第八章 贝氏体转变
合集下载
贝氏体转变 ppt课件
以方式(1)机制转变的相变驱动力最大，这就表示(2)、(3)中 的γ1和α'都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相α和Fe3C.
以(3)中的切变方式转变，驱动力为180J/mol，而在BS时相变 的阻力在600 J/mol以上, 阻力大于驱动力, 所以至少在贝氏体转变 的上限温度(3)中的方式不可能而以(2)中的γ→α＋γ1扩散方式进行 。
2020/12/27
8
§5-3 贝氏体转变热力学及转变机制
一. 贝氏体转变过程
贝氏体转变可有三种可能：
(1) 奥氏体分解为平衡浓度的α+Fe3C，即γ→α+Fe3C (2) 奥氏体先析出先共析铁素体，即γ→α+γ1, γ1在随后的冷却过 程中进一步转变。
(3) 奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的α'(过饱和)，然后 α'分解成Fe3C及低饱和度α''，即γ→α'(过饱和)，α'→α''+ Fe3C， 经计算后发现：
2. 奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响
奥氏体晶粒越大，晶界面积越少，形核部位越少，孕育
期越长，贝氏体转变速度下降；奥氏体化温度越高，奥氏
体晶粒越大，转变速度先降后增。
2020/12/27
20
3 应力和塑性变形的影响
拉应力使贝氏体相变加速。随应力增加， 贝氏体相变速度提高。当应力超过其屈服强度 时，贝氏体相变速度的提高尤为显著。
降，这表明，等温一开始就自奥氏体析出了碳化物
2020/12/27
10
等温转变量（曲线1）及奥氏体点阵常数（曲线2）
2020/12/27
与等温时间的关系
11
§5-4 贝氏体转变过程
以(3)中的切变方式转变，驱动力为180J/mol，而在BS时相变 的阻力在600 J/mol以上, 阻力大于驱动力, 所以至少在贝氏体转变 的上限温度(3)中的方式不可能而以(2)中的γ→α＋γ1扩散方式进行 。
2020/12/27
8
§5-3 贝氏体转变热力学及转变机制
一. 贝氏体转变过程
贝氏体转变可有三种可能：
(1) 奥氏体分解为平衡浓度的α+Fe3C，即γ→α+Fe3C (2) 奥氏体先析出先共析铁素体，即γ→α+γ1, γ1在随后的冷却过 程中进一步转变。
(3) 奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的α'(过饱和)，然后 α'分解成Fe3C及低饱和度α''，即γ→α'(过饱和)，α'→α''+ Fe3C， 经计算后发现：
2. 奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响
奥氏体晶粒越大，晶界面积越少，形核部位越少，孕育
期越长，贝氏体转变速度下降；奥氏体化温度越高，奥氏
体晶粒越大，转变速度先降后增。
2020/12/27
20
3 应力和塑性变形的影响
拉应力使贝氏体相变加速。随应力增加， 贝氏体相变速度提高。当应力超过其屈服强度 时，贝氏体相变速度的提高尤为显著。
降，这表明，等温一开始就自奥氏体析出了碳化物
2020/12/27
10
等温转变量（曲线1）及奥氏体点阵常数（曲线2）
2020/12/27
与等温时间的关系
11
§5-4 贝氏体转变过程
原理第8章 贝氏体转变
ห้องสมุดไป่ตู้
第五章 贝氏体转变
1、恩金贝氏体相变假说
恩金认为贝氏体相变应属于马氏体相变性质，由于随后回火析出碳化物而 形成贝氏体，提出了贫富碳理论假说。 该假说认为，在贝氏体相变发生之前，奥氏体中已经发生了碳的扩散重新 分配，形成了贫碳区和富碳区。在贫碳区发生马氏体相变而形成低碳马氏体，
然后马氏体迅速回火形成过饱和铁素体和渗碳体的机械混合物，即贝氏体。
第五章 贝氏体转变
无碳化物贝氏体
第五章 贝氏体转变
4、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；
BⅡ约在500 - 450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
晶体学特征及亚结构：
上贝氏体中的铁素体形成时可在抛光试样表面形成浮突。上贝氏体中铁素 体的惯习面为{111}，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}，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。 亚结构为位错，位错密度较高，能形成缠结。
第五章 贝氏体转变
2、柯俊贝氏体相变假说（热力学）
相变时自由能的变化： Δ G=－VΔ GV+Δ GD+Δ GS+E 从上式来看，M相变可以发生的条件是Δ G<0，但由于M相变的热滞较大，所 以M相变只能在Ms以下的温度才能发生。
如果在转变过程中，能使Δ Gv升高（即绝对值增大）使E（弹性应变能）降
物则被称为贝氏体。
英文名称Bainite，用B表示。
第五章 贝氏体转变
第五章 贝氏体转变
1、恩金贝氏体相变假说
恩金认为贝氏体相变应属于马氏体相变性质，由于随后回火析出碳化物而 形成贝氏体，提出了贫富碳理论假说。 该假说认为，在贝氏体相变发生之前，奥氏体中已经发生了碳的扩散重新 分配，形成了贫碳区和富碳区。在贫碳区发生马氏体相变而形成低碳马氏体，
然后马氏体迅速回火形成过饱和铁素体和渗碳体的机械混合物，即贝氏体。
第五章 贝氏体转变
无碳化物贝氏体
第五章 贝氏体转变
4、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；
BⅡ约在500 - 450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
晶体学特征及亚结构：
