热处理原理之贝氏体转变
原理第8章贝氏体转变
实验结论与讨论
实验结论
通过对比实验结果和理论分析，得出 贝氏体转变的规律和特点，以及其对 材料性能的影响。
实验讨论
探讨实验中存在的误差和不足之处， 提出改进措施和建议，为进一步研究 贝氏体转变提供参考和借鉴。
05 贝氏体转变的应用前景
新材料开发
高强度材料
利用贝氏体转变过程中材料的强化机制，开发高强度、高韧性、 高耐磨性的新材料。
贝氏体呈现薄膜状或针状形态。
温度对贝氏体性能的影响
03
随着温度的升高，贝氏体的强度和韧性有所下降，但塑性和韧
性有所提高。
应力的影响
01
应力诱导贝氏体转变
在应力作用下，材料内部的位错密度增加，促进了贝氏体转变的进行。
02
应力对贝氏体组织形态的影响
在应力作用下，贝氏体的形态变得更加细小、均匀，有利于提高材料的
贝氏体转变（第八章）
目录
• 贝氏体转变概述 • 贝氏体转变的机理 • 贝氏体转变的影响因素 • 贝氏体转变的实验研究 • 贝氏体转变的应用前景 • 总结与展望
01 贝氏体转变概述
贝氏体的定义
贝氏体是钢在奥氏体化后，在特定的 温度范围内（通常是低于马氏体转变 温度）进行等温或连续冷却转变时形 成的一种相变产物。
合金元素对贝氏体性能的影响
合金元素可以通过改变贝氏体的微观结构和相组成来影响其性能，如提高强度、韧性和耐 腐蚀性等。
04 贝氏体转变的实验研究
实验方法与设备
实验材料
选择具有代表性的钢铁材料作为 实验材料，如碳钢、合金钢等。
实验设备
包括加热炉、显微镜、硬度计、热 分析仪等。
实验方法
采用不同的加热和冷却速率对实验 材料进行加热和冷却处理，观察并 记录贝氏体转变过程中的组织变化 和性能变化。
热处理原理之贝氏体转变
等 温
贫碳A区 ＋ 碳化物
过
程 中 转变为M
分解为B
在相变过程中铁和合金元素的原子都不发生扩散 32
贝氏体的形成
恩金假说能够解释
BS点的意义 BF的C%随温度变化而变化
恩金假说没有解释：B的形态变化和组织结构等问题
㈡ 柯俊B相变假说
根据相变理论,形成马氏体时系统自由能的变化为
G V G V S V G d
18
㈦ 低碳低合金钢中的BⅠ、BⅡ、BⅢ 日本的大森在研究低碳低合金高强钢时发现,在某些 钢中的贝氏体可以明显地分为三类,分别把这三类B 称 为 第 一 类 、 第 二 类 和 第 三 类 贝 氏 体 , 并 用 BⅠ 、 BⅡ、BⅢ分别表示.
BⅠ约在600～500℃之间形成,无碳化物析出；
19
BⅡ约在500～450℃之间形成,碳化物在F之间析出；
⑴ 形成温度范围 稍高于B上的形成温度
⑵ 组织形态 其组织是由F和 富碳的A组成.
15
F呈块状<由F针片组成>； 富碳的A呈条状,在F基体上 呈不连续分布. F的C%很低,接近平衡状态, 而A的C%却很高.
富碳A在随后的冷却过程中 可能发生三种不同的转变：
部分或全部分解为F和碳化物； 可能部分转变为孪晶片状M,形
29
7.4 贝氏体转变机理
说明BF的形成是M相变
BF与母相A之间保持第 二类共格关系并具有一 定的晶体学位向关系
B形成时在 光滑试样表 面产生浮凸
贝氏体
铁素体 低碳相
碳化物 高碳相
说明B相变过程中伴随有碳原子的扩散 30
因此,一般认为B相变是M相变加碳原子的扩散.
但为什么在MS点以上会有M相变发生,这是B转变机 制必须首先回答的问题.目前存在两种假说：恩金B 相变假说和柯俊B相变假说.
