貝氏體轉(zhuǎn)變與鋼在冷卻過程中的中溫轉(zhuǎn)變級(jí)演示文稿

貝氏體轉(zhuǎn)變與鋼在冷卻過程中的中溫轉(zhuǎn)變PPT級(jí)演示文稿2023/5/171目前一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)2023/5/172貝氏體轉(zhuǎn)變與鋼在冷卻過程中的中溫轉(zhuǎn)變PPT級(jí)目前二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

貝氏體的分類與定義貝氏體轉(zhuǎn)變的主要特征貝氏體的組織結(jié)構(gòu)、形態(tài)和晶體學(xué)特征貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制貝氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)和轉(zhuǎn)變過程貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)貝氏體的力學(xué)性能魏氏組織及其對(duì)鋼的性能的影響本章內(nèi)容目前三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體轉(zhuǎn)變的主要特征(七個(gè)主要特征)貝氏體的組織形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)貝氏體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件、轉(zhuǎn)變(機(jī)制)過程貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)和影響因素貝氏體機(jī)械性能特點(diǎn)、上貝氏體和下貝氏體在形態(tài)和性能上的差異魏氏組織及其對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響本章基本要求目前四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)概述

貝氏體轉(zhuǎn)變：過冷奧氏體到珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變之間(550℃～230℃)的中溫轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱為貝氏體，符號(hào)記為B，是鐵素體和碳化物組成的非片層狀的機(jī)械混合物。根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)。上貝氏體下貝氏體目前五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

為獲得貝氏體組織，可以采用等溫冷卻，也可采用連續(xù)冷卻。除此外，還可通過加入合金元素，冶煉成貝氏體鋼。貝氏體轉(zhuǎn)變兼有珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變的特征，又有其獨(dú)特之處。即貝氏體中的鐵素體相形成是無(wú)擴(kuò)散的，而碳化物的析出則是通過擴(kuò)散進(jìn)行的，因此貝氏體轉(zhuǎn)變又稱為半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。目前六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.1貝氏體的分類和定義

7.1.1貝氏體的分類目前七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.1貝氏體的分類和定義

目前八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)1．廣義顯微組織定義：認(rèn)為貝氏體為共析分解競(jìng)爭(zhēng)性機(jī)制的產(chǎn)物，是非層狀、非協(xié)同的共析分解產(chǎn)物，由鐵素體和碳化物組成。與珠光體不同形態(tài)。與此對(duì)應(yīng)的相變機(jī)制是兩相以擴(kuò)散機(jī)制形核長(zhǎng)大，兩相在形核長(zhǎng)大過程不具有協(xié)調(diào)性，鐵素體和滲碳體分階段進(jìn)行。7.1.2貝氏體的定義目前九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.整體動(dòng)力學(xué)定義認(rèn)為過冷奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變?cè)赥TT相圖中具有獨(dú)自的C曲線，存在貝氏體相變開始溫度和結(jié)束溫度，貝氏體轉(zhuǎn)變存在于一個(gè)溫度范圍，在這個(gè)溫度范圍轉(zhuǎn)變不完全。適用于那些具有獨(dú)立的貝氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的合金鋼。認(rèn)為普通碳鋼的TTT圖中單一的C曲線是由貝氏體轉(zhuǎn)變C曲線和珠光體轉(zhuǎn)變曲線重疊的結(jié)果。3.貝氏體表面浮突特征認(rèn)為貝氏體是在馬氏體相變溫度區(qū)域以上形成的片狀產(chǎn)物，相變過程伴隨著表面浮突的形成。

4.其它定義目前十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

7.2貝氏體組織結(jié)構(gòu)和晶體學(xué)特征

由于轉(zhuǎn)變溫度的不同，貝氏體有以下幾種形態(tài)：上貝氏體下貝氏體粒狀貝氏體無(wú)碳化物貝氏體柱狀貝氏體7.2.1貝氏體的顯微組織特征目前十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、典型的上貝氏體(B上)

上貝氏體是在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的較上部的溫度范圍(550～350℃)內(nèi)形成的貝氏體。又稱為高溫貝氏體。

1.上貝氏體的組成上貝氏體是由鐵素體和碳化物(主要為滲碳體)組成的二相非層片狀混合物。

2.上貝氏體形成溫度上貝氏體在貝氏體轉(zhuǎn)變的較高溫度區(qū)域內(nèi)形成，對(duì)于中、高碳鋼，此溫度約共析鋼在550～350℃溫度區(qū)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w。

