贝氏体转变(六)

4. 比较珠光体、贝氏体、马氏体转变的主要特征。
三种转变之比较
珠光体转变
贝氏体转变 马氏体转变
内 容 转变T（上限T) 形成过程 领先相 是否有孕育期？ 形核部位 转变速度 切变共格性、浮凸效应 C原子扩散 Fe与Me原子 等温转变的完全性 转变产物及组成 转变产物形态 转变产物的硬度
P转变 A1～550℃（A1） 形核与长大 F 或 Fe3C 有 晶界 慢 无 有 有 完全 P（F +Fe3C） 片状 低
与珠光体不同的是，贝氏体不具有层状组织形态。
缺陷：不能解释，有些钢中碳化物的析出被抑制或延迟，只形 成贝氏铁素体，没有碳化物。
2. 整体动力学定义 该定义认为：过冷奥氏体向贝氏体的转变在TTT相图上具有 独立的C曲线，存在贝氏体相变开始温度和结束温度，贝氏
体转变存在于一个温度范围，在这个温度范围转变不完全。
学图和下贝氏体的等温转变动力学图合并而成。 贝氏体转变是奥氏体分解、有孕育期和领先相。领先相为铁素体，贝 氏体长大和碳化物析出受碳扩散控制。
所以：
上贝氏体长大速度取决于碳在奥氏体中的扩散， 下贝氏体长大速度取决于碳在铁素体中的扩散。
贝氏体转变比马氏体转变慢。
（一）贝氏体等温转变动力学曲线
贝氏体转变是一个形核和长大过程.与P转变相同，贝氏体等温转变动力 学曲线也呈S形，但与珠光体转变不同，贝氏体等温转变不能继续到底。 等温温度愈高，愈接近Bs点，等温转变量愈少。
碳的奥氏体。
5.柱状贝氏体
柱状贝氏体的概念是基于贝 氏体中铁素体的形态提出的。 柱状贝氏体中的铁素体呈放 射状，碳化物沿一定方向分布 排列，与下贝氏体相似。柱状 贝氏体不产生表面浮凸。
产生于高碳及其合金钢中，
在贝氏体转变的较低温度转变 区形成的。
6.反常贝氏体
产生于过共析钢中，形成温度 在350℃以上。Fe3C作为领先相
（二）贝氏体等温转变动力学图
转变在BS温度以下才能实行，转变速度先增后减。B等温转变动力学 特点与P转变相似。
共析碳钢等温转变动力学图-贝氏体 转变与珠光体转变合并成一条C曲线
合金钢等温转变动力学图--贝 氏体转变与珠光体转变已分离
上B转变等温转变动力学图和下B转变等温转变动力学图分离
可以推测：上 贝氏体和下贝 氏体可能是通
的其他组织（如板条马氏体、片状回火马 氏体、魏氏组织等）相似，要注意鉴别！
下 贝 氏 体
三、 贝氏体的形成过程
1.贝氏体转变的两个基本过程
贝氏体转变源自文库括① 铁素体的形成和②碳化物析出两个基本
过程。领先相为铁素体。
2. 贝氏体转变时碳的扩散（碳的再分配）
贝氏体中铁素体为低碳相，碳化物为高碳相，发生贝氏体
1. 无碳化物贝氏体
（1）形成温度
在贝氏体转变区的最上部，在靠
近BS的温度处形成的贝氏体。
（2）组织形态
由板条状铁素体和富碳的奥氏体 组成。
30CrMnSi 900℃~550℃
板条状铁素体在奥氏体晶界上形成，自奥氏体晶界向晶内一侧成束向晶内 平行生长，形成的平行的板条束，板条间为富碳的奥氏体。 继续冷却，奥氏体可能转变为马氏体、珠光体，贝氏体(其他类型)或保留 至室温，一般不能单独存在的。铁素体条形成时在抛光表面会形成表面浮凸。 亚结构为位错。
2.
上贝氏体（B上 ）
（1）形成温度
对于中、高碳钢，在550～
350℃温度区间、又称为高温贝氏 体。
（2）组织形态
上贝氏体是由铁素体和碳化物
（主要为渗碳体）组成的两相非层 片状混合物。 上贝氏体中的铁素体多数呈条状，自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶内 伸展，细条状的渗碳体分布于铁素体条之间。从整体上看呈羽毛状。铁素体内 亚结构为位错.
σs σ0 Kd

1 2
(三) 溶质元素的固溶强化作用
形成温度越低，过饱和度增大，固溶强化作用大，强度高。
（四）位错亚结构密度
形成温度越低，位错密度越高，强度越高。
2. 贝氏体的韧性 下贝氏体的韧性高于上贝氏体 主要原因：
上贝氏体存在粗大的碳化物颗粒或断续的条状碳化物，也
可能存在高碳马氏体区，容易形成大于临界尺寸的裂纹。
碳仍能通过奥氏体与铁素体界面由铁素体向奥氏体扩散，扩散不充分，在 铁素体板条间沉淀出渗碳体，得到羽毛状上贝氏体。
上贝氏体的转变速度受碳在奥氏体中扩散控制
较低温度时进行下贝氏体转变 (低温范围转变，低于350℃) 组织：为铁素体+碳化物。 原因：较低温度时贝氏体的形成化学驱动力更大，碳的扩散更困难，
典型固态相变之【贝氏体转变】………..
