零讀雜談（熱處理五）

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本來打算直接開始說貝氏體的，但是最近又重新體會了下馬氏體組織,，反復看看了書中關于馬氏體的一些介紹,。因此，看來又要多說說馬氏體了,。
  h/ D3 k- m! V: l1 B  U另外,，發(fā)現(xiàn)上次寫的一個錯誤。上次的讀書應該是《材料科學基礎》,，沒留意寫成了《材料工程基礎》,。甚感抱歉。因此造成的誤會還請諒解,。
PS,。我發(fā)現(xiàn)每次的帖子后面都會有大俠問具體該怎么用的問題。說實話,，各人認為這樣的問題有些空,，或者說這樣的問題實際上不是由熱處理知識完全涵蓋的。比如板條馬氏體,，因為既擁有高強度,，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,，用于水電項目,。但對于熱處理來說，我們關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,，怎么說呢,？有疑是好事，有疑就多找找相關的書看吧,。沒有別的啥辦法,。哈哈。
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好了,，回正題了,，今天主要討論馬氏體和貝氏體。

讀書：《材料科學基礎》　王昆林　主編
　　　清華大學出版社

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: `8 }" X4 q- p3 [5 C7 P- s上一次,，討論了很多關于馬氏體的東西,。簡單基礎的說了說兩種常見馬氏體的結(jié)構和性能。當然,，實際中還存在其他馬氏體結(jié)構,，比如蝶形馬氏體。哪位大俠有興趣,，可以去找找相關資料自行學習,。
這一次，先繼續(xù)討論下馬氏體組織,。當然,，也只是簡單的說一些相關，目的是為后面的熱處理工藝作一個鋪墊,。
首先說,，同其他組織一樣，（當然,，寫到目前,，我們還沒提及），馬氏體從奧氏體轉(zhuǎn)變,，有一個起始轉(zhuǎn)變溫度,，Ms,。同時,，金屬組織的轉(zhuǎn)變也不會像水的結(jié)晶，也一定存在一個終止轉(zhuǎn)變溫度，Mf,。因為馬氏體轉(zhuǎn)變屬于非擴散型轉(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,。但這個一定并不是一個確定的值,。馬氏體的兩個轉(zhuǎn)變溫度與冷卻速度無關，見下圖,，但卻受其母相的成分組成,，組織結(jié)構，以及冷卻過程,、壓力,、應力、磁場等因素的影響,。

根據(jù)材料學家的統(tǒng)計處理,，針對中碳合金鋼，人們得到一些經(jīng)驗公式：
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  H, E# ^3 _, o  A* E因此,，我們也能看到,。碳含量對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降低轉(zhuǎn)變溫度。
起始,，從位能角度說,，Ms點時奧氏體和馬氏體兩相自由能差達到相變所需的最小驅(qū)動力值時的溫度，而C,，N之類的元素在鋼種形成間隙固溶體,，同時又對奧氏體、鐵素體有強化作用,，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的馬氏體轉(zhuǎn)變影響,。
4 C0 d8 B+ g# k7 {/ ?; V接著,，在實際熱處理中，人們也注意到一些現(xiàn)象,。淬火時,，會因冷卻緩慢或者冷卻過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,，人們在長期的觀察中也發(fā)現(xiàn)，馬氏體本身也會增加對周圍奧氏體的穩(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。通過研究,，人們總結(jié)出下圖來確定所需提供的附加的化學驅(qū)動力所需的過冷度,。

此外，塑性變形,，等也會影響馬氏體的形成,，這里不細說。這里要稍微占點篇幅,，簡單討論下馬氏體轉(zhuǎn)變中影響孿生和滑移兩種轉(zhuǎn)變的因素,。
. J+ \# c, C3 K2 p2 z之前，我們提到過,，板條馬氏體和透鏡馬氏體的形成機理不同,，因此最后的結(jié)構也不同。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)變同應力及溫度的關系,。這也為我們合理的按照設計要求進行熱處理提供了依據(jù)。
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8 U; T- ~+ z  ^1 I. f好了,，關于馬氏體就討論這些,。而關于馬氏體回火的組織轉(zhuǎn)變等，我們會留到回火一章的時候穿插,。而關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,。下面簡單說貝氏體,。