目前十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)B上:550～350℃;40～45HRC;B上

=過飽和碳α-Fe條狀+Fe3C細(xì)條狀過飽和碳α-Fe條狀Fe3C細(xì)條狀羽毛狀目前十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

3.上貝氏體形態(tài)特征

(1)上貝氏體光學(xué)顯微鏡下的特征為羽毛狀上貝氏體中的鐵素體多數(shù)呈條狀，自A晶界的一側(cè)或兩側(cè)向奧氏體晶內(nèi)伸展，滲碳體分布于鐵素體條之間。從整體上看呈羽毛狀。

上圖為B上的光學(xué)顯微組織(30CrMnSiA鋼400℃等溫30S，×1000)目前十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(2)電子顯微鏡下的特征為一束平行的自?shī)W氏體晶界長(zhǎng)入晶內(nèi)的鐵素體條。束內(nèi)鐵素體有小位向差，束間有大角度差，鐵素體條與馬氏體板條相近。碳化物分布在鐵素體條間，隨奧氏體中含碳量增高，其形態(tài)由粒狀向鏈狀甚至桿狀發(fā)展。

目前十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)上貝氏體的電子顯微組織左圖為上貝氏體的復(fù)型組織，60鋼，900℃加熱，按50℃/s冷卻，×1000；右圖為上貝氏體的薄膜透射、暗場(chǎng)組織，60CrNiMo鋼，495℃等溫，12500)

目前十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)準(zhǔn)上貝氏體的顯微組織

上圖為40CrMnSiMoVA鋼的準(zhǔn)上貝氏體的顯微組織,310℃等溫15min，薄膜透射，36000×，左圖為明場(chǎng)組織，右圖為暗場(chǎng)組織。目前十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(3)上貝氏體中的鐵素體

鐵素體呈大致平行的成束的板條狀，條與條間的位向差大約為6～18°。板條的寬度隨溫度下降而變細(xì)，鐵素體中含碳量處于過飽和狀態(tài)但接近于平衡態(tài)濃度。目前十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(4)上貝氏體中的碳化物

碳化物為滲碳體，呈斷續(xù)的、短桿狀分布于鐵素體板條之間，其主軸方向與鐵素體板條方向平行，呈非層片狀。隨溫度下降，滲碳體更細(xì)。

目前二十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(5)上貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)鐵素體內(nèi)亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)(位錯(cuò)纏結(jié))，密度約為108～109cm-2。(6)上貝氏體的形態(tài)還與形成溫度有關(guān)隨溫度的下降，鐵素體板條變細(xì)，滲碳體更細(xì)，組織外形由羽毛狀變的不規(guī)則。

(7)慣習(xí)面和位向關(guān)系鐵素體的慣習(xí)面為{111}A，與奧氏體之間的位向接近K-S關(guān)系，碳化物慣習(xí)面為{227}

A，與奧氏體有確定位向關(guān)系。目前二十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)二、典型的下貝氏體(B下)

下貝氏體是在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的下部的溫度范圍(350～230℃)內(nèi)形成的貝氏體。又稱為低溫貝氏體。1.下貝氏體的組成

由鐵素體和碳化物(為ε-FexC)組成的二相非層片狀混合物。2.下貝氏體形成溫度在貝氏體轉(zhuǎn)變的低溫轉(zhuǎn)變區(qū)形成，大致在350℃(共析鋼在350℃～Ms溫度區(qū)間)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w。

目前二十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)B下:350～230℃;50～60HRC;B下=過飽和碳α-Fe針葉狀+Fe3C細(xì)片狀過飽和碳α-Fe針葉狀Fe3C細(xì)片狀針葉狀目前二十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)3.下貝氏體形態(tài)特征

(1)下貝氏體光學(xué)顯微鏡下的特征在低碳鋼(低碳低合金鋼)中，下貝氏體呈板條狀，與板條馬氏體相似。在高碳鋼中，大量的在奧氏體晶粒內(nèi)部沿某些晶面單獨(dú)的或成堆的長(zhǎng)成竹葉狀(黑色片狀或針狀)，立體形態(tài)呈雙凸透鏡狀(與孿晶馬氏體相似)。目前二十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)(2)下貝氏體電子顯微鏡下的特征下貝氏體中鐵素體針一邊較為平直，碳化物呈細(xì)片狀或顆粒狀分布在鐵素體針內(nèi)，排列呈行，并與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈55～60°夾角。目前二十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)低碳低合金鋼下貝氏體組織

