第六章 贝氏体与钢的中温转变

B下:350～230℃; 50～60HRC;
针叶状α-Fe碳过饱和
短条状或粒状Fe3C
B下 = 针叶状α-Fe碳过饱和 + 细片状Fe3C
下贝氏体形态特征
（1）下贝氏体光学显微镜下的特征
在低碳钢(低碳低合金钢)中，下贝氏体呈板条状，与 板条马氏体相似。在高碳钢中，大量的在奥氏体晶粒内 部沿某些晶面单独的或成堆的长成竹叶状（黑色片状或 针状），立体形态呈双凸透镜状(与孪晶马氏体相似)。
F
低碳低合金钢中的BI、BII、BIII
5、反常贝氏体
过共析钢中，以渗碳体为领先相形成的贝氏体
1.34%C钢在550℃等温1S的组织
6、柱状贝氏体
高碳钢或高碳合金钢在贝氏体转变温度范围内的低温区 域形成的贝氏体；
柱状贝氏体中的铁素体呈放射状，碳化物分布在铁素体 内部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。
贝氏体中的碳化物
贝氏体中碳化物的类型、形态和数量取 决于形成温度和合金的成分。
通常上贝氏体中的碳化物主要为渗碳体。 下贝氏体中的碳化物通常为渗碳体或e-碳化物
6.2 贝氏体的相变机制
铁素体 ①晶界形核 ②晶粒长成板条状，大致平行分布 ——形成温度越低，板条越细 ③是含碳过饱和的 —— 形成温度越低，过饱和度越大 ④亚结构是高密度位错。
渗碳体 呈粒状或短杆状分布在铁素体板条之间。
B上:550～350℃; 40～45HRC;
条状α-Fe碳过饱和
粒状Fe3C
B上 =条状α-Fe碳过饱和+粒状Fe3C
A (随后转变为P, M, M+AR)
CA 贝氏体铁素体α
4、粒状贝氏体
形成于一些低、中碳合金结构钢中 形成温度：中温区的较高温度，稍高于B上形成温度 组成特点：铁素体+ 奥氏体 的混合组织
铁素体上分布着颗粒状富碳的残余奥氏体 小区域，象小岛似地分布在铁素体中，称 为“粒贝”。
A
随后转变为→ P, M+AR，B上、B下
上贝氏体形态特征
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，渗碳体分布于铁素 体条之间。从整体上看呈羽毛状。
——上贝氏体光学 显微镜下形态特征： 羽毛状 ——上贝氏体也称 为羽毛状贝氏体
电子显微镜下的特征
为一束平行的自 奥氏体晶界长入晶内 的铁素体条。束内铁 素体有小位向差，束 间有大角度差，铁素 体条与马氏体板条相 近。碳化物分布在铁 素体条间，随奥氏体 中含碳量增高，其形 态由粒状向链状甚至 杆状发展 。
贝氏体形态小结
有
有无碳化物 上、下B
无
碳化物位置 F形貌
粒B、无碳化物B
F形貌+A分布
贝氏体铁素体的精细结构
1、贝氏体铁素体中的碳含量
无碳化物贝氏体和粒状贝氏体，其铁素体中碳的过 饱和度最低，接近平衡碳含量； 上贝氏体铁素体中碳的过饱和度较高； 下贝氏体铁素体中碳的过饱和度更高； 贝氏体铁素体中碳的质量分数范围通常为0.1%0.17%
2、下贝氏体（B下）
形成温度：中温区的较低温度 (350℃～Ms) 组成特点：铁素体+ FexC
铁素体： ①可以沿晶界或晶内缺陷处形核 ②针片状(高碳钢)，板条状(低碳，低合金钢) ③含碳过饱和的，过饱和度很大，可达到0.1~0.15%C ④亚结构是高密度位错，可达1010/cm2
碳化物：
呈粒状或短条状分布在铁素体片内
（2）下贝氏体电子显 微镜下的特征
下贝氏体中铁素 体针一边较为平直 ，碳化物呈细片状 或颗粒状分布在铁 素体针内，排列呈 行，并与铁素体针 长轴方向呈55～ 60°夹角。
下贝氏体形貌
上、下贝氏体显微组织比较
上贝氏体(a)OM,1300x (b)TEM,5000x
——上、下贝 氏体性能迥 异，前者韧 性差，后者 较高强硬度 同时，韧性 良好。
柯俊，
1917~ 中科院院士
徐祖耀，
1924~ 中科院院士
B钢简介： 上世纪50年代，B钢开始走向应用。
成分工艺要素：微合金化+控轧控冷 国内B钢发展：14CrMnMoVB 应用：桥梁、建筑、车辆、水轮机
壳体、舰船、飞机构件及其它紧固件、 轴类件等方面。
高强度低碳贝氏体钢 ——国际上公认为21世纪钢种 。
6.1 贝氏体的组织结构和晶体学特征
贝氏体的定义和分类
贝氏体是过冷奥氏体在介于高温珠 光体转变和低温马氏体转变之间的中间 转变产物。在多数情况下，贝氏体是由 含碳过饱和的铁素体和碳化物组成的非 层片状组织。
贝氏体组织的分类和相关命名
贝氏体的显微组织特征
1、上贝氏体(B上)
形成温度：中温区的较高温度 (550～350℃) 组成特点：铁素体+渗碳体
下贝氏体(a)OM,600x (b)TEM,10000x
B上和B下的区别在于：
铁素体形核位置Байду номын сангаас铁素体形态 碳化物位置
B上 A晶界
平行板条状 板条间
B下 A晶界；A晶内 交叉针片状 针片内
B上
B下
3、无碳化物贝氏体
形成于低、中碳钢中 形成温度：中温区的最上部的温度范围 组成特点：板条铁素体单相组织 无碳化物贝氏体不能单独存在，总是与其它组织共存
第六章 贝氏体与钢的中温转变
本章内容
6.1 贝氏体的组织结构和晶体学特征 6.2 贝氏体相变机制 6.3 贝氏体 相变动力学 6.4 贝氏体的力学性能与应用
贝氏体研究进展
•1930年，Bain首次发表过冷A中温转变产物金相照片 •20世纪40年代末，将A中温转变产物命名为贝氏体 •1952年，柯俊及S.A.Cottrell首次发现并提出贝氏 体切变机制; （切变学派） •20世纪60年代末，美国冶金学家H.I. Aaronson提 出贝氏体扩散机制，徐祖耀进一步发展。（扩散学派）
贝氏体铁素体中过饱和碳的固溶强化是贝 氏体具有高强度、高硬度的主要原因之一。
2、贝氏体铁素体中的位错
贝氏体铁素体中通常有高密度的位错。 位错密度随贝氏体形成温度的降低而增大； 位错密度随含碳量的增加而增大。
贝氏体铁素体和奥氏体 界面处和附近的高密度 位错
3、贝氏体铁素体中的亚单元
在贝氏体铁素体内部存在复杂的亚结构，在光学显 微镜下显示的单个贝氏体铁素体实际上由许多铁素体 亚片条(亚单元)构成铁素体束。这些亚单元之间的位 向差别很小，亚单元之间的晶界为小角度晶界。