贝氏体的组织形态是怎样的?
钢、铸铁和铁合金中的贝氏体组织极其复杂,这与贝氏体转变的中间过渡特征直接相关。钢中的贝氏体本质上是贝氏体铁素体的基体,其上分布着θ渗碳体(或ε碳化物)或残余奥氏体的有机组合。贝氏体铁素体(BF)、碳化物、残余奥氏体、马氏体等相构成复杂的整体结构。
1和超低碳钢的贝氏体组织和形貌
近年来,对于碳含量2、上贝氏体的显微组织和形态、
上贝氏体在贝氏体转变温度区(BS ~鼻温)的上部形成,有羽毛状贝氏体、无碳贝氏体、粒状贝氏体等不同形态。
无碳贝氏体,在低碳和低合金钢中更常见。当上贝氏体组织中只有贝氏体铁素体和残余奥氏体而没有碳化物时,称为无碳化物贝氏体,简称无碳贝氏体。
无碳贝氏体中的铁素体条带多呈平行排列,尺寸和间距较宽,富碳奥氏体在条带之间,或是其冷却过程的产物。35CrMo钢经950℃奥氏体化后,在530℃保温10min,获得由贝氏体铁素体(BF)条带和残余奥氏体(γ’)组成的无碳贝氏体。
贝氏体铁素体(α)的形状不规则,不全是条状,有的是块状,BF和γ'的界面有一部分呈锯齿状。铁素体带之间存在富碳γ相。由于碳含量的增加,还含有铬和钼合金元素。另外,转变成α相后,比容增大,γ相受到挤压,所以富碳γ趋于稳定,不能转变而保留下来。
在硅钢和铝钢中,由于Si和Al不溶于渗碳体,没有Si和Al原子的扩散,很难形成渗碳体。因此,在这类钢的上贝氏体转变中,渗碳体没有析出,室温下往往残留残余奥氏体,形成无碳贝氏体。
低碳合金钢中,贝氏体铁素体形成后,渗碳体尚未析出,贝氏体铁素体仍是奥氏体,碳原子继续扩散富集到奥氏体中。由于相变体积的膨胀,贝氏体铁素体间的富碳奥氏体受力并趋于稳定,最终保留下来,形成无碳化物的贝氏体。
粒状贝氏体,当过冷奥氏体在上贝氏体温度范围内等温时,贝氏体铁素体(BF)析出后,碳原子离开铁素体扩散到奥氏体中,使奥氏体富碳不均,稳定性增加,难以继续转变为贝氏体铁素体。这些奥氏体区一般呈粒状或条状,即所谓的岛状,分布在贝氏体铁素体基体上。这种富碳奥氏体在冷却过程中可以部分转变为马氏体,形成所谓的(M/A)岛。这种由BF+(M/A)岛组成的整体结构称为粒状贝氏体。
羽状上贝氏体,羽状贝氏体中有渗碳体,属于碳化物贝氏体,是经典的贝氏体组织,近年来有新的观察。羽毛状上贝氏体由带状贝氏体铁素体和分布在条带间的渗碳体组成。经典上贝氏体的显微组织为羽毛状,是BF+θ-M3C的整体结构。GCr15钢奥氏体化后,在450℃等温40s,然后水淬,获得贝氏体和马氏体的完整组织。
随着相变温度的降低和钢中碳含量的增加,带状铁素体(BF)变细,位错密度增加,渗碳体变细,或者颗粒变小,分散度增加。
3.下贝氏体形态
下贝氏体中还有无碳贝氏体和含碳贝氏体。高碳钢和高合金Cr-Mo钢易获得碳化物贝氏体组织,下贝氏体是含Si元素较多的钢中的无碳贝氏体。下贝氏体形成在贝氏体转变温度区的下部(低于贝氏体C曲线的前端温度)。呈条状或竹叶状,片与片以一定角度相交。