左圖為低碳低合金鋼(15CrMnMoV)中的下貝氏體組織，薄膜透射，950℃加熱，油淬，26400×目前二十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)中碳鋼下貝氏體組織左圖為光學(xué)顯微鏡下的金相，35CrMnSiA鋼，325℃等溫20S)，400×；右圖為電子顯微鏡下的組織，30CrMnSiNi2A鋼，薄膜透射，240℃等溫1h，22400×目前二十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)高碳鋼下貝氏體組織

上圖為高碳鋼(T11)下貝氏體組織，1150℃加熱2h，油淬(左圖為光學(xué)金相，500×；右圖為電子金相(復(fù)型)，5000×)目前二十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(3)下貝氏體中的鐵素體鐵素體的形態(tài)與奧氏體碳含量有關(guān)：碳量低時(shí)呈板條狀，碳量高時(shí)呈片狀。鐵素體呈竹葉狀(黑色片狀或針狀)，鐵素體中含碳量處于過飽和狀態(tài)且過飽和度隨溫度下降而升高。目前二十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(4)下貝氏體中的碳化物

鐵素體片內(nèi)存在細(xì)小碳化物，碳化物為ε-FexC，上部為滲碳體＋ε-FexC，呈細(xì)片狀或顆粒狀分布于鐵素體片內(nèi)。其方向(短桿狀)與鐵素體的長(zhǎng)軸成55-60°度。隨溫度下降，ε-FexC更細(xì)。

(5)下貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)位錯(cuò)(位錯(cuò)纏結(jié))，密度約為比上貝氏體高，沒有孿晶。目前三十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)上貝氏體和下貝氏體比較

左圖為T8鋼380℃等溫淬火得到的上貝氏體組織OM和TEM照片

右圖T8鋼320℃等溫淬火得到的下貝氏體的OM和TEM照片，下B呈黃綠，殘余A為白色。目前三十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)三、無(wú)碳化物貝氏體1.形成溫度

無(wú)碳化物貝氏體是低碳鋼在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的最上部，在靠近BS的溫度處形成的貝氏體。圖為30CrMnSiA鋼，450℃等溫20S,無(wú)碳化物貝氏體組織,×100目前三十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)20號(hào)鋼990℃鹽水冷組織為無(wú)碳貝氏體，左圖為金相組織，右圖為基體為低碳馬氏體(透射電鏡二級(jí)復(fù)型)

目前三十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

2.組織形態(tài)無(wú)碳化物貝氏體是一種由板條狀鐵素體構(gòu)成的單相組織，是由鐵素體和富碳的奧氏體組成。板條狀鐵素體是在奧氏體晶界上形成了鐵素體核后，自?shī)W氏體晶界向晶內(nèi)一側(cè)成束向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，形成的平行的板條束，板條狀鐵素體之間沒有碳化物析出，板條間為富碳的奧氏體，板條寬度隨轉(zhuǎn)變溫度下降而變窄。繼續(xù)冷卻，奧氏體可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、珠光體，貝氏體(其他類型)或保留至室溫。鐵素體條形成時(shí)在拋光表面會(huì)形成表面浮凸。無(wú)碳化物貝氏體與奧氏體的位向關(guān)系為K-S關(guān)系，慣習(xí)面為{111}A。亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)。

目前三十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)四、粒狀貝氏體1.形成溫度低、中碳及其合金鋼在上貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的上部，BS以下。在一定的冷速范圍內(nèi)(如熱扎后空冷或正火)連續(xù)冷卻得到的，組織為鐵素體和奧氏體的二相混合物。

2.組織特征大塊狀或針狀；其形態(tài)為鐵素體基體內(nèi)沿一定方向分布一些小島，小島為富碳的奧氏體，呈顆粒狀或長(zhǎng)條狀。富碳的奧氏體小島在隨后的冷卻過程中有三種可能：部分或全部分解為鐵素體和碳化物；部分轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成奧氏體和馬氏體雙相組織；全部保留為殘余奧氏體。目前三十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)粒狀貝氏體的形貌和亞結(jié)構(gòu)