热处理原理及工艺马氏体贝氏体转变
二、马氏体的韧性
（1） 通常C%＜0.4%时 M具有较高的韧性，碳含 量越低，韧性越高； C%＞0.4%时，M的韧性 很低，变得硬而脆，即使 经低温回火韧性仍不高。
（2）除C%外，M的韧性与其亚结构有着密切的关系，在 相同的屈服极限的条件下，位错型M的韧性比孪晶M的韧 性高很多。
总结 马氏体的强度主要决定于马氏体的碳含量及组织结构
热处理原理及工艺
(9)
第五章 马氏体转变
§5－6 马氏体的性能
淬火得到马氏体是强化钢制工件的重要手段。 淬成马氏体后，虽然还要进行回火，但回火后所得的性 能在很大程度上仍决定于淬火所得的马氏体的性能。 对工模具，重要是硬度和耐磨性，对结构件，需要硬度、 强度与塑性、韧性的配合。
一、马氏体的硬度与强度 马氏体的硬度与屈服强度之间有很好的线性对应关系，
（包括自回火时的时效强化）， 马氏体的韧性主要取决于马氏体的亚结构，低碳的位错 型马氏体具有相当高的强度和良好的韧性，高碳的孪晶马 氏体具有高的强度，但是韧性很差。
三、马氏体相变塑性
• 金属及合金在相变过程中屈服强度显著下降，塑性显著增
加，这种现象称为相变塑性。
•马氏体的相变塑性：钢在马 氏体转变时也会产生相变塑性 现象，称为马氏体的相变塑性。 • Fe-15Cr-15Ni合金在不同温 度下进行拉伸，在Ms～Md温 度，延伸率有了明显升高，这 是形变诱发马氏体相变，马氏 Fe-15Cr-15Ni合金在的相变诱发塑性 体形成又诱发塑性所致。
四、马氏体的物理性能
1、比容 M组织的比容较大，M形成时比容的增大，造成钢淬
② 当C%超过0.4%后，由于碳原子靠得太近，相邻碳原 子所造成的应力场相互重迭，以致抵消而降低了强化 效应。
热处理之贝氏体转变
粒状贝氏体转 变温度范围
B上 B下
粒状贝氏体 1000× ×
粒状贝氏体扫描 电镜形貌2500× × 电镜形貌
这些小岛在高温下原是富碳的奥氏体区， 这些小岛在高温下原是富碳的奥氏体区，其后的转变可有 三种情况。 三种情况。 ①分解为铁素体和碳化物，形成珠光体； 分解为铁素体和碳化物，形成珠光体； ②部分发生马氏体转变，成为M-A;（最多见） 部分发生马氏体转变，成为 （最多见） ③全部成为富碳的奥氏体全部保留下来。 全部成为富碳的奥氏体全部保留下来。 研究认为，粒状贝氏体中铁素体的亚结构为位错， 研究认为，粒状贝氏体中铁素体的亚结构为位错，但其密 度不大。 度不大。 大多数结构钢，不管是连续冷却还是等温冷却， 大多数结构钢，不管是连续冷却还是等温冷却，只要冷 却过程控制在一定温度范围内，都可以形成粒状贝氏体。 却过程控制在一定温度范围内，都可以形成粒状贝氏体。
二、贝氏体的组织形态和亚结构
（一） 上贝氏体形态 ●上贝氏体在贝氏体转变区的上部温 度范围形成。 度范围形成。 形态：成束分布、 形态：成束分布、平行排列的铁素体 和夹于共间的断续的条状渗碳体的混 合物。 合物。在光学显微镜下可以观察到成 束排列的铁素体条自奥氏体晶界平行 伸向晶内，具有羽毛状特征， 伸向晶内，具有羽毛状特征，条间的 渗碳体分辨不清。 渗碳体分辨不清。
350 ~Ms 350℃~Ms
B下
4.贝氏体的性能与其形态特点 贝氏体的性能与其形态特点 贝氏体的性能与其形态
●上贝氏体：由于其中碳化物分布在铁素体片层间， 上贝氏体：由于其中碳化物分布在铁素体片层间， 脆性大，易引起脆断，因此，基本无实用价值。 脆性大，易引起脆断，因此，基本无实用价值。 ●下贝氏体：铁素体片细小且无方向性，碳的过饱 下贝氏体：铁素体片细小且无方向性， 和度大，碳化物分布均匀，弥散度大，因而， 和度大，碳化物分布均匀，弥散度大，因而，它具 有较高的强度和硬度、塑性和韧性。 有较高的强度和硬度、塑性和韧性。 在实际生产中常采用等温淬火来获得下贝氏体， 在实际生产中常采用等温淬火来获得下贝氏体， 以提高材料的强韧性。 以提高材料的强韧性。
热处理原理之贝氏体转变
在钢铁工业中的应用
贝氏体转变在钢铁工业中广泛应用于提高材料的强度 、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。通过控制贝氏体转变过 程，可以优化钢铁材料的组织和性能，以满足不同工 程应用的需求。
例如，在汽车制造中，采用贝氏体转变处理的高强度钢 材能够显著提高汽车的安全性能和轻量化水平。
在有色金属中的应用
例如，在陶瓷刀具制造中，通过贝氏体转变处理，可以显著提高刀具的韧性和使用寿命，使其在切削 过程中保持锋利且不易崩刃。
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氏体转变的有效控制。
应力的控制
应力状态对贝氏体转变也有一定影响。在热处理过程 中施加应力可以改变材料的热膨胀和收缩行为，从而 影响贝氏体的相变过程和组织结构。
在某些情况下，施加适当的应力可以促进贝氏体转变 的进行，提高材料的机械性能。然而，应力的引入也 可能导致材料变形或开裂，因此应谨慎控制。
05
04
贝氏体转变的控制方法
温度控制
温度是影响贝氏体转变的重要因素。 通过控制加热和冷却温度，可以调节 贝氏体的形貌、相组成和机械性能。
VS
加热温度决定了奥氏体化的程度，而 冷却温度则决定了贝氏体的相变行为 。通过精确控制温度，可以实现贝氏 体转变的优化控制。