上贝氏体中的铁素体形成时可在抛光试样表面形成浮突。上贝氏体中铁素 体的惯习面为{111}，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}，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。 亚结构为位错，位错密度较高，能形成缠结。
第五章 贝氏体转变
2、柯俊贝氏体相变假说（热力学）
相变时自由能的变化： Δ G=－VΔ GV+Δ GD+Δ GS+E 从上式来看，M相变可以发生的条件是Δ G<0，但由于M相变的热滞较大，所 以M相变只能在Ms以下的温度才能发生。
如果在转变过程中，能使Δ Gv升高（即绝对值增大）使E（弹性应变能）降
物则被称为贝氏体。
英文名称Bainite，用B表示。
第五章 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
P转变 高温 A1 K或F
A晶界
无 有 有 完全 α+Fe3C
B转变
M转变
中温
低温
BS
MS
铁素体
B上在晶界 B下大多在晶内
有
有
有
基本上无
无
无
视转变温度定 不完全
α+Fe3C(ε)
α′
6
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。
14
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；
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。
16
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，
BⅢ约在450℃～Ms之间形成，碳化物分布在F内部。
21
7.3 贝氏体转变过程及其热力学分析
㈠ 贝氏体转变过程
⑴ 贝氏体转变的两个基本过程
无碳化物贝氏体 B上、B下均是由铁素体和
粒状贝氏体
碳化物组成的复相组织，
贝 氏
上贝氏体
因此，贝氏体转变应当包
体
第八章贝氏体转变ppt课件
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
8.1贝氏体的组织和性能
（一）、无碳化物贝氏体 1、形成温度范围
在B转变的最高温度范围内形成。 2、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。
(2)、上贝氏体由彼此平行的铁素体条构成，好似一 个晶粒，而下贝氏体铁素体片彼此位向差很大，能 看作一个晶粒的部位尺寸很小，所以上贝氏体的有 效晶粒直径远远大于下贝氏体。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
综上所述，贝氏 体的强度随形成温度 降低而增强。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
贝氏体的韧性 可以看出下贝氏
体的韧性优于上贝氏 体。从整体上看随贝 氏体的形成温度的降 低，强度的逐渐增加， 韧性并不降低，反而 有所增加。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
贝氏体的强度（硬度）
影响贝氏体强度的 因素有：
1、贝氏体铁素体条或 片的粗细
形成温度越低，F晶粒 的越小，F条(片)越细， 晶界越多，贝氏体强度 越高。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
8.1贝氏体的组织和性能
（一）、无碳化物贝氏体 1、形成温度范围
在B转变的最高温度范围内形成。 2、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。
(2)、上贝氏体由彼此平行的铁素体条构成，好似一 个晶粒，而下贝氏体铁素体片彼此位向差很大，能 看作一个晶粒的部位尺寸很小，所以上贝氏体的有 效晶粒直径远远大于下贝氏体。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
综上所述，贝氏 体的强度随形成温度 降低而增强。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
贝氏体的韧性 可以看出下贝氏
体的韧性优于上贝氏 体。从整体上看随贝 氏体的形成温度的降 低，强度的逐渐增加， 韧性并不降低，反而 有所增加。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
贝氏体的强度（硬度）
影响贝氏体强度的 因素有：
1、贝氏体铁素体条或 片的粗细
形成温度越低，F晶粒 的越小，F条(片)越细， 晶界越多，贝氏体强度 越高。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
热处理原理之贝氏体转变
贝氏体转变的应用实例
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。
THANKS
谢谢您的观看
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。
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。
THANKS
谢谢您的观看
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。
贝氏体转变的主要特征(3篇)
第1篇一、贝氏体转变的概述贝氏体转变是指金属在一定的温度范围内，从奥氏体向贝氏体转变的过程。
在这个过程中，金属的组织结构发生了显著的变化，从而导致金属的性能发生改变。
贝氏体转变主要发生在低碳钢、低合金钢和某些高合金钢中。
二、贝氏体转变的主要特征1. 温度范围贝氏体转变的温度范围较窄，大约在280℃至550℃之间。