上圖為18Mn2CrMoBA鋼(自930℃空冷)粒狀貝氏體的形貌和亞結(jié)構(gòu)；左圖，復(fù)型，5400×；右圖，薄膜透射(F亞單元可見，暗場(chǎng)不規(guī)則的多邊形為富碳的A島)，16000×目前三十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)目前三十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)粒狀貝氏體的表面浮凸目前三十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)五.柱狀貝氏體產(chǎn)生于高碳及其合金鋼中，在貝氏體轉(zhuǎn)變的較低溫度轉(zhuǎn)變區(qū)形成。柱狀貝氏體中的鐵素體呈放射狀，碳化物沿一定方向分布排列，與下貝氏體相似。柱狀貝氏體不產(chǎn)生表面浮凸。右圖為0.44C的電子金相，條件為315℃等溫、2400MPa壓力。目前三十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)六.反常貝氏體組織產(chǎn)生于過共析鋼中，形成溫度在350℃稍上。領(lǐng)先相為Fe3C。左下圖為1.34%C鋼在550℃等溫1S的組織。目前四十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)日本的大森在研究低碳低合金高強(qiáng)鋼時(shí)發(fā)現(xiàn)，在某些鋼中的貝氏體可以明顯地分為三類，分別把這三類B稱為第一類、第二類和第三類貝氏體，并用BⅠ、BⅡ、BⅢ分別表示。BⅠ約在600～500℃之間形成，無(wú)碳化物析出；BⅡ約在500～450℃之間形成，碳化物在F之間析出；BⅢ約在450℃～Ms之間形成，碳化物分布在F內(nèi)部。七、低碳鋼中的BⅠ、BⅡ、BⅢ低碳低合金鋼中貝氏體基本形態(tài)示意圖目前四十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體形態(tài)小結(jié)

從形態(tài)特征上看，無(wú)碳化物貝氏體、粒狀貝氏體、反常貝氏體等似應(yīng)屬于上貝氏體，而柱狀貝氏體歸屬于下貝氏體。因此，貝氏體只有上貝氏體和下貝氏體兩大類。鋼中的貝氏體類組織往往與鋼中的其他組織(如板條馬氏體、片狀回火馬氏體、魏氏組織等)相似，要注意鑒別。目前四十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

1.貝氏體鐵素體中的亞單元單個(gè)貝氏體鐵素體是由許多鐵素體亞片條(亞單元)構(gòu)成鐵素體束。亞單元之間的晶界為小角度晶界。亞片條分為：亞片條，亞單元和超亞單元。7.2.2貝氏體鐵素體的精細(xì)結(jié)構(gòu)亞單元奧氏體基體超亞單元超亞單元亞片條亞單元目前四十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體鐵素體亞單元尺寸和位錯(cuò)密度隨溫度的變化規(guī)律

目前四十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體鐵素體具有高位錯(cuò)密度。隨溫度降低，位錯(cuò)密度增大，導(dǎo)致點(diǎn)陣應(yīng)變?cè)黾?。在鐵素體和奧氏體界面處和附近形成高密度的位錯(cuò)2.貝氏體鐵素體中的位錯(cuò)

目前四十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

在高碳鋼中的下貝氏體鐵素體內(nèi)部，沿貝氏體長(zhǎng)軸方向存在一條線，稱為中脊。認(rèn)為是等溫過程先形成薄片狀馬氏體，然后通過激發(fā)形核機(jī)制，激發(fā)相鄰區(qū)域形成貝氏體鐵素體。3.貝氏體中的中脊

普通高碳鋼中的下貝氏體形態(tài)和中脊(光學(xué)顯微圖像；TEM圖像顯示中脊)目前四十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

具有兩種形式浮凸：一是單傾型(N型)，也稱為不變平面應(yīng)變型；二是帳篷型或倒V型，無(wú)不變平面應(yīng)變特征。實(shí)際上是貝氏體鐵素體內(nèi)部亞單元共同組成的浮突群。7.2.3貝氏體的表面浮凸上貝氏體表面浮凸(低倍差分干涉顯微圖像；高倍差分干涉顯微圖像)目前四十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)由于貝氏體中碳化物的類型、形態(tài)和數(shù)量取決于形成溫度和合金的成分。通常上貝氏體中的碳化物為滲碳體，下貝氏體中的碳化物為滲碳體或-碳化物。在一些中高合金鋼中也有觀察到其它類型的碳化物，但這些碳化物最終演化為滲碳體。7.2.4貝氏體中的碳化物目前四十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.2.5貝氏體相變晶體學(xué)貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體相與碳化物的二相混合物，碳化物有滲碳體和ε－碳化物，貝氏體形成時(shí)具有切變共格性和表面浮凸現(xiàn)象，新相貝氏體與母相奧氏體間存在晶體學(xué)關(guān)系，位向關(guān)系和慣習(xí)面接近于馬氏體。貝氏體中鐵素體的形成是按馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制進(jìn)行的，切變形成浮凸。貝氏體轉(zhuǎn)變晶體學(xué)關(guān)系包括奧氏體與貝氏體鐵素體、奧氏體與滲碳體、奧氏體與ε-碳化物、貝氏體鐵素體與滲碳體、貝氏體鐵素體與ε-碳化物及三個(gè)相之間的晶體學(xué)關(guān)系。目前四十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