时间控制
时间控制也是贝氏体转变的重要参数。加热和冷却时间对贝氏体的形成和转变有显著影响。
有色金属如铜、铝、钛等在贝氏体转 变过程中表现出良好的塑性和韧性， 使得它们在航空航天、石油化工、医 疗器械等领域得到广泛应用。
通过贝氏体转变处理，有色金属的耐 腐蚀性能和高温稳定性得到提高，为 各种极端环境下的应用提供了可靠的 材料保障。
在陶瓷材料中的应用
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性和耐高温等特性，但在断裂韧性和塑性方面存在不足。通过引入贝氏 体转变，可以改善陶瓷材料的韧性和延展性。
过冷奥氏体等温转变过程及产物-贝氏体转变
第三章钢的热处理
第2节奥氏体转变图
第3讲过冷奥氏体等温转变过程及产物
贝氏体转变
560～230℃
贝氏体型转变B
上贝氏体下贝氏体
共析钢的奥氏体等温转变图
贝氏体定义: 钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产物，它以贝氏体铁素体(bainitic ferrite, BF) 为基体，同时存在碳化物相的组织
贝氏体=贝氏体铁素体+碳化物
贝氏体铁素体：含碳量过饱和的铁素体
碳化物：包括θ-渗碳体或ε-碳化物
过冷奥氏体不同等温转变温度下, 贝氏体的形态不同
560 ~350 ℃形成
上贝氏体B上
350℃ ~Ms(230 ℃)形成
下贝氏体B下
上贝氏体560 ~350 ℃形成
组织特征：B上呈羽毛状
上贝氏体形成示意图
贝氏体组织的形成
形核+ 核长大
在奥氏体
晶界形成在平行的铁素体片层之间析出渗碳体
新相铁素体
上贝氏体的性能
硬度高：40~45HRC
塑、韧性差：铁素体片粗且平行分布，同时晶间有脆性的渗碳体
(a)光学显微镜照片
下贝氏体组织呈针叶状
下贝氏体的显微组织
Fe 3C 白色弥散分布于铁素体晶内
(b)扫描电子显微镜照片
组织特征：B 下呈针叶状
微观结构：由针叶状过饱和F 和弥散分布在其中的极细小的渗碳体
组成下贝氏体形成示意图
下贝氏体在350℃~Ms(230℃)阶段形成
第三章钢的热处理
性能：
硬度高~50HRC，强度高，耐磨性
好，塑性、韧性高
具有良好的综合力学性能
生产中“等温淬火”的目的就是为
了得到B下组织。
贝氏体转变[行业荟萃]
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行业借鉴
1
一.关于贝氏体的基本概念
1.什么是贝氏体：贝氏体是由F和Fe3C组成的非层片状组织。 常用符号B表示贝氏体。
★也把贝氏体描述成是条状（或片状）铁素体和碳 化物（有时还有残余奥氏体）组成的非层片状组织。
2.贝氏体 有哪些类
上贝氏体 下贝氏体
粒状贝氏体、无碳贝氏体、
反常贝氏体、柱状贝氏体
粒状或短条状且沿着与铁素体长轴成55°～65°碳化 物； 3）转变温度越低， F片越小，碳化物也越细小；
行业借鉴
19
（三）粒状贝氏体（B粒） 1.形成温度：大致在上贝氏体转变温区的上半部。 2.形态特征：较粗大的F块内有一些孤立的“小岛”，形态多
样，呈粒状或长条状，很不规则（图5-7、5-8）“小岛”的 组成物，原先是富碳的A区，转变后可能是：
行业借鉴
上贝氏体金相组织 500×
9
●在电子显微镜下可以清楚地 看到在平行的条状铁素体之间 常存在断续的粗条状的渗碳体。 上贝氏体中铁素体的亚结构是 位错，其密度约为108~109cm-2， 比板条马氏体低2~3个数量级。 随着形成温度降低，位错密度 增大。
上贝氏电镜相组织 4000×
行业借鉴
10
3.形成时会产生表面浮凸；（V或∧形浮凸）
4.转变在中温区完成，约350～ 550℃，有Bs点和Bf点； 5.转变不完全性：转变不能进行到终了。
6.新相和母相存在一定的晶体学取向关系。
7.亚结构：位错。
由此可见：B转变即有某些P转变特征，又有某些M转变特
征。
行业借鉴
24
B的形成和形态见下示意图
行业借鉴
行业借鉴
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6.下贝氏体形核部位
①在奥氏体晶界上 ②奥氏体晶粒内部
42CrMo钢的贝氏体组织相变
是贝氏体形成的上限温度。该钢 *# %%& " 等温， 点为 ,$& " ， 采用 ,/& " 等温， 属于下贝氏体转变 区域， 依次进行了组织形貌的观察。 金相组织观察表明， 从 (# 到 *# 点， 不同等温 温度进行贝氏体相变， 得到不同形态的贝氏体组 织， 随着温度的降低依次得到： 无碳贝氏体!羽毛 状贝氏体!针状贝氏体。 无碳贝氏体是由粗大条片状贝氏体铁素体 ) 残留奥氏体构成的整合组织。无碳贝氏体中的铁 素体片条平行排列， 其尺寸及间距较宽， 片条间是 富碳奥氏体或其冷却过程的产物 （图 +1） ， 随着温 度的降低， 铁素体条片变薄， 但仍能贯穿整个晶粒 （图 +2） 。 羽毛状贝氏体是由板条状铁素体和条间分布 不连续碳化物所组成， 贝氏体铁素体条间的碳化 物是片状形态的细小的渗碳体。随着转变温度降 低， 板条状铁素体 （ (=） 也变薄， 位错密度提高， 碳 化物颗粒变小， 弥散度增加。
第 +% 卷第 # 期 +!!# 年 2 月