在这个温度范围内，奥氏体晶粒开始发生转变，形成贝氏体。
当温度低于280℃时，贝氏体转变速率会显著降低，甚至停止；当温度高于550℃时，贝氏体转变会逐渐向马氏体转变过渡。
2. 组织结构贝氏体转变后，金属的组织结构发生了显著的变化。
具体表现为：（1）奥氏体晶粒细化：在贝氏体转变过程中，奥氏体晶粒逐渐细化，晶粒尺寸减小，有利于提高金属的强度和硬度。
（2）贝氏体形态：贝氏体由贝氏体铁素体和渗碳体（或碳化物）组成。
贝氏体铁素体以片状、针状或羽毛状形态出现，渗碳体以细小的片状或针状形态存在。
（3）贝氏体晶粒尺寸：贝氏体晶粒尺寸与奥氏体晶粒尺寸密切相关。
一般来说，奥氏体晶粒越细，贝氏体晶粒也越细。
3. 性能变化贝氏体转变后，金属的性能发生了显著的变化，具体表现在以下方面：（1）强度和硬度：贝氏体转变后，金属的强度和硬度显著提高。
这是由于贝氏体组织中的贝氏体铁素体和渗碳体相互作用，使得金属的晶粒尺寸减小，晶界增多，从而提高了金属的强度和硬度。
（2）韧性：贝氏体转变后，金属的韧性也得到一定程度的提高。
这是因为贝氏体转变过程中，部分奥氏体晶粒转变为贝氏体铁素体，使金属的组织结构更加均匀，有利于提高金属的韧性。
（3）疲劳性能：贝氏体转变后，金属的疲劳性能得到显著提高。
这是因为贝氏体组织中的贝氏体铁素体和渗碳体相互作用，使得金属的晶粒尺寸减小，晶界增多，从而提高了金属的疲劳性能。
4. 热处理工艺贝氏体转变的热处理工艺主要包括以下两个方面：（1）贝氏体转变温度：贝氏体转变温度对金属的组织结构和性能具有重要影响。
一般来说，贝氏体转变温度越高，贝氏体晶粒越细，金属的强度和硬度越高。
贝氏体转变
四. 贝氏体转变动力学
A1
P转变
转变的孕育期 鼻子尖温度 独立的C曲线 转变的不完全性
共析碳钢 C曲线示意图
五. 贝氏体转变的学术争论
贝氏体的定义 预相变 热力学 形核机理 长大机理
碳化物源
六. 贝氏体的力学性能
主要取决于其组织形态。贝氏体混合组织中铁素体、 渗碳体及其他相的相对含量、形态、大小和分布以及与位 错的交互作用等会影响贝氏体的性能。 下贝氏体——下贝氏体中BF细小且分布较均匀，BF内 位错密度较高而且弥散分布着细小的ε-碳化物，这种组织 状态使得下贝氏体不仅强度高，而且韧性好，具有良好的 综合力学性能，相当于回火低碳马氏体。 上贝氏体——BF晶粒与碳化物颗粒较粗大，且碳化物呈 短杆状平行地分布于BF板条之间，BF和碳化物分布有明 显的方向性使铁素体条间易产生脆断，因此上贝氏体强度 较低、韧性也较差
贝氏体铁素体
碳化物
下贝氏体组织示意图
3. 其他贝氏体
（1）粒状贝氏体：低中碳合金钢中，稍高于上贝氏体温 度形成。由条状BF和岛状组织组成，岛状组织为富碳奥氏 体及其转变产物，通常为A+M。
（2）无碳化物贝氏体：低中碳合金钢中，上贝氏体温度 区间形成。晶体形貌与上贝氏体类似，中间为富碳奥氏体。 （3）柱状贝氏体：出现在高碳钢中，BF呈柱状，碳化物 规则排列。 （4）反常贝氏体：出现在过共析钢中，碳化物代替了BF。 （5）准贝氏体：在上、下贝氏体中，残余奥氏体代替了 碳化物。
有
切变 不完全 无 单相组织 M
高温
中温
低温
Mf
共析碳钢 C 曲线
Thanks
合金元素对C曲线位置及形状的影响
二. 过冷奥氏体连续冷却转变图
CCT 曲线—— Continuous Cooling Transformation 一般采用快速膨胀仪 测定。
8.贝氏体转变和钢的等温淬火821
第八章贝氏体转变钢中的贝氏体转变是发生在珠光体转变和马氏体转变温度范围之间的中温转变。
它既不是珠光体那样的扩散型相变，也不是马氏体那样的无扩散型相变，而是“半扩散型相变”，即只有碳原子能够扩散，而铁原子及其他替换合金元素的原子难以扩散。
由于贝氏体相变具有过渡性，它既有珠光体分解的某些待征，又有马氏体相变的一些特点，因此是一个相当复杂的相变。
至今研究不够充分，且有激烈争论。
虽然我们对贝氏体相变了解得还很不够，但贝氏体相变在实际生产上得到了重要的应用。
因为在低温范围内，通过贝氏体相变所得的下贝氏体具有良好的综合力学性能，而且为获得下贝氏体组织所采取的等温淬火工艺或连续冷却工艺均可减少工件的变形和开裂。
因此，学习和研究贝氏体相变既具有理论意义，又有重要的实际应用价值。
8.1 贝氏体组织和性能贝氏体的组织形态随钢的化学成分及形成温度而异，贝氏体可以按组织形态的不同区分为无碳化物贝氏体、上贝氏体和下贝氏体及粒状贝氏体等。
另外由于目前对贝氏体的组织形态的划分还没有统一的标准，所以还有一些其他贝氏体形态的报道，这里仅就最主要的无碳化物贝氏体、上贝氏体和下贝氏体及粒状贝氏体的组织形态进行讨论。
8.1.1 无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体有时也称BI型贝氏体，这种贝氏体在低碳低合金钢中出现几率较大。
当上贝氏体组织中只有贝氏体铁素体和残余奥氏体而不存在碳化物时，这种贝氏体就是无碳化物贝氏体，或称无碳贝氏体。
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，或是其冷却过程的产物。
往往在如下情况时出现。
(1)由于Si、Al不溶于渗碳体中，故延迟渗碳体的形成，因此，在硅钢和铝钢的上贝氏体中，常常在室温时还保留残余奥氏体，而不析出渗碳体，形成无碳贝氏体。
(2)在低碳合金钢中，形成贝氏体铁素体后，渗碳体尚未析出，贝氏体铁素体间仍为奥氏体，碳不断向奥氏体中扩散富集，使奥氏体趋于稳定而保留下来，形成无碳化物贝氏体。
金相检验-贝氏体转变
钢的贝氏体转变
钢的贝氏体转变
贝氏体转变是介于马氏体和珠光 体之间的转变，又称为中温转变。
贝氏体也是铁素体和渗碳体的体和下贝氏体。
贝氏体转变区间
钢的贝氏体形态
ａ）羽毛状上贝氏体
钢的贝氏体形态
ｂ）针状下贝氏体
贝氏体的力学性能
贝氏体的力学性能取决于它的组织形态
下贝氏体具有良好的综合性能，较高的实用价值； 生产中应该尽量避免生成上贝氏体。