- f$ _+ K5 E' b4 i4 ?7 @0 q( i* }貝氏體轉(zhuǎn)變同珠光體轉(zhuǎn)變一樣，是一個形核與長大的過程,。都是從奧氏體形核生長新的鐵素體+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的,。換句話說,，由于過冷度大,，溫度低,，雖然奧氏體內(nèi)能新城貧富碳區(qū)，但是貧碳區(qū)的鐵素體會優(yōu)先形成并長大,。當鐵素體生長到臨界尺寸后,，開始長大的過程中，過飽和的碳向周邊擴散,，才開始形成碳化物,。因此，貝氏體轉(zhuǎn)變的速度遠低于馬氏體,。（馬氏體的轉(zhuǎn)變接近音速,，幾乎是瞬間完成的。）

0 c. @& ?) r* G3 S4 V9 W- z& t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。（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。）
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( E9 S: x' p# V0 |2 B/ F/ D上貝氏形成溫度高,，鐵素體主要以平行形式生長,，其結(jié)構類似于板條馬氏體，只是其板條以鐵素體聚集而成,。上貝氏體多呈現(xiàn)羽毛狀,。其組織中存在位錯纏結(jié)，但其位錯密度低于馬氏體2-3個量級,。下圖為上貝氏,，光學放大500倍。
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下輩是組織構成上與上貝氏相同,。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)構存在高密度的錯位,，但卻不存在孿晶亞結(jié)構,，其錯位密度高于上貝氏體。下圖為下貝氏體,，光學放大500倍,。


7 A6 g& r; m* G. t& @3 s4 a2 C貝氏體的力學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度,，隨溫度下降，會向條狀,、針狀或片狀轉(zhuǎn)化,。貝氏體中晶粒越小，強度越高,，但韌性不會降低,，甚至有所提高。
貝氏體中的滲碳體,，其存在數(shù)量影響整個滲碳體性能,。數(shù)量越多，硬度強度越高,，但韌性塑性越低,。而滲碳體的數(shù)量取決于碳含量。當含碳量一定時,，隨著轉(zhuǎn)變溫度越低,，滲碳體尺寸越小，數(shù)量越多,，硬度強度增高,，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；細小片狀的強度高,；如果出現(xiàn)斷續(xù)桿狀或者層狀則脆性較大,；而當滲碳體等向均勻彌散分布時，無論強度還是韌性都較高,。
+ N+ A6 |$ z4 T# G8 x' w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,，會使貝氏體強度略微降低,，但可提高韌性塑性,。如果含量多，韌性塑性提高的同時會大量降低強度,，特別是屈服強度和疲勞強度,。
* K3 t* y! m3 F4 A- a# d9 `當貝氏體經(jīng)過處理后形成存在馬氏體板條時，強度硬度會大幅提升,，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,，導致強度和硬度的降低。但如果形成細微粒的索氏體或屈氏體,，則對強度和硬度影響較小,。

總的來說，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展的途徑。特別是某些溫度區(qū)間內(nèi)（如下圖）,，整個上貝氏體的強度硬度變低,，而且沖擊韌性也明顯下降。因此工程中一般應予以避免,。

+ i: [/ H6 P3 d# D而下貝氏體中鐵素體針細小而且分布均勻,，而且存在大量高密度位錯，彌散分部大量的細小e碳化物,。因此下貝氏體不但強度高,，而且韌性也很好，具備優(yōu)良的綜合性能,。因此在生產(chǎn)中有大量的應用,。
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3 {3 t0 f+ T% Q( {7 S7 l% F1 W0 j6 ~就說這些吧。
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千里馬好

樓主是搞熱處理的

拉斯特

大俠能夠結(jié)合各種邊界條件，針對某一材料進行針對性分析,？

qaz111772015

學習了,，了解到貝氏體內(nèi)一些因素對貝氏體力學性能的影響

鑰匙wz

看得我頭都大了

迷茫的維修

鐵碳相圖一直沒看懂,，熱處理理解不透徹

劉騰飛

能不能舉一個具體的例子：下貝氏體中鐵素體針細小而且分布均勻，而且存在大量高密度位錯,，彌散分部大量的細小e碳化物,。因此下貝氏體不但強度高，而且韌性也很好，具備優(yōu)良的綜合性能,。因此在生產(chǎn)中有大量的應用,。

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謝謝樓主, 先mark一下, 慢慢仔細看

張曉剛zxg

學習了

小布丁123

太專業(yè),，看不懂