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標(biāo)題: 零讀雜談（熱處理五） [打印本頁(yè)]

作者: bkljp02 時(shí)間: 2015-1-30 08:06
標(biāo)題: 零讀雜談（熱處理五）
本來(lái)打算直接開(kāi)始說(shuō)貝氏體的，但是最近又重新體會(huì)了下馬氏體組織，反復(fù)看看了書(shū)中關(guān)于馬氏體的一些介紹。因此，看來(lái)又要多說(shuō)說(shuō)馬氏體了。
另外，發(fā)現(xiàn)上次寫(xiě)的一個(gè)錯(cuò)誤。上次的讀書(shū)應(yīng)該是《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，沒(méi)留意寫(xiě)成了《材料工程基礎(chǔ)》。甚感抱歉。因此造成的誤會(huì)還請(qǐng)諒解。
PS。我發(fā)現(xiàn)每次的帖子后面都會(huì)有大俠問(wèn)具體該怎么用的問(wèn)題。說(shuō)實(shí)話，各人認(rèn)為這樣的問(wèn)題有些空，或者說(shuō)這樣的問(wèn)題實(shí)際上不是由熱處理知識(shí)完全涵蓋的。比如板條馬氏體，因?yàn)榧葥碛懈邚?qiáng)度，又具備一定韌性，特別是馬氏體還具備良好的抗腐蝕性。因此也被用作馬氏體不銹鋼，用于水電項(xiàng)目。但對(duì)于熱處理來(lái)說(shuō)，我們關(guān)注更多的不是馬氏體之外的部分，而是形成、控制和基本的特性。所以，怎么說(shuō)呢？有疑是好事，有疑就多找找相關(guān)的書(shū)看吧。沒(méi)有別的啥辦法。哈哈。

好了，回正題了，今天主要討論馬氏體和貝氏體。

讀書(shū)：《材料科學(xué)基礎(chǔ)》　王昆林　主編
　　　清華大學(xué)出版社

　　　雜談五

上一次，討論了很多關(guān)于馬氏體的東西。簡(jiǎn)單基礎(chǔ)的說(shuō)了說(shuō)兩種常見(jiàn)馬氏體的結(jié)構(gòu)和性能。當(dāng)然，實(shí)際中還存在其他馬氏體結(jié)構(gòu)，比如蝶形馬氏體。哪位大俠有興趣，可以去找找相關(guān)資料自行學(xué)習(xí)。
這一次，先繼續(xù)討論下馬氏體組織。當(dāng)然，也只是簡(jiǎn)單的說(shuō)一些相關(guān)，目的是為后面的熱處理工藝作一個(gè)鋪墊。
首先說(shuō)，同其他組織一樣，（當(dāng)然，寫(xiě)到目前，我們還沒(méi)提及），馬氏體從奧氏體轉(zhuǎn)變，有一個(gè)起始轉(zhuǎn)變溫度，Ms。同時(shí)，金屬組織的轉(zhuǎn)變也不會(huì)像水的結(jié)晶，也一定存在一個(gè)終止轉(zhuǎn)變溫度，Mf。因?yàn)轳R氏體轉(zhuǎn)變屬于非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，所以，馬氏體的起始轉(zhuǎn)變溫度和終了溫度都是一定的。但這個(gè)一定并不是一個(gè)確定的值。馬氏體的兩個(gè)轉(zhuǎn)變溫度與冷卻速度無(wú)關(guān)，見(jiàn)下圖，但卻受其母相的成分組成，組織結(jié)構(gòu)，以及冷卻過(guò)程、壓力、應(yīng)力、磁場(chǎng)等因素的影響。
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根據(jù)材料學(xué)家的統(tǒng)計(jì)處理，針對(duì)中碳合金鋼，人們得到一些經(jīng)驗(yàn)公式：
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因此，我們也能看到。碳含量對(duì)于馬氏體起始溫度的影響最大。而除了Co， Al之外，幾乎所有的合金元素都會(huì)降低轉(zhuǎn)變溫度。
起始，從位能角度說(shuō)，Ms點(diǎn)時(shí)奧氏體和馬氏體兩相自由能差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力值時(shí)的溫度，而C，N之類的元素在鋼種形成間隙固溶體，同時(shí)又對(duì)奧氏體、鐵素體有強(qiáng)化作用，從而顯著增大馬氏體轉(zhuǎn)變的切變阻力，所以，也可以理解這些元素帶來(lái)的馬氏體轉(zhuǎn)變影響。
接著，在實(shí)際熱處理中，人們也注意到一些現(xiàn)象。淬火時(shí)，會(huì)因冷卻緩慢或者冷卻過(guò)程中停留引起奧氏體穩(wěn)定性提高，使得馬氏體轉(zhuǎn)變遲滯，這一現(xiàn)象稱為奧氏體的熱穩(wěn)定化。而同時(shí)，人們?cè)陂L(zhǎng)期的觀察中也發(fā)現(xiàn)，馬氏體本身也會(huì)增加對(duì)周?chē)鷬W氏體的穩(wěn)定性。而奧氏體的穩(wěn)定性又極大地受到C，N元素的影響。通過(guò)研究，人們總結(jié)出下圖來(lái)確定所需提供的附加的化學(xué)驅(qū)動(dòng)力所需的過(guò)冷度。
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此外，塑性變形，等也會(huì)影響馬氏體的形成，這里不細(xì)說(shuō)。這里要稍微占點(diǎn)篇幅，簡(jiǎn)單討論下馬氏體轉(zhuǎn)變中影響孿生和滑移兩種轉(zhuǎn)變的因素。
之前，我們提到過(guò)，板條馬氏體和透鏡馬氏體的形成機(jī)理不同，因此最后的結(jié)構(gòu)也不同。其區(qū)別就是滑移和孿生的區(qū)別。而這兩種轉(zhuǎn)變，都基于相變所需的化學(xué)自由能變化量，ΔG。ΔG越大，越容易形成透鏡馬氏體。反之，則容易形成板條馬氏體。正如下圖所示，產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變所需的孿生、滑移兩種轉(zhuǎn)變同應(yīng)力及溫度的關(guān)系。這也為我們合理的按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行熱處理提供了依據(jù)。
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好了，關(guān)于馬氏體就討論這些。而關(guān)于馬氏體回火的組織轉(zhuǎn)變等，我們會(huì)留到回火一章的時(shí)候穿插。而關(guān)于馬氏體的逆變以及彈性、偽彈性乃至記憶性，就需要有興趣的大俠自行了解了。下面簡(jiǎn)單說(shuō)貝氏體。