谢谢观看
上贝氏体形成温度较高，铁素体条粗 大，其间的碳化物颗粒粗大，故上贝 氏体强度硬度较低，韧性也较低；
下贝氏体的铁素体针细小，在铁素体内沉淀出大 量细小弥散的碳化物，还有过饱和和高位错密度， 因此上贝氏体不但强度高，而且韧性也好，缺口 敏感性小，韧脆转折温度低。
小结
贝氏体有上贝和下贝两种常见形态，满足一 定等温条件可获得第三种形态-------粒状贝氏体
钢的贝氏体转变
贝氏体转变是介于马氏体和珠光 体之间的转变，又称为中温转变。
贝氏体也是铁素体和渗碳体的体和下贝氏体。
贝氏体转变区间
钢的贝氏体形态
ａ）羽毛状上贝氏体
钢的贝氏体形态
ｂ）针状下贝氏体
贝氏体的力学性能
贝氏体的力学性能取决于它的组织形态
下贝氏体具有良好的综合性能，较高的实用价值； 生产中应该尽量避免生成上贝氏体。
谢谢观看
上贝氏体形成温度较高，铁素体条粗 大，其间的碳化物颗粒粗大，故上贝 氏体强度硬度较低，韧性也较低；
下贝氏体的铁素体针细小，在铁素体内沉淀出大 量细小弥散的碳化物，还有过饱和和高位错密度， 因此上贝氏体不但强度高，而且韧性也好，缺口 敏感性小，韧脆转折温度低。
小结
贝氏体有上贝和下贝两种常见形态，满足一 定等温条件可获得第三种形态-------粒状贝氏体
贝氏体转变的说明
第四页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
第五页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
富碳的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。
3、晶体学特征及亚结构
惯习面为{111}，位向关系为K—S关系；F内有一定数 量的位错。
（二）上贝氏体
1、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。 2、组织形态
第三十页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
4、应力的影响
拉应力使B转变速度增加，尤其对下B更显著。压应 力的作用不清楚。 5、塑性变形
（1）在较高温度（1000~800 ℃ ）范围内对A进行塑性变形， 将使A向B转变的孕育期增长，转变速度下降，转变的不完全 程度增大。
原因：一方面变形使A中的缺陷密度增加，有利于C原 子的扩散，有利于B转变的进行；而另一方面，A形变 后会产生多边化亚结构，这对B中F的共格生长是不利 的。通常以后者的作用为主。
形态呈片状（或透镜片状），在光学显微镜下呈针状，与片 状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，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°角度与下贝氏体的长轴相交，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 下贝氏体的组织形态影响较小。
在B转变过程中A的C%有可能升高，也有可能降低，具体 情况取决于A的成份及转变温度而定。
第二十五页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
第二十六页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
2、贝氏体中铁素体内碳的扩散
F形成初期C含量是过饱和的，而B转变温度范围较 M转变高，故B中F在形成后必然要发生分解，以碳化物 的形式由B中的F内析出过饱和的碳，从而使F的C%下降。
第五页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
富碳的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。
3、晶体学特征及亚结构
惯习面为{111}，位向关系为K—S关系；F内有一定数 量的位错。
（二）上贝氏体
1、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。 2、组织形态
第三十页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
4、应力的影响
拉应力使B转变速度增加，尤其对下B更显著。压应 力的作用不清楚。 5、塑性变形
（1）在较高温度（1000~800 ℃ ）范围内对A进行塑性变形， 将使A向B转变的孕育期增长，转变速度下降，转变的不完全 程度增大。
原因：一方面变形使A中的缺陷密度增加，有利于C原 子的扩散，有利于B转变的进行；而另一方面，A形变 后会产生多边化亚结构，这对B中F的共格生长是不利 的。通常以后者的作用为主。
形态呈片状（或透镜片状），在光学显微镜下呈针状，与片 状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，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°角度与下贝氏体的长轴相交，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 下贝氏体的组织形态影响较小。
在B转变过程中A的C%有可能升高，也有可能降低，具体 情况取决于A的成份及转变温度而定。
第二十五页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
第二十六页，编辑于星期五：二十点 三十四分。
2、贝氏体中铁素体内碳的扩散
F形成初期C含量是过饱和的，而B转变温度范围较 M转变高，故B中F在形成后必然要发生分解，以碳化物 的形式由B中的F内析出过饱和的碳，从而使F的C%下降。
原理第8章贝氏体转变-文档资料
第五章 贝氏体转变
\ 3、无碳化物贝氏体
