奥氏体贝氏体不锈钢中温转变研究

不论是上贝氏体或下贝氏体形成时,在磨光的样品表面上都有像马氏体形成时的浮凸(或称为表面波动)产生。浮凸的产生是贝氏体相变一个很重要的特征。如果把浮凸仔细去掉,在其下面即为相应的贝氏体。这就说明贝氏体具有像马氏体那样的共格性长大.在中温转变过程中没有观察到合金元素的扩散和重新分配,我们就能发现,贝氏体的转变也存在着碳的扩散,只不过是形成贝氏体的温度相当低.碳原子的扩散能力较弱,所以奥氏体分解时碳的扩散过程无法充分进行,所形成的体心正方晶格中也就多少存在过多的碳,另一方面,在这样低的温度下,铁的扩散要比碳困难得多,因此,过冷奥氏体大口径厚壁管变成贝氏体的晶格改建也具有马氏体的非扩散型特征,贝氏体的转变介于扩散和非扩散型转变之间.温度越高扩散型的特征越明显,所以有人建议把亚共析钢魏氏组织中的针状铁素体称为无碳贝氏体,因为它也是以贝氏体的形成机理而形成的.无碳贝氏体形成时,磨光试样的表面也产生浮凸现象.综上所述,贝氏体转变的基本特征,可以简单的归纳如下:

发生碳的扩散和重新分配.奥氏体的面心立方晶格转变为体心立方晶格时,具有马氏体转变的特征。即产生的贝氏体写母相奥氏体保持着第二类(切变方式)共格关系,但是贝氏体的长大速度要比马氏体低得多.转变过程中几乎没有合金元素的扩散和重新分配。也就是说,合金钢中,新生贝氏体中的渗碳体的合金含量与奥氏体中合金含量基本一致,所以,中温转变是在碳可以扩散而铁和合金元素扩散不能进行的情况下发生的.根据目前对贝氏体的转变的了解,我们可以认为它是通过如下三个步骤形成的.

在中温转变开始前,奥氏体中碳及合金元素已存在着不均匀的分布,在那些含碳量较低的及具有合适合金元素浓度的微观体积内就要产生贝氏体的晶核,只有浓度起伏合适和晶核超过临界尺寸才能长大.因此,贝氏体形成需要一定的孕育期.奥氏体大口径厚壁管面心立方晶格转变成贝氏体的体心正方品格是按马氏体方式进行,发生着铁原子点阵的改组.因此,过冷奥氏体不锈钢转变成贝氏体也具有浮凸现象,每个铁原子只要作很小的位移,不需要扩散,转变时体心正方晶格中含有过饱和的碳.从相变的热力学条件来看,贝氏体形成过程中,碳要从体心正方品格中不断析出,这样就增加了新相与母相之间的自由能差(z/F),因为过饱和碳的a相(马氏体)比含碳低的口相或不含碳的a相与碳化物的两相组成物县有较高的自由能.同时,由于碳从d相中的析出,减低了在相变时因比容变化所产生的弹性能,这样就使贝氏体有可能在高于17rv/s点以上的温度,以马氏体相变方式进行,当在上贝氏体的温度范围内,由于碳扩散能力较大,因此,它能扩散到生成的铁素体片周围的奥氏体中去.但是,随着贝氏体中的铁素体片越来越密集,排列在它们之间的奥氏体中碳的扩散就受到了限制,当扩散的碳浓度达到很高时就形成渗碳体,分布在铁素体片之间,因此其组织呈羽毛状,这就是上贝氏体.www.gbt14976.com

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