特殊钢
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3456 +
图 + 粗大无碳贝氏体形貌： （ 1）%%& " 等温 ,&& #（ ； 2）%$& " 等温 ’& # （ 1）1B#A?C9?84@5 1A %%& " =78 ,&& #； （ 2）1B#A?C9?84@5 1A %$& " =78 ’& # *789:7;75< 7= >718#? =8?? >1827@ 214@4A?：
第五章 钢的热处理1.2节
㈠ 珠光体转变 1、珠光体的组织形态及性能 、 过冷奥氏体在 A1到 550℃间将 ℃ 转变为珠光体类型组织， 转变为珠光体类型组织，它是铁 素体与渗碳体片层相间的机械混 合 物，根据片 层厚薄不同, 层厚薄不同 又细分为珠 又细分为珠 光体、 光体、索氏 体和托氏体. 和托氏体
当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从 当转变温度较高（ ℃ 奥氏体晶界向晶内平行生长， 奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变 宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条 其碳原子向条间奥氏体富集， 间析出Fe 短棒 奥氏体消失，形成B 短棒， 间析出 3C短棒，奥氏体消失，形成 上 。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌 下贝氏体
2、贝氏体转变过程 、 贝氏体转变也是形 核和长大的过程。 核和长大的过程。 发生贝氏体转变时 发生贝氏体转变时, 首先在奥氏体中的 首先在奥氏体中的 贫碳区形成铁素体 晶核， 晶核，其含碳量介 于奥氏体与平衡铁 素体之间， 素体之间，为过饱 和铁素体。 和铁素体。
下贝氏体 上贝氏体
⑴ 上贝氏体 形成温度为 形成温度为550350℃。 ℃ 在光镜下呈羽毛状. 在光镜下呈羽毛状 羽毛状 在电镜下为不连续 棒状的渗碳体分布 棒状的渗碳体分布 于自奥氏体晶界向 晶内平行生长的铁 晶内平行生长的铁 平行生长 素体条之间。 素体条之间。
电镜下 光镜下
⑵下贝氏体 形成温度为 形成温度为350℃-Ms。 ℃ 。 在光镜下呈竹叶状。 在光镜下呈竹叶状。
钢的热处理 习题解答
第二章钢的加热转变2.奥氏体晶核优先在什么地方形成？为什么？答：奥氏体晶核优先在α/Fe3C界面上形成原因：①能量起伏条件易满足（相界面能的增加减少，也是应变能的增加减少）②结构起伏条件易满足③成分起伏条件易满足6.钢的等温及连续加热TTA图是怎样测定的，图中的各条曲线代表什么？答：等温TTA图将小试样迅速加热到Ac1以上的不同温度，并在各温度下保持不同时间后迅速淬冷，然后通过金相法测定奥氏体的转变量与时间的关系，将不同温度下奥氏体等温形成的进程综合表示在一个图中，即为钢的等温TTA图。
四条曲线由左向右依次表示：奥氏体转化开始线，奥氏体转变完成线，碳化物完全溶解线，奥氏体中碳浓度梯度消失线。
连续加热TTA图将小试样采用不同加热速度加热到不同温度后迅速淬冷，然后观察其显微组织，配合膨胀试验结果确定奥氏体形成的进程并综合表示在一个图中，即为钢的连续加热TTA图。
Acc 加热时Fe3CⅡ→A 终了温度Ac3 加热时α→A 终了温度Ac1 加热时P→A 开始温度13.怎样表示温度、时间、加热速度对奥氏体晶粒大小的影响？答：奥氏体晶粒度级别随加热温度和保温时间变化的情况可以表示在等温TTA图中加热速度对奥氏体晶粒度的影响可以表示在连续加热时的TTA图中随加热温度和保温时间的增加晶粒度越大加热速度越快I↑由于时间短，A晶粒来不及长大可获得细小的起始晶粒度补充2.阐述加热转变A的形成机理，并能画出A等温形成动力学图（共析钢）答：形成条件ΔG=Ga-Gp<0形成过程形核：对于球化体，A优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核对于片状P, A优先在P团的界面上形核长大：1 ）Fe原子自扩散完成晶格改组2 ）C原子扩散促使A晶格向α、Fe3C相两侧推移并长大Fe3C残留与溶解：A/F界面的迁移速度> A/Fe3C界面的迁移速度，当P中F完全消失，Fe3C残留Fe3C→AA均匀化：刚形成A中，C浓度不均匀。
《材科热处理原理》思考题
《材科热处理原理》思考题第一章固态相变概论1. 金属固态相变的主要类型有哪些？2. 热力学主要的状态函数与状态变数之间的关系如何？3. 金属固态相变按（1）相变前后热力学函数、（2）原子迁移情况、（3）相变方式分为哪几类？4. 金属固态相变有哪些特点？5. 固态相变的驱动力和阻力包括什么？加以说明。
6. 固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？加以说明。