1）形成温度范围 一般形成于低碳钢中，在B转变的最高温度范围内形成。
2）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。 富碳的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。 3）晶体学特征及亚结构 惯习面为{111}γ，位向关系为K—S关系；F内有一定数量的位错。
钢的化学成份、A晶粒度和均匀化程度对下贝氏体的组织形态影响较小。
第五章 贝氏体转变
GCr15 钢的下贝Leabharlann 体组织 钢中典型下贝氏体组织示意图
第五章 贝氏体转变
较低温度下形成的下贝氏体
第五章 贝氏体转变
3)晶体学特征及亚结构 下贝氏体形成时也会在光滑试样表面产生浮突，但其形状与上贝氏体组织
不同： 上贝氏体的表面浮突大致平行，从奥氏体晶界的一侧或两侧向晶粒内部伸
精品
原理第8章贝氏体转变
第五章 贝氏体转变
在珠光体转变与马氏体转变温度范围之间，过冷奥氏体将按另一种转变机 制转变。由于这一转变在中间温度范围内发生，故被称为中温转变。在此温度 范围内，铁原子已难以扩散，而碳原子还能进行扩散，这就决定了这一转变既 不同于铁原子也能扩散的珠光体转变以及碳原子也基本上不能扩散的马氏体转 变。为纪念美国著名冶金学家Bain，此转变被命名为贝氏体转变，转变所得产 物则被称为贝氏体。
第五章 贝氏体转变
值得指出的是，在含有 Si 或Al的钢中，由于Si和 Al具有延缓渗碳体沉淀 的作用，使铁素体条之间的奥氏体为碳所富集而趋于稳定，因此很少沉淀或基 本上不沉淀出渗碳体，形成在条状铁素体之间夹有残余奥氏体的上贝氏体组织。
贝氏体转变
贝氏体转变钢中的贝氏体是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的产物，它—一般是由铁素体和碳化物所组成的非层片状组织。
钢中的贝氏体转变首先于1930年作了研究和阐述，我国柯俊教授在这方面亦曾作过有益的贡献，这种转变是在钢经奥氏体化以后过冷到中温区域时发生的，故又称为中温转变，以区别过冷到高温区域时所发生的高温转变(主要指珠光体转变)，以及过冷到低温区域时所发生的低温转变(即马氏体转变)。
这种转变的动力学以及所获得的组织兼有扩散型的珠光体转变和无扩散型的马氏体转变中所观察到的某些动力学和组织特征，所以贝氏体转变又称为中间阶段转变，或简称为中间转变。
贝氏体转变，是将钢加热获得奥氏体，再过冷到中温区域时发生的。
冷却可以采用等温保持，也可以采用连续冷却的方式。
贝氏体常常具有优良的综合机械性能，强度和韧性都较高。
为了获得贝氏体，除了采用等温淬火的方法以外，也可在钢中加入合金元素、冶炼成贝氏体钢，如我国的14CrMnMoVB和14MnMoVB等。
这类钢在连续冷却的条件下即可获得贝氏体。
因此，研究贝氏体转变具有很大的实际意义。
同时，由于贝氏体转变兼有珠光体转变和马氏体转变的某些特征，所以，研究贝氏体转变也将有助于珠光体转变和马氏体转变理论研究的发展。
贝氏体按其组织形态(或转变机理)来分，大致可以分为以下六种：(1) 上贝氏体；(2) 下贝氏体；(3) 无碳化物贝氏体(4) 粒状贝氏体(5) 柱状贝氏体(6)反常贝氏体在这六种贝氏体中，以上贝氏体和下贝氏体为最常见，也研究得最早，最细致。
上贝氏体上贝氏体的形成温度比下贝氏体的高，所以上贝氏体又称为高温贝氏体。
上贝氏体是一种两相组织，由铁素体和渗碳体所组成。
上贝氏体的典型组织形态如图。
成束的、大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，渗碳体(有时还有残留奥氏体)分布于铁素体板条之间。
从整体来看呈现为羽毛状，所以上贝氏体又称为聚毛状贝氏体。
图中的其余部分为马氏体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、贝氏体铁素体条或 片的粗细
形成温度越低，F晶粒 的越小，F条(片)越细， 晶界越多，贝氏体强度 越高。
2、弥散碳化物质点
下贝氏体中碳化物颗粒较小，颗粒数量也较多，所 以碳化物对下贝氏体强度的贡献也较大；而上贝氏体中 碳化物颗粒较粗，且分布在铁素条间，分布极不均匀， 所以上贝氏体的强度要比下贝氏体低得多。
3、组织形态
也是一种两相组织，由α相与碳化物组成。 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，与片状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，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 下贝氏体的长轴相交，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下贝氏体的组织形 态影响较小。
8.2贝氏体转变的基本特征
（一）贝氏体转变温度范围 贝氏体转变也有一个上限Bs点，也有一个下限温
度Bf点，Bf与Ms无关。 （二）贝氏体转变产物
也是由α相与碳化物组成的机械混合物，但与珠光 体不同，不是层片状组织，且组织形态与转变温度密 切相关，其中包括α相的形态、大小以及碳化物的类型 及分布等均随转变温度而异。
3、组织形态
上贝氏体是一种两相组织，是由α相和渗碳体组成的， 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，渗碳体（有时还有残余A）分布于α相板 条之间，整体看呈羽毛状。
影响组织形态的因素
C%：随钢中碳含量的增加，上贝氏体中的α相板 条更多、更薄，Cem的形态由粒状、链球状而成为短 杆状，Cem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。
3、溶质元素的固溶强化作用
形成温度越低，碳原子不易通过界面扩散，F的含碳 量越大，过饱和度增大，固溶强化作用大，强度高。