貝氏體轉(zhuǎn)變同珠光體轉(zhuǎn)變一樣，是一個(gè)形核與長(zhǎng)大的過(guò)程。都是從奧氏體形核生長(zhǎng)新的鐵素體+滲碳體。只是，貝氏體同珠光體不同，其鐵素體滲碳體的形成不是同時(shí)的。換句話說(shuō)，由于過(guò)冷度大，溫度低，雖然奧氏體內(nèi)能新城貧富碳區(qū)，但是貧碳區(qū)的鐵素體會(huì)優(yōu)先形成并長(zhǎng)大。當(dāng)鐵素體生長(zhǎng)到臨界尺寸后，開(kāi)始長(zhǎng)大的過(guò)程中，過(guò)飽和的碳向周邊擴(kuò)散，才開(kāi)始形成碳化物。因此，貝氏體轉(zhuǎn)變的速度遠(yuǎn)低于馬氏體。（馬氏體的轉(zhuǎn)變接近音速，幾乎是瞬間完成的。）

貝氏體由于形成溫度不同，主要存在上貝氏體，下貝氏體兩種穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)。（另外也存在一些其他的貝氏體組織，比如粒狀、反常等。有些不穩(wěn)定，隨著溫度降低形成新的組織，有些則少見(jiàn)。）