7. 何谓热处理？热处理的目的是什么？热处理在机械加工过程中作用有那些？热处理与合金相图有何关系？8. 金属固态相变主要有哪些变化？9. 说明下列符号的物理意义及加热速度和冷却速度对他们的影响？Ａc1、Ａr1、Ａc3、Ａr3、Ａccm、Ａrcm10. 一些概念：固态相变、热处理、平衡转变、不平衡转变、同素异构转变、多形性转变、共析转变、包析转变、平衡脱溶沉淀、调幅分解、有序化转变、伪共析转变、马氏体转变、贝氏体转变、块状转变、不平衡脱溶沉淀、一级相变、二级相变、扩散型相变、非扩散型相变、半扩散型相变、共格界面、半共格界面、非共格界面、惯习面、位向关系、应变能、界面能、过渡相、均匀形核、非均匀形核、晶界形核、位错形核、空位形核、界面过程、传质过程、协同型方式长大、非协同型方式长大、切变机制、台阶机制第二章钢中奥氏体的形成1. 奥氏体(A)的晶体结构，组织形态与性能有什么特点？2. 奥氏体形成的热力学条件是什么？共析钢的珠光体（平衡态组织）向奥氏体转变属于何种转变？试说明珠光体向奥氏体转变过程。
3. 钢在实际热处理加热和冷却过程时的临界点为什么偏离相图上的临界点？实际的临界点如何表示？实际的临界点与加热和冷却速度有什么关系？4. 试以碳扩散的观点说明奥氏体长大机理。
（奥氏体的形成包括哪几个过程？为什么说奥氏体形成是以C 扩散为基础并受碳扩散控制的？）5. 说明奥氏体形成时铁素体先消失的原因。
6. 非共析钢的奥氏体的形成与共析钢的奥氏体的形成有哪些异同？7. 共析碳钢奥氏体等温形成动力学（TTA图）有什么特点？非共析钢和共析碳钢奥氏体等温形成动力学图有什么异同？8. 影响奥氏体等温形成的形核率的因素有哪些？如何计算A线长大速度？影响奥氏体转变速度的因素有哪些？如何影响？（奥氏体等温形成动力学（形核与长大）的经验公式）（为什么温度升高，奥氏体转变速度加快？）（合金元素对奥氏体的形成速度有什么影响？）9. 合金钢的奥氏体形成动力学有什么特点？10. 连续加热时奥氏体形成动力学有什么特点？试以连续加热时奥氏体的形成动力学曲线，说明奥氏体形成时临界点的变化。
热处理原理及工艺-第五章
二、贝氏体转变的特点和晶体学
由于贝氏体转变温度介于珠光体转变和马氏体转变之间，因而 使贝氏体转变兼有上述两种转变的某些特点： 贝氏体转变也是一个形核和长大的过程，其领先相一般是铁素 体（除反常贝氏体外），贝氏体转变速度远比马氏体转变慢； 贝氏体形成时会产生表面浮凸； 贝氏体转变有一个上限温度（Bs），高于该温度则不能形成， 贝氏体转变也有一个下限温度（Bf），到达此温度则转变终止； 贝氏体转变也具有不完全性，即使冷至Bf温度，贝氏体转变也 不能进行完全；随转变温度升高，转变的不完全性愈甚； 贝氏体转变时新相与母相奥氏体间存在一定的晶体学取向关系。
氏体晶界的一侧或两侧向晶粒内部延伸僻展；而下贝氏体的
表面浮凸往往相交呈“Λ”形，而且还有一些较小的浮凸在先 形成的较大浮凸的两侧形成。
下贝氏体中铁素体的碳含量远远高于平衡碳含量。下贝 氏体铁素体的亚结构与板条马氏体与上贝氏体铁素体相似， 也是缠结位错，但位错密度往往高于上贝氏体铁素体，而且 未发现有孪晶亚结构存在。
当温度稍低时，碳原子在铁素体中仍可以顺利的进行扩散，但在奥氏体中的
当温度较高时，碳原子在铁素体和奥氏体中都有相当的扩散能
力，故在铁素体片成长的过程中可不断通过铁素体—奥氏体相
界面把碳原子充分地扩散到奥氏体中去，这样就形成了由板条 状铁素体组成的无碳化物贝氏体。由于相变驱动力小，不足以 补偿在更多的新相形成时所需消耗的界面能和各种应变能，因 而形成的贝氏体铁素体较少，铁素体板条较宽。
B上中的铁素体形成时可在抛光试样表面形成浮 凸。B上中铁素体的惯习面为{111}g，与奥氏体之间的 位向关系为K-S关系。碳化物的惯习面为{227}g，与奥 氏体之间也存在一定的位向关系，因此一般认为碳化 物是从奥氏体中直接析出的。
热处理原理与工艺
热处理原理与工艺一、重要名词解释： 1.调幅分解：过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成份不同的两个相的过程。
(即一部份为溶质原子富集区，另一部份为溶质原子贫化区 )。
2.表面淬火：指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。
3.回火稳定性：淬火钢在回火时，反抗强度、硬度下降的能力成为回火稳定性。
4.碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时，表面含碳量。
5.化学热处理：通过加热、保温、冷却，使一种或者几种元素渗入钢件表层，以改变钢件表层硬化成份、组织和性能的热处理工艺。
6.再结晶退火：经冷变形后的的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新产生无畸变晶核，并长大成等轴晶粒，取代全部变形组织，以消除变形强化和残存应力的退火，成为再结晶退火。
7.氮化：在一定温度下，一定介质中，使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。
8.回火脆性：淬火钢在回火时冲击韧性的变化规律总的趋势是随着回火温度升高而增大，但在某些温度区间回火，可能浮现冲击韧性显著降低的现象，叫做回火脆性。
(在许多钢的回火温度与冲击韧性的关系曲线中浮现了两个低谷，一个在 200~400℃之间，另一个在 450~650℃之间。
随回火温度的升高，冲击韧性反而下降的现象。