4、位错亚结构密度
形成温度越低，位错密度高，强度高。
综上所述，贝氏 体的强度随形成温度 降低而增强。
贝氏体的韧性
可以看出下贝氏 体的韧性优于上贝氏 体。从整体上看随贝 氏体的形成温度的降 低，强度的逐渐增加， 韧性并不降低，反而 有所增加。
40CrMnSiMoVA钢等温转变动力学图
共析碳钢等温转变动力学示意图
（二）贝氏体转变时碳的扩散
1、奥氏体中碳的扩散
B转变是在碳原子还能扩散的中温范围内发生的， 为了在A中形成低碳的F，C必将在A中偏聚。当A的碳 含量超过其溶解度时（ES及其处长线），碳将以碳化物 的形式自A中析出，而使A的C%降低。
（2）在较低温度（350~300 ℃）范围内对A 进行塑性变 形将加速B的形成。
6、冷却在不同温度下停留 （1）在P与B转变区之间的亚稳定区域内停留会加速随 后的B转变。 （2）在高温区先进行部份上B转变，将会使低温区下B 的转变速度降低，孕育期处长，不完全程度增大。
（3）先在低温区形 成少量M或下B，将 促进后续高温区的B 形成，转变速度加快。
子的扩散，而Fe及合金元素的原子均不发生扩散。 （六）贝氏体转变晶体学特征
贝氏体中F形成时也能产生表面浮凸，这说明F在形 成时同样与母相的宏观切变有关，母相与新相之间维持 第二共格关系。 （七）贝氏体中F的碳含量
贝氏体中F的碳含量也是过饱和的，且随转变温度的降 低过饱和程度增大。
8.3贝氏体转变动力学
4、亚结构
下贝氏体亚结构为位 错无孪晶， α相中碳的 含量是过饱和的，随转 变温度降低，过饱和程 度增大。
（四）粒状贝氏体 1、形成温度 形成于上贝氏体转变区上限温度范围内。在一定的 冷速范围内连续冷却得到的，组织为(F+A)的二相 混合物。 2、组织特征 大块状或针状 F基体内分布一些颗粒状小岛，小岛 为富碳的A。富碳的A小岛在随后的冷却过程中有 三种可能： （1）、部分或全部分解为F和碳化物； （2）、部分转变为M； （3）、全部保留为Ar。
8.4贝氏体转变热力学及转变机制
（一）贝氏体转变热力学 B转变是通过形核与长大过程进行的，转变时的领
先相是通过形核与长大进行的；转变时的领先相是铁素 体；转变过程中有碳原子的扩散，转变的驱动力同样是 新旧两相之间的体积自由能之差。
（二）贝氏体转变的切变机制
1、切变机制
柯俊最先发现贝氏体转变与马氏体转变一样，在 形成贝氏体铁素体时也能在抛光表面引起浮凸，以后 又得出形成魏氏铁素体时也能引起浮凸。据此，认为 魏氏铁素体即贝氏体铁素体，贝氏体铁素体与马氏体 一样，也是通过切变机制形成的，由于贝氏体转变时 碳原子尚能扩散，这就导致贝氏体转变与马氏体转变 的不同以及贝氏体组织的多样性。
本章小结
• 1.在珠光体转变与马氏体转变温度范围之间，过冷奥氏体 将按另一种转变机制转变即贝氏体转变。由于这一转变在 中间温度范围内发生，故被称为中温转变。
• 2. 由于转变温度的不同，贝氏体有以下几种形态：上贝氏 体、下贝氏体、粒状贝氏体等。
• 3. 一般来说，下贝氏体的强度较高，韧性也较好，而上贝 氏体的强度低，韧性差。
（三）影响贝氏体转变 动力学的因素
1、碳含量
规 律：随A中碳含量的 增加，B转变速度下降。
2、合金元素
凡是降低C扩散速度、阻碍F共格长大、阻碍碳化 物形成的元素，都使B转变速度下降。因此，除Co、Al 以外所有合金元素都降低B转变速度，使B转变的C曲线 右移，但作用不如C显著，同时也使贝氏体转变温度范 围下降，从而使珠光体与贝氏体转变的C曲线分开。
（五）反常贝氏体
在过共析钢中可 以见到，形成温度 在350 ℃稍上，F夹 在 两 片 Cem 中 间 的 组织形态。
（六）柱状贝氏体
一般在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。
（七）BⅠ、BⅡ、BⅢ
日本的大森在研究低碳低合金高强时发现，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。
上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原因有：
(1)、上贝氏体中的渗碳体呈不连续的短杆状分布在 铁素体条之间，铁素体和渗碳体分布有明显的方向 性，这种形态使铁素体条间成为脆性通道；
(2)、上贝氏体由彼此平行的铁素体条构成，好似一 个晶粒，而下贝氏体铁素体片彼此位向差很大，能 看作一个晶粒的部位尺寸很小，所以上贝氏体的有 效晶粒直径远远大于下贝氏体。
3、奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度
A晶粒大小：随A晶粒增大，B转变孕期延长转变速度 下降。
A化温度：A化温度高，贝氏体转变速度先增后降。
4、应力的影响
拉应力使B转变速度增加，尤其对下B更显著。压 应力的作用不清楚。
5、塑性变形
（1）在较高温度（1000~800 ℃ ）范围内对A进行塑性 变形，将使A向B转变的孕育期增长，转变速度下降， 转变的不完全程度增大。
（三）贝氏体转变动力学 贝氏体转变也是一个形核长大过程，可以等温形
成，也可以连续冷却形成，等温形成需要孕育期，等 温形成图也呈C字形。
（四）贝氏体转变的不完全性 贝氏体转变一般不能进行到底，通常随转变温度的升
高，转变的不完全程度增大，即转变具有自制性，在等 温时有可能出现二次珠光体转变。
（五）贝氏体转变的扩散性 贝氏体转变过程中存在有原子的扩散，但只有碳原
• 4. 贝氏体的转变产物。 • 5. 贝氏体具有高温转变的扩散性，低温转变的不完全性。
动力学特性类似于珠光体，转变机制至今还有争议。
转变上限温度
渗碳体或铁素体
铁素体
奥氏体晶界
上贝氏体在晶界
下贝氏体大多在晶 内
无
？
有
碳原子的扩散
铁及合金元素原子的扩 散 等温转变完全性
有 有 完全
有 无 视转变温度定
基本上无 无
不完全
转变产物
α+Fe3C
α+Fe3C(ε)
α′
8.5等温淬火
