粒状或短片状，可在电子显微镜下观察到渗碳体的形态。对于碳钢而言，贝氏体的

形成温度：550～350℃

Bα：条状，接近平衡含碳量，长短不一，光镜下整体呈羽毛状 Bc：粒状、链状、短片状（不连续） 相邻Bα：6～18o 相邻束：51o、97o、120o 亚结构：位错（密度较低）

贝氏体条束的平均尺寸又称为贝氏体的有效晶粒尺寸，其板条的宽度通常比相同温度下形成的珠光体铁素体片为大。对强度有贡献。上贝氏体形成时亦有浮凸效应，且存在一定的位错组态。随钢中含碳量的增加，上贝氏体板条变薄，渗碳体量增多，并由粒状、链状过渡到短杆状，甚至可分布在铁素体板条内。当钢中含有较多量的硅、氯等元素时，可延缓渗碳体的析出，使贝氏体板条间很少或无渗碳体的析出，成为一种特殊的上贝氏体。 （2）下贝氏体（350℃～Ms）

下贝氏体是在贝氏体转变的下部温度区形成的，亦为铁素体和渗碳体构成的复相组织。贝氏体板条的形态，随

含碳量的变化而异，大多呈片状，而在低碳钢中有时也呈条状。由于贝氏体片之间互成交角，金相显微镜下常可观察到的“竹叶状”组织即为之。无论是条状的还是片状的贝氏体铁素体。其内部总有细微碳化物沉淀，它们大多与铁素体的主轴呈55～60o。下贝氏体形成时亦有表面浮凸效应，其位错密度高于上贝氏体的。下贝氏体中的含碳量高于下贝氏体的，且形成温度愈低，碳的过饱和度愈大。

随钢的含碳量的增大，下贝氏体中沉淀的碳化物量增多，且分布趋于弥散。即下贝氏体： 无碳化物贝氏体 Bα：针状，过饱和度增加，互呈一定角度，金相形态为“竹叶状”

Bc：与针片的主轴成55～60o，呈颗粒状分布，平行排列析出

由以上分析可知，上下贝氏体的主要区别在于贝氏体铁素体的形态及其碳化物的析出位置的不

P A→Ms+AR