)9.调质处理：淬火后高温回火，以获得回火索氏体的方法，称为调质处理。
使工件具有很好的强度，同时还有好的朔性和韧性，即较好的综合机械性能。
10.固溶处理：将合金加热到高温单相区，恒温保持，使过剩相充分溶解到固体中后，快速冷却，以得到到过饱和固溶体的热处理工艺。
11.热硬性：材料在一定温度下保持一段时间后，仍能保持其硬度的能力。
12.表面淬火：同 2.13.淬透性：在一定条件下淬火时，获得马氏体的能力，用淬透层深度来表示。
14.时效处理：将淬火后的金属工件置于室温或者较高的温度下，保持适当时间，以提高金属强度的热处理工艺。
好文：钢在冷却时的转变之贝氏体
好文：钢在冷却时的转变之贝氏体钢在冷却时的转变之贝氏体的组织形态、性能、特点一、定义1.贝氏体（中温转变）：当奥氏体过冷到低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间的温区时，将发生由切变相变与短程扩散相配合的转变，其转变产物叫贝氏体或贝茵体；2.贝氏体转变特点：具有某些珠光体转变和马氏体转变的特点：•同珠光体转变相似之处：贝氏体也是又铁素体+碳化物组成的机械混合物，在转变过程中发生在铁素体中的扩散；•同马氏体转变相似之处：奥氏体向铁素体的晶格改组是通过切变方式进行的；•贝氏体转变是由扩散、共格的转变；二、贝氏体的组织形态1.分类：碳含量ωC形成温度℃贝氏体形态特征ωC ＞0.4600~350℃上贝氏体羽毛状350℃~Ms下贝氏体黑色针状1）上贝氏体显微组织形貌：•在光学显微镜下：中、高碳钢的上贝氏体组织的典型特征呈羽毛状；•在电子显微镜下：上贝氏体由许多从奥氏体晶界向晶内平行生长的条状铁素体和在相邻铁素体条间存在的断续的、短杆状的渗碳体所组成；•上贝氏体中的铁素体含过饱和的碳，存在位错结构；铁素体的形态和亚结构与板条马氏体相似，但其位错密度比马氏体要低2~3个数量级；•形成为温度下降，上贝氏体中的铁素体条宽度变细，渗碳体丝滑且弥散度增大；•上上贝氏体中的铁素体条间还可能存在未转变的残留奥氏体。
•上贝氏体组织示例图片：2）下贝氏体显微组织形貌•在光学显微镜下：呈黑色针状，它可以在奥氏体晶界上形成，但更多时在奥氏体晶粒内沿着某些晶面单独地或成堆地长成针叶状；•在电子显微镜下：下贝氏体由碳过饱和的片状铁素体和其内部析出的微细碳化物组成。
•下贝氏体中的含碳量高于上贝氏体中的铁素体；其立体形态，同片状马氏体的一样，也呈现凸透状；•下贝氏体亚结构高密度位错，位错密度比上贝氏体中的铁素体高；•下贝氏体组织示例图片：3）粒状贝氏体显微组织形貌•一般在低碳钢及低、中碳合金钢中在特定状态下存在；•形成温度：一般在上贝氏体形成温度以上和奥氏体转变为贝氏体最高温度（B S）以下范围内；•光镜下组织特征：大块状或针状铁素体内分布着一些颗粒状小岛（这些小岛在高温下原是富碳奥氏体区）；•一些研究表明，大多数结构钢，无论C曲线形状如何，也无论是连续冷却还是等温冷却，只要冷却过程控制在一定范围内，都可以形成粒状贝氏体，并且其组织也是多种多样的；三、贝氏体的性能1）贝氏体的性能影响因素•主要取决于其组织形态；贝氏体是铁素体和碳化物组成的双相组织，其中各相的形态、大小和分布都影响贝氏体的性能2）上贝氏体的性能上贝氏体形成温度较高，铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间，铁素体和碳化物分布有明显的方向性。
动力学作业-贝氏体转变
通过贝氏体转变，可以改变钢的韧性特性，使其在受到外力 作用时不易脆化或断裂，从而提高钢的安全可靠性。
金属材料的加工处理
金属材料的热处理
贝氏体转变是金属材料热处理过程中 的重要反应之一，通过控制贝氏体转 变可以改善金属材料的机械性能和物 理性能。
金属材料的成形加工
在金属材料的成形加工中，贝氏体转 变可以影响材料的塑性和韧性，从而 影响其成形加工性能。
贝氏体转变的熵变与焓变
贝氏体转变过程中，由于原子排列的有序化，体 系的熵减小，焓增加。
熵变和焓变的大小取决于温度、合金元素含量以 及转变完成程度。
熵变和焓变对贝氏体转变的驱动力和相变过程有 重要影响，进而影响钢的性能。
04
贝氏体转变的微观结构
贝氏体的微观形貌
羽毛状贝氏体
在光学显微镜下观察，贝氏体呈现为一种羽毛状的 形态，这是由于铁素体板条在转变过程中发生扭曲 和交叉所形成的。
03
贝氏体转变的热力学
贝氏体转变的热力学条件
温度条件
贝氏体转变通常在钢的Ms点以 下的温度范围内进行，Ms点是 钢开始奥氏体向贝氏体转变的 温度。
成分条件
钢中的合金元素对贝氏体转变 有显著影响，一些合金元素如 碳、镍、锰等能够推迟贝氏体 转变，而一些元素如铬、硅、 铝等则能够促进贝氏体转变。
时间条件
贝氏体转变过程中，碳原子从奥氏体中的无序状态转变为有序状 态，导致晶体结构发生变化。
贝氏体转变的特性
贝氏体转变是非扩散性转变，碳原子在转变过程中 不发生显著的迁移。
贝氏体转变过程中，晶体结构发生改变，导致物理 性能的变化。
贝氏体转变温度范围较窄，通常只有几十度，因此 转变速度相对较快。
贝氏体转变的分类
马氏体和贝氏体转变温度_概述说明以及解释
马氏体和贝氏体转变温度概述说明以及解释1. 引言1.1 概述马氏体和贝氏体转变温度是金属材料中一个重要的热处理参数，对于决定材料的性能具有重要影响。