等温淬火是将加热至奥氏体状态的工件淬入温度稍高 于Ms点的盐溶中等温，保持足够长时间，使之转变 为下贝氏体组织，然后取出在空气中冷却的淬火方法。 特点：保证有较高的硬度的同时还有很高的韧性，同 时淬火后变形量显著减少。 用于要求有较高强韧性的工模具和弹簧等零件。
BⅠ约在600~500℃之间形成，无碳化物析出；
BⅡ约在500~450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
BⅢ约在450℃~Ms之间形成，碳化物分布在F内部。
（八）、贝氏体的力学性能
一般来说，下贝氏体的强度 较高，韧性也较好，而上贝 氏体的强度低，韧性差。
贝氏体的强度（硬度）
影响贝氏体强度的 因素有：
富碳的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。
3、晶体学特征及亚结构
惯习面为{111}，位向关系为K—S关系；F内有一定数 量的位错。
（二）上贝氏体 1、组成
上贝氏体由F和碳化物（主要为Fe3C）组成的二相非层 片状混合物。
2、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。
（三）贝氏体转变 的台阶机制
Aaronson 等 人 强调贝氏体是非层 状共析反应产物， 亦即贝氏体转变是 一种特殊的共析反 应。他们认为，贝 氏体转变与珠光体 转变或马氏体转变 不同，是通过台阶 机制长大的。
珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征
内容 温度范围
珠光体转变 高温
贝氏体转变 中温
马氏体转变 低温
第八章 贝氏体转变
聊城大学材料学院
8.1贝氏体的组织和性能
（一）、无碳化物贝氏体 1、形成温度范围
在B转变的最高温度范围内形成。 2、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。
形成温度越低，F晶粒 的越小，F条(片)越细， 晶界越多，贝氏体强度 越高。
2、弥散碳化物质点
下贝氏体中碳化物颗粒较小，颗粒数量也较多，所 以碳化物对下贝氏体强度的贡献也较大；而上贝氏体中 碳化物颗粒较粗，且分布在铁素条间，分布极不均匀， 所以上贝氏体的强度要比下贝氏体低得多。
3、组织形态
也是一种两相组织，由α相与碳化物组成。 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，与片状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，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 下贝氏体的长轴相交，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下贝氏体的组织形 态影响较小。
8.2贝氏体转变的基本特征
（一）贝氏体转变温度范围 贝氏体转变也有一个上限Bs点，也有一个下限温
度Bf点，Bf与Ms无关。 （二）贝氏体转变产物
也是由α相与碳化物组成的机械混合物，但与珠光 体不同，不是层片状组织，且组织形态与转变温度密 切相关，其中包括α相的形态、大小以及碳化物的类型 及分布等均随转变温度而异。
3、组织形态
上贝氏体是一种两相组织，是由α相和渗碳体组成的， 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，渗碳体（有时还有残余A）分布于α相板 条之间，整体看呈羽毛状。
影响组织形态的因素
C%：随钢中碳含量的增加，上贝氏体中的α相板 条更多、更薄，Cem的形态由粒状、链球状而成为短 杆状，Cem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。
3、溶质元素的固溶强化作用
形成温度越低，碳原子不易通过界面扩散，F的含碳 量越大，过饱和度增大，固溶强化作用大，强度高。
4、位错亚结构密度
形成温度越低，位错密度高，强度高。
综上所述，贝氏 体的强度随形成温度 降低而增强。
贝氏体的韧性
可以看出下贝氏 体的韧性优于上贝氏 体。从整体上看随贝 氏体的形成温度的降 低，强度的逐渐增加， 韧性并不降低，反而 有所增加。
40CrMnSiMoVA钢等温转变动力学图
共析碳钢等温转变动力学示意图
（二）贝氏体转变时碳的扩散
1、奥氏体中碳的扩散
B转变是在碳原子还能扩散的中温范围内发生的， 为了在A中形成低碳的F，C必将在A中偏聚。当A的碳 含量超过其溶解度时（ES及其处长线），碳将以碳化物 的形式自A中析出，而使A的C%降低。
（2）在较低温度（350~300 ℃）范围内对A 进行塑性变 形将加速B的形成。
6、冷却在不同温度下停留 （1）在P与B转变区之间的亚稳定区域内停留会加速随 后的B转变。 （2）在高温区先进行部份上B转变，将会使低温区下B 的转变速度降低，孕育期处长，不完全程度增大。
（3）先在低温区形 成少量M或下B，将 促进后续高温区的B 形成，转变速度加快。
子的扩散，而Fe及合金元素的原子均不发生扩散。 （六）贝氏体转变晶体学特征
贝氏体中F形成时也能产生表面浮凸，这说明F在形 成时同样与母相的宏观切变有关，母相与新相之间维持 第二共格关系。 （七）贝氏体中F的碳含量
贝氏体中F的碳含量也是过饱和的，且随转变温度的降 低过饱和程度增大。
8.3贝氏体转变动力学
4、亚结构
下贝氏体亚结构为位 错无孪晶， α相中碳的 含量是过饱和的，随转 变温度降低，过饱和程 度增大。
（四）粒状贝氏体 1、形成温度 形成于上贝氏体转变区上限温度范围内。在一定的 冷速范围内连续冷却得到的，组织为(F+A)的二相 混合物。 2、组织特征 大块状或针状 F基体内分布一些颗粒状小岛，小岛 为富碳的A。富碳的A小岛在随后的冷却过程中有 三种可能： （1）、部分或全部分解为F和碳化物； （2）、部分转变为M； （3）、全部保留为Ar。