上貝氏形成溫度高，鐵素體主要以平行形式生長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)類似于板條馬氏體，只是其板條以鐵素體聚集而成。上貝氏體多呈現(xiàn)羽毛狀。其組織中存在位錯(cuò)纏結(jié)，但其位錯(cuò)密度低于馬氏體2-3個(gè)量級(jí)。下圖為上貝氏，光學(xué)放大500倍。
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下輩是組織構(gòu)成上與上貝氏相同。但形成形貌完全不同。下貝氏體呈黑色針狀，各個(gè)針狀物之間存在一定的交角。下貝氏體鐵素體立體形態(tài)，類似于透鏡馬氏體，也呈透鏡狀。下貝氏體的鐵素體亞結(jié)構(gòu)存在高密度的錯(cuò)位，但卻不存在孿晶亞結(jié)構(gòu)，其錯(cuò)位密度高于上貝氏體。下圖為下貝氏體，光學(xué)放大500倍。
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貝氏體的力學(xué)性能主要取決于其組織形態(tài)。
貝氏體中的鐵素體因呈條狀或塊狀，因此具備較高的硬度和強(qiáng)度，隨溫度下降，會(huì)向條狀、針狀或片狀轉(zhuǎn)化。貝氏體中晶粒越小，強(qiáng)度越高，但韌性不會(huì)降低，甚至有所提高。
貝氏體中的滲碳體，其存在數(shù)量影響整個(gè)滲碳體性能。數(shù)量越多，硬度強(qiáng)度越高，但韌性塑性越低。而滲碳體的數(shù)量取決于碳含量。當(dāng)含碳量一定時(shí)，隨著轉(zhuǎn)變溫度越低，滲碳體尺寸越小，數(shù)量越多，硬度強(qiáng)度增高，但韌性塑性降低不多。另外，貝氏體中滲碳體的形狀也影響性能。粒狀滲碳體韌性高；細(xì)小片狀的強(qiáng)度高；如果出現(xiàn)斷續(xù)桿狀或者層狀則脆性較大；而當(dāng)滲碳體等向均勻彌散分布時(shí)，無(wú)論強(qiáng)度還是韌性都較高。
此外，貝氏體中如果存在軟相的參與奧氏體，如果數(shù)量少且均勻分布，會(huì)使貝氏體強(qiáng)度略微降低，但可提高韌性塑性。如果含量多，韌性塑性提高的同時(shí)會(huì)大量降低強(qiáng)度，特別是屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。
當(dāng)貝氏體經(jīng)過(guò)處理后形成存在馬氏體板條時(shí)，強(qiáng)度硬度會(huì)大幅提升，而韌性稍微下降甚至不降。而如果出現(xiàn)孿晶的透鏡馬氏體，則會(huì)降低沖擊韌性。
貝氏體處理的冷卻速度低，因此也可能先發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，最終形成鐵素體+珠光體，導(dǎo)致強(qiáng)度和硬度的降低。但如果形成細(xì)微粒的索氏體或屈氏體，則對(duì)強(qiáng)度和硬度影響較小。

總的來(lái)說(shuō)，上貝氏體形成溫度高，晶粒粗大，碳化物呈短桿平行分部，鐵素體和碳化物分不具有明顯的方向性，使得鐵素體板條間易山生脆斷，鐵素體本身也可能成為裂紋擴(kuò)展的途徑。特別是某些溫度區(qū)間內(nèi)（如下圖），整個(gè)上貝氏體的強(qiáng)度硬度變低，而且沖擊韌性也明顯下降。因此工程中一般應(yīng)予以避免。
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而下貝氏體中鐵素體針細(xì)小而且分布均勻，而且存在大量高密度位錯(cuò)，彌散分部大量的細(xì)小e碳化物。因此下貝氏體不但強(qiáng)度高，而且韌性也很好，具備優(yōu)良的綜合性能。因此在生產(chǎn)中有大量的應(yīng)用。

就說(shuō)這些吧。

作者: 千里馬好 時(shí)間: 2015-1-30 08:14
樓主是搞熱處理的

作者: 拉斯特 時(shí)間: 2015-1-30 09:42
大俠能夠結(jié)合各種邊界條件，針對(duì)某一材料進(jìn)行針對(duì)性分析？

作者: qaz111772015 時(shí)間: 2015-1-30 13:40
學(xué)習(xí)了，了解到貝氏體內(nèi)一些因素對(duì)貝氏體力學(xué)性能的影響

作者: 鑰匙wz 時(shí)間: 2015-1-30 16:08
看得我頭都大了

作者: 迷茫的維修 時(shí)間: 2015-1-30 21:12
鐵碳相圖一直沒(méi)看懂，熱處理理解不透徹

作者: 劉騰飛 時(shí)間: 2015-1-31 08:26
能不能舉一個(gè)具體的例子：下貝氏體中鐵素體針細(xì)小而且分布均勻，而且存在大量高密度位錯(cuò)，彌散分部大量的細(xì)小e碳化物。因此下貝氏體不但強(qiáng)度高，而且韌性也很好，具備優(yōu)良的綜合性能。因此在生產(chǎn)中有大量的應(yīng)用。