马氏体和贝氏体都是金属材料在固态相变时产生的晶体结构类型，它们的转变温度是指在一定条件下，马氏体相或贝氏体相开始生成或完全消失的温度。
本文旨在系统地介绍马氏体和贝氏体转变温度的相关知识，包括其定义、原理以及测定方法。
通过深入探讨这些方面内容，我们可以更好地理解马氏体和贝氏体转变温度对于金属材料性能及加工过程的影响，并为研究者提供必要的参考资料。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：- 引言部分首先概述了文章的背景和目标。
- 随后，在第二部分中详细介绍了马氏体转变温度，包括其定义与原理、影响因素以及测定方法。
- 第三部分则重点讨论了贝氏体转变温度，涉及到其定义与原理、影响因素以及测定方法。
- 第四部分将马氏体和贝氏体转变温度进行了关联，包括相互关系及对比分析、实际应用案例分析以及进一步研究和发展方向。
- 最后，本文将在结论部分总结论述内容，并提出未来研究的方向。
1.3 目的本文旨在系统概述和解释马氏体和贝氏体转变温度的相关知识，便于读者深入理解这两个参数在金属材料中的作用。
通过阐述马氏体和贝氏体转变温度的定义、原理以及测定方法，读者能够更好地理解这些参数对于金属材料性能和加工过程的影响。
同时，本文还将通过对马氏体和贝氏体转变温度之间关系的探讨，为读者提供一些实际应用案例以及未来研究方向的建议。
2. 马氏体转变温度2.1 定义和原理马氏体转变温度(Martensitic Transformation Temperature)是指当金属经历回火或降温等热处理过程后，发生马氏体相变的温度。
在固溶态的情况下，金属晶体中的原子具有较高的无序性，而经过回火或降温处理后，晶体结构会发生变化从而形成马氏体。
马氏体相是一种具有高硬度和脆性的晶态组织，在压缩应力作用下具有变形能力。
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1
为纪念美国著名冶 金 学 家 Bain ， 中 温 转变被命名为贝氏 体转变，转变所得 产物则被称为贝氏 体。
英 文 Bainite ， 用 B 表示
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2
7.1 贝氏体转变的基本特征
⑴ B转变有一个温度范围 ⑵ B转变产物是由α相与碳化物组成的非层片状机
械混合物 ⑶ B转变也是一个形核和长大过程 ⑷ B转变过程中只有碳原子的扩散 ⑸ B转变也能产生表面浮凸：M是N形，B为V形 ⑹ B中铁素体具有一定的惯习面，并与母相A之间
亚结构为位错，位错密度较高，能形成缠结。
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11
㈢ 下贝氏体 ⑴ 形成温度范围
一般在350℃～Ms之间的低温区。
⑵ 组织形态
与上贝氏体一样，下贝氏 体也是一种两相组织，由 α相与碳化物组成。
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12
α相的立体形态，呈片 状或透镜片状，在光学 显微镜下呈针状，与片 M相似。形核部位大多 在A晶界上，也有相当 数量位于A晶内。
亚结构：铁素体内有一定数量的位错。
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8
㈡ 上贝氏体
⑴ 形成温度范围
在B转变区的较高温度范围内形成，对于中、高碳 钢约在350～550℃范围内形成，所以上贝氏体也 称高温贝氏体。
⑵ 组织形态
上贝氏体是一种两相
组织，是由条状α相
与粒状和条状碳化物
组成的非层片状机械
混合物。
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9
成束的大致平行的α相板条，自A晶粒晶界的一侧 或两侧向A晶粒内部长大，粒状或条状渗碳体(有时 还有残余A)分布于α相板条之间，整体呈羽毛状。
随转变温度升高，转变的不完全程度增大：温度越高，
A与B之间的自由能差减小，从而使得转变的驱动力
减小；温度越高，越有利于碳原子的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ散而形成柯氏
气团，从而增强未转变A的热稳定性。
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4
珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征
内容 温度范围 转变上限温度 领先相
形核部位
转变时点阵切变 碳原子的扩散 铁及合金原子的扩散 等温转变完全性 转变产物
条之间为富碳的A。F板
条较宽、间距较大，随转
变温度下降，F板条变窄、
间距缩小。
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7
在F板条之间的富碳 A，在随后的冷却过 程中可能转变为P、 B、M或保持不变。 所以说无碳化物贝氏 体不能单独存在。
⑶ 晶体学特征及亚结构
无碳贝氏体形成时也具有浮凸效应，其铁素体的
惯习面为{111}γ，位向关系为K－S关系；