8.4贝氏体转变热力学及转变机制
（一）贝氏体转变热力学 B转变是通过形核与长大过程进行的，转变时的领
先相是通过形核与长大进行的；转变时的领先相是铁素 体；转变过程中有碳原子的扩散，转变的驱动力同样是 新旧两相之间的体积自由能之差。
（二）贝氏体转变的切变机制
1、切变机制
柯俊最先发现贝氏体转变与马氏体转变一样，在 形成贝氏体铁素体时也能在抛光表面引起浮凸，以后 又得出形成魏氏铁素体时也能引起浮凸。据此，认为 魏氏铁素体即贝氏体铁素体，贝氏体铁素体与马氏体 一样，也是通过切变机制形成的，由于贝氏体转变时 碳原子尚能扩散，这就导致贝氏体转变与马氏体转变 的不同以及贝氏体组织的多样性。
本章小结
• 1.在珠光体转变与马氏体转变温度范围之间，过冷奥氏体 将按另一种转变机制转变即贝氏体转变。由于这一转变在 中间温度范围内发生，故被称为中温转变。
• 2. 由于转变温度的不同，贝氏体有以下几种形态：上贝氏 体、下贝氏体、粒状贝氏体等。
• 3. 一般来说，下贝氏体的强度较高，韧性也较好，而上贝 氏体的强度低，韧性差。
（三）影响贝氏体转变 动力学的因素
1、碳含量
规 律：随A中碳含量的 增加，B转变速度下降。
2、合金元素
凡是降低C扩散速度、阻碍F共格长大、阻碍碳化 物形成的元素，都使B转变速度下降。因此，除Co、Al 以外所有合金元素都降低B转变速度，使B转变的C曲线 右移，但作用不如C显著，同时也使贝氏体转变温度范 围下降，从而使珠光体与贝氏体转变的C曲线分开。
（五）反常贝氏体
在过共析钢中可 以见到，形成温度 在350 ℃稍上，F夹 在 两 片 Cem 中 间 的 组织形态。
（六）柱状贝氏体
一般在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。
（七）BⅠ、BⅡ、BⅢ
日本的大森在研究低碳低合金高强时发现，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。
上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原因有：
(1)、上贝氏体中的渗碳体呈不连续的短杆状分布在 铁素体条之间，铁素体和渗碳体分布有明显的方向 性，这种形态使铁素体条间成为脆性通道；
(2)、上贝氏体由彼此平行的铁素体条构成，好似一 个晶粒，而下贝氏体铁素体片彼此位向差很大，能 看作一个晶粒的部位尺寸很小，所以上贝氏体的有 效晶粒直径远远大于下贝氏体。
3、奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度
A晶粒大小：随A晶粒增大，B转变孕期延长转变速度 下降。
A化温度：A化温度高，贝氏体转变速度先增后降。
4、应力的影响
拉应力使B转变速度增加，尤其对下B更显著。压 应力的作用不清楚。
5、塑性变形
（1）在较高温度（1000~800 ℃ ）范围内对A进行塑性 变形，将使A向B转变的孕育期增长，转变速度下降， 转变的不完全程度增大。
（三）贝氏体转变动力学 贝氏体转变也是一个形核长大过程，可以等温形
成，也可以连续冷却形成，等温形成需要孕育期，等 温形成图也呈C字形。
（四）贝氏体转变的不完全性 贝氏体转变一般不能进行到底，通常随转变温度的升
高，转变的不完全程度增大，即转变具有自制性，在等 温时有可能出现二次珠光体转变。
（五）贝氏体转变的扩散性 贝氏体转变过程中存在有原子的扩散，但只有碳原
• 4. 贝氏体的转变产物。 • 5. 贝氏体具有高温转变的扩散性，低温转变的不完全性。
动力学特性类似于珠光体，转变机制至今还有争议。
转变上限温度
渗碳体或铁素体
铁素体
奥氏体晶界
上贝氏体在晶界
下贝氏体大多在晶 内
无
？
有
碳原子的扩散
铁及合金元素原子的扩 散 等温转变完全性
有 有 完全
有 无 视转变温度定
基本上无 无
不完全
转变产物
α+Fe3C
α+Fe3C(ε)
α′
8.5等温淬火
等温淬火是将加热至奥氏体状态的工件淬入温度稍高 于Ms点的盐溶中等温，保持足够长时间，使之转变 为下贝氏体组织，然后取出在空气中冷却的淬火方法。 特点：保证有较高的硬度的同时还有很高的韧性，同 时淬火后变形量显著减少。 用于要求有较高强韧性的工模具和弹簧等零件。
BⅠ约在600~500℃之间形成，无碳化物析出；
BⅡ约在500~450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
BⅢ约在450℃~Ms之间形成，碳化物分布在F内部。
（八）、贝氏体的力学性能
一般来说，下贝氏体的强度 较高，韧性也较好，而上贝 氏体的强度低，韧性差。
贝氏体的强度（硬度）
影响贝氏体强度的 因素有：
富碳的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。
3、晶体学特征及亚结构
惯习面为{111}，位向关系为K—S关系；F内有一定数 量的位错。
（二）上贝氏体 1、组成
上贝氏体由F和碳化物（主要为Fe3C）组成的二相非层 片状混合物。
2、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。
（三）贝氏体转变 的台阶机制
Aaronson 等 人 强调贝氏体是非层 状共析反应产物， 亦即贝氏体转变是 一种特殊的共析反 应。他们认为，贝 氏体转变与珠光体 转变或马氏体转变 不同，是通过台阶 机制长大的。
珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征
内容 温度范围
珠光体转变 高温
贝氏体转变 中温
马氏体转变 低温
第八章 贝氏体转变
聊城大学材料学院
8.1贝氏体的组织和性能
（一）、无碳化物贝氏体 1、形成温度范围
在B转变的最高温度范围内形成。 2、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。