作者: mrplplplpl 時(shí)間: 2015-1-31 09:06
謝謝樓主, 先mark一下, 慢慢仔細(xì)看

作者: 張曉剛zxg 時(shí)間: 2015-1-31 11:38
學(xué)習(xí)了

作者: 小布丁123 時(shí)間: 2015-1-31 13:58
太專業(yè)，看不懂

作者: 設(shè)計(jì)者AF 時(shí)間: 2015-1-31 17:29
提示: 作者被禁止或刪除內(nèi)容自動(dòng)屏蔽

作者: zhongdong163 時(shí)間: 2015-1-31 17:51
看樓主對(duì)熱處理研究得挺深入的，深感佩服！想請(qǐng)教一個(gè)問(wèn)題：20CrMnTi碳氮共滲，低溫回火后，工件的表層跟內(nèi)部組織是怎樣的，有什么特性？謝謝！

作者: 燚焱df 時(shí)間: 2015-1-31 19:33
雖然沒(méi)怎么看懂，但還是頂樓主

作者: 獨(dú)自莫憑欄 時(shí)間: 2015-2-1 15:44
貝氏體中如果存在軟相的參與奧氏體，如果數(shù)量少且均勻分布，會(huì)使貝氏體強(qiáng)度略微降低，但可提高韌性塑性。如果含量多，韌性塑性提高的同時(shí)會(huì)大量降低強(qiáng)度，特別是屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。
這一段里，參與奧氏體如果含量高，韌性和塑性大量提高的同時(shí)屈服強(qiáng)度降低比較好理解，為什么此時(shí)疲勞強(qiáng)度也會(huì)大幅降低呢？

作者: 我是一只魚(yú)兒 時(shí)間: 2015-2-1 22:36
能講再詳細(xì)點(diǎn)不

作者: 我是一只魚(yú)兒 時(shí)間: 2015-2-1 22:38

燚焱df 發(fā)表于 2015-1-31 19:33 ! e0 W) S5 D# t
雖然沒(méi)怎么看懂，但還是頂樓主

我也沒(méi)看懂，看不懂就學(xué)吧

作者: 破刀屠神 時(shí)間: 2015-2-2 21:43
漲知識(shí)

作者: 潛隱 時(shí)間: 2015-2-3 09:24
大俠高人啊

作者: kzj61007 時(shí)間: 2015-2-3 14:47
還是挺牛逼的

作者: wq27265390 時(shí)間: 2015-2-3 23:48
學(xué)習(xí)了、

作者: 雅涵墨客 時(shí)間: 2015-2-4 12:19
上大學(xué)的時(shí)候最頭大的就是材料方面的！

作者: bruciegao 時(shí)間: 2015-2-5 10:28
學(xué)習(xí)

作者: foroou 時(shí)間: 2015-2-5 22:15
拜讀

作者: 太多遺憾 時(shí)間: 2015-2-6 00:25
學(xué)習(xí)了

作者: 機(jī)小妖 時(shí)間: 2015-3-1 15:36
完全沒(méi)看懂，繼續(xù)看

作者: 不是考拉 時(shí)間: 2015-3-29 20:08
頂一下，慢慢看

作者: 天天天藍(lán)_ 時(shí)間: 2015-11-1 18:57
比我大學(xué)四年學(xué)的都有用

作者: sdh白癡 時(shí)間: 2015-11-10 12:58
沒(méi)回復(fù)
必須回復(fù)

作者: 勇往直前82 時(shí)間: 2015-11-16 21:10
前面幾章還湊活，到這就有點(diǎn)蒙了

作者: 明蘭 時(shí)間: 2015-11-17 22:53
大俠，請(qǐng)收下膝蓋

作者: 快意zll 時(shí)間: 2015-11-18 09:03
學(xué)習(xí)

作者: 凹凸CAD 時(shí)間: 2015-11-18 21:33
上這課的老師一直強(qiáng)調(diào)這是一門(mén)好重要的課

作者: 天天天藍(lán)_ 時(shí)間: 2015-11-21 22:20
上貝氏體在工程上沒(méi)什么用，根據(jù)辯證法就會(huì)有有用的地方，那它的有用在哪

作者: wei496970574 時(shí)間: 2016-4-11 11:21
學(xué)習(xí)了不知道馬氏體跟貝氏體分別在哪里用

作者: 我愛(ài)9580 時(shí)間: 2016-4-20 16:50
看了一部分學(xué)習(xí)了:

作者: hujie52 時(shí)間: 2016-6-3 09:08
上學(xué)時(shí)沒(méi)學(xué)會(huì)

作者: 我四歲 時(shí)間: 2016-6-23 22:01
學(xué)習(xí)了

作者: hhd21 時(shí)間: 2018-6-8 11:35
馬氏體

作者: dscj 時(shí)間: 2018-6-11 18:57
學(xué)習(xí)了

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