第六节 贝氏体相变
贝氏体转变：在过冷奥氏体到珠光体和马氏体转变之间的中温转变。 （碳钢的BS约为550℃左右）
转变产物称为贝氏体，记为B，是铁素体和碳化物组成的非片层状的机 械混合物。
主要特点：贝氏体中的铁素体相形成是无扩散的，按照马氏体转变的切变
机制进行，而碳化物的析出则是通过扩散进行的，因此贝氏体转变又称为半 扩散型转变。
析出，所以成为反常贝氏体。
Fe3C首先在原奥氏体晶粒内部 形核长大成薄片状，随后铁素 体在其周围形核长大，并将 Fe3C包围，最终形成含有渗碳
体为中脊的片状贝氏体。
反常贝氏体
贝氏体形态小结
无碳化物贝 氏体 Bs 粒状贝氏体
550℃
上 贝 氏 体
350℃
上贝氏体
230℃
下贝氏体
TIPS：钢中的贝氏体类组织往往与钢中
氏体是由无碳化物贝氏体演变而来的 。
（2）组织特征
组织：为铁素体和岛状物（富C奥氏 体或马氏体+奥氏体）的两相混合物。 特征：条状铁素体基体内沿一定方向 分布一些小岛（M-A岛），小岛为富
这些富碳奥氏体，如延长等温时
间及进一步降低温度，岛状奥氏
体有可能分解为珠光体或转变为 马氏体，也有可能保留到室 温 ！！！
一、 贝氏体的定义（了解）
对钢中贝氏体的命名十分简单，但对贝氏体的定义却十分困难。原因由于 中温转变产物的多样性和转变特征的复杂性，人们对其进行大量的研究， 但对其贝氏体认识仍然存在很大的分歧！
1. 广义显微组织定义 该定义把贝氏体描述为共析分解竞争机制的产物，即贝氏体 是非层状、非协同的共析分解产物，有铁素体和碳化物组成。
缺陷：贝氏体转变具有表面浮凸现象，因此具有马氏体转变中 的不变平面应变的特征。后来发现，在Ti-Cr合金中铁素体的析
出伴随着帐篷形浮凸，不具有不变平面应变的特征。
二、 贝氏体的组织形态（☺）
由于转变温度的不同，贝氏体有以下几种形态：
无碳化物贝氏体 上贝氏体
下贝氏体
粒状贝氏体
柱状贝氏体
过饱和碳α-Fe条状 羽毛状
Fe3C细条状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
3.下贝氏体（B下）
（1）形成温度
230～ 350 ℃又称为低温贝氏体。
（2）组织形态
由铁素体和碳化物组成的两相非层
片状混合物。
在低碳钢（低碳低合金钢）中，下贝氏体呈板条状； 在高碳钢中，单独的或成堆的长成竹叶状（黑色片状或针状），立体形
转变必然有碳的扩散。但铁和合金元素原子不扩散。
无碳化物贝氏体 (高温范围转变)
组织：铁素体和富碳奥氏体。
原因：碳的扩散能力强，碳通过奥氏体与铁素体界面由铁素体向奥氏体
充分扩散，得到无碳化物贝氏体。
稍低温度时进行上贝氏体转变 (中温范围转变350550℃之
间)
组织：铁素体和渗碳体。 原因：稍低温度时贝氏体的形成化学驱动力增大，碳的扩散能力下降，
过不同机制形
成的！
40CrMnSiMoVA钢等温转变动力学图
五、贝氏体的力学性能
1. 贝氏体的强度(硬度) 影响贝氏体强度的因素：
(一) 铁素体条(片)的粗细（贝氏体中铁素体晶粒的大小）
铁素体条(片)的粗细决定于α的化学成分和形成温度。Hall－Petch公式。
(二) 碳化物质点的大小与分布（碳化物弥散度和分布情况） 根据弥散强化理论，碳化物颗粒愈小，分布越弥散，强度越高。下B强 度高于上B。
态呈双凸透镜状。因此，下贝氏体又称针叶状贝氏体。下贝氏体中的亚结
构为位错，密度约为比上贝氏体高，没有孪晶。
过饱和碳 α-Fe竹叶状 Fe3C细片状
竹叶状
B下 =过饱和碳 α-Fe竹叶状 + Fe3C细片状
4. 粒状贝氏体
（1）形成温度
低、中碳及其合金钢在上贝氏体转 变区的上部，BS以下。所以，粒状贝
下贝氏体中碳化物界面较小，不易萌生裂纹，即使形成裂 纹也难于达到临界尺寸，因而缺乏断裂基础。
下贝氏体的韧脆转化温度低于上贝氏体！
本章重点内容
1. 贝氏体转变的主要特征
2. 贝氏体的组织形态(比较上贝氏体和下贝氏体）
3. 贝氏体力学性能特点，影响贝氏体强度和韧性的因素。
上贝氏体和下贝氏体在形态和性能的差异.
随着温度升高，相变不完全程度增加，当到达Bs温度相变停 止，在Bs温度以上不再形成贝氏体。 该定义对于那些具有独立的贝氏体等温转变曲线的合金钢是 适用的！ 缺陷：钢中的贝氏体转变的不完全性并不是普遍的现象，有些 合金钢贝氏体转变完全性。
3. 贝氏体表面浮凸特征
认为贝氏体是在马氏体相变温度区域以上形成的片状产物，相 变过程伴随着表面浮凸的形成。
碳不能通过奥氏体与铁素体界面由奥氏体向铁素体扩散，只能在铁素体片 内的某些特定的晶面上偏聚，进而沉淀出Fe3C，得到针叶状下贝氏体。 下贝氏体转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制。
四、贝氏体转变动力学
贝氏体转变是一个形核和长大过程，等温转变动力学曲线是S形，等
温转变动力学图是C形。等温转变动力学图是由上贝氏体的等温转变动力
B转变 550℃～Ms（Bs） 形核与长大 F 有 晶界、晶内 快 有 有 无 可以完全、不完全 B（ F + Fe3C ） 羽毛、针叶状 中
M转变 Ms～Mf（Ms） 形核与长大 无 无 晶体缺陷 极快 有 无 无 不完全 M(单相） 板条、片状 高