可能全部保留下来成为残余A。
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16
㈤ 反常贝氏体
可存在于过共析钢中 形 成 温 度 在 350℃ 稍 上 呈现F夹在两片渗碳体 中间的组织形态
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17
㈥ 柱状贝氏体 一般存在于高碳碳素钢或高碳中合金钢中 当温度处于下贝氏体形成温度范围时出现
F呈放射状，碳化物分布在F内部；
形成时不产生表面浮凸。
保持一定的晶体学位向关系（分歧重大）
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3
⑺ B转变的不完全性：一般不能进行到底；通常随转 变温度的升高，转变的不完全程度增大
B转变的不完全：一方面，B总是优先在A中贫碳区 形成，随着B转变量的增加，碳不断向A中扩散而使 得未转变A中的碳浓度越来越高，从而增加A的化学 稳定性而使B转变难于进行；另一方面，贝氏体的比 容比A大，产生一定的机械稳定化作用，也不利于B 转变的继续进行。
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18
㈦ 低碳低合金钢中的BⅠ、BⅡ、BⅢ
日本的大森在研究低碳低合金高强钢时发现，在某 些钢中的贝氏体可以明显地分为三类，分别把这三 类B称为第一类、第二类和第三类贝氏体，并用BⅠ、 BⅡ、BⅢ分别表示。
BⅠ约在600～500℃之间形成，无碳化物析出；
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19
BⅡ约在500～450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
⑴ 形成温度范围 稍高于B上的形成温度
⑵ 组织形态 其组织是由F和 富碳的A组成。
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15
F呈块状(由F针片组成)； 富碳的A呈条状，在F基体 上呈不连续分布。
F的C%很低，接近平衡状态， 而A的C%却很高。
富碳A在随后的冷却过程中 可能发生三种不同的转变：
部分或全部分解为F和碳化物；
可能部分转变为孪晶片状M， 形成“M－Aˊ”组织；
P转变
B转变
M转变
高温
中温
低温
A1 K或F
BS
MS
铁素体
A晶界
无 有 有 完全
B上在晶界 B下大多在晶内
有 有 无 视转变温度定
有 基本上无
无 不完全
α+Fe3C
α+Fe3C(ε)
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α′
5
7.2 贝氏体的组织形态和亚结构
由于BF和碳化物的形态与分布情况多变，使B显 微组织呈现为多种形态。据此，通常将B分为：
碳化物为Cem或ε-碳化物，碳化物呈细片状或颗粒 状，排列成行，约以55°～60°角度与B下的长轴 相交，并且仅分布在F片内部。
钢的化学成份、A晶粒度和均匀化程度，对B下的组
织形态影响较小。
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13
⑶ 晶体学特征及亚结构
B下中α相的惯习面比较复杂， 有人测得为{110}γ，有人测得 为{254}γ及{569}γ；
B下中α相与A之间的位向关系 为K－S关系；
亚结构：为位错，无孪晶；
B下形成时也会产生表面浮凸
现象，但形状与B上不同。B上
中浮凸大致平行，而B下中往
往相交呈“∧”形。
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14
㈣ 粒状贝氏体 主要存在于低、中碳合金钢中，以一定的速度连续 冷却获得，如正火、热轧后的空冷、焊缝的热影响 区等，后来的研究发现等温也可以形成。
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⑶ 影响B上组织形态的因素
碳含量：随碳含量的增加，B上中的α相板条更多、 更薄，渗碳体的形态由粒状、链球状转变为短杆 状，渗碳体数量增多，不但分布于α相之间，而 且可能分布于各α相内部。
形成温度：随形成温度的降低，α相变薄，渗碳 体更小，且更密集。
⑷ 晶体学特征及亚结构
F的惯习面为{111}γ，位向关系接近于K－S关系;
无碳化物贝氏体
粒状贝氏体
上贝氏体、下贝氏
贝
上贝氏体
体最常见，粒状贝
氏
体
反常贝氏体
氏体次之，其余的
下贝氏体
较为少见。
柱状贝氏体
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6
㈠ 无碳化物贝氏体
⑴ 形成温度范围 在B转变的最高温度范围内形成。
⑵ 组织形态
是一种单相组织，由大致
平行的F板条组成，F板条
自A晶界形成，成束地向
一侧晶粒内长大，在F板
BⅢ约在450℃～Ms之间形成，碳化物分布在F内部。
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20
7.3 贝氏体转变过程及其热力学分析
㈠ 贝氏体转变过程