貝氏體鐵素體均為體心立方結(jié)構(gòu)，但鐵素體中含碳量處于過飽和狀態(tài)且過飽和度隨溫度下降而升高。

共析鋼中貝氏體在350℃形成時(shí)下貝氏體鐵素體與奧氏體之間晶體學(xué)關(guān)系為K－S關(guān)系；而在350℃～450℃形成時(shí)上貝氏體鐵素體與奧氏體之間晶體學(xué)關(guān)系為西山關(guān)系。慣習(xí)面上貝氏體鐵素體接近于｛111｝A，下貝氏體鐵素體為{225}A。碳化物與奧氏體、鐵素體間晶體學(xué)關(guān)系比較復(fù)雜。

目前五十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.2.6貝氏體(B)轉(zhuǎn)變的基本特征貝氏體轉(zhuǎn)變兼有珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變的特征，又有其獨(dú)特之處，如下：

貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍(Bs～Bf)貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性貝氏體轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散性貝氏體轉(zhuǎn)變的晶體學(xué)特征貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)目前五十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍(Bs～Bf)

貝氏體轉(zhuǎn)變溫度在A1以下，MS以上，有一轉(zhuǎn)變的上限溫度BS和下限溫度Bf，過冷奧氏體必須冷到BS以下才能發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。碳鋼的BS約為550℃左右。

碳鋼中各種組織的形成溫度范圍B上-上貝氏體，B下-下貝氏體，G-網(wǎng)狀F或網(wǎng)狀Fe3C，M-塊狀(等軸狀)F，P-珠光體組織，W-魏氏體組織目前五十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)二、貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物一般地，貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體相與碳化物的二相混合物，為非層片狀組織。鐵素體相形態(tài)類似于馬氏體而不同于珠光體中的鐵素體。貝氏體形態(tài)及貝氏體中碳化物的形態(tài)與分布是隨溫度而變化的。隨溫度的下降，奧氏體分別轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)碳化物貝氏體、上貝氏體、下貝氏體。上貝氏體中碳化物為滲碳體，分布于鐵素體板條間。下貝氏體中碳化物為ε-FexC，分布于鐵素體片內(nèi)。左圖為T8鋼380℃等溫淬火得到的上貝氏體組織

右圖T8鋼320℃等溫淬火得到的下貝氏體組織

目前五十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)三、貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)形核和長(zhǎng)大過程，等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線是S形，等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖是C形。等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖是由上貝氏體的等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖和下貝氏體的等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖合并而成。貝氏體轉(zhuǎn)變是奧氏體分解、有孕育期和領(lǐng)先相。領(lǐng)先相為鐵素體，貝氏體長(zhǎng)大和碳化物析出受碳擴(kuò)散控制。上貝氏體長(zhǎng)大速度取決于碳在奧氏體中的擴(kuò)散，下貝氏體長(zhǎng)大速度取決于碳在鐵素體中的擴(kuò)散。貝氏體轉(zhuǎn)變比馬氏體轉(zhuǎn)變慢。說明中溫轉(zhuǎn)變是兩種不同機(jī)制的轉(zhuǎn)變。

目前五十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體等溫形成曲線：與P轉(zhuǎn)變相同，B的等溫動(dòng)力學(xué)曲線也具有S形，但B等溫轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行到底。等溫溫度愈高，愈接近Bs點(diǎn)，等溫轉(zhuǎn)變量愈少。碳鋼等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖：貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變合并成一條C曲線。目前五十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)四、貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性貝氏體等溫轉(zhuǎn)變時(shí)只要等溫溫度降至某一溫度，保溫足夠時(shí)間，奧氏體可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。有些鋼在貝氏體等溫轉(zhuǎn)變時(shí)等溫溫度降至很低的溫度，保溫時(shí)間也很長(zhǎng)，但轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)總有一部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體，繼續(xù)冷卻奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成貝氏體、馬氏體和殘余奧氏體混合組織。目前五十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)五、貝氏體轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散性貝氏體轉(zhuǎn)變形成高碳相和低碳相，故有碳原子擴(kuò)散，但合金元素和鐵原子不擴(kuò)散或不作長(zhǎng)程擴(kuò)散。上貝氏體長(zhǎng)大速度取決于碳在奧氏體中的擴(kuò)散，下貝氏體長(zhǎng)大速度取決于碳在鐵素體中的擴(kuò)散。目前五十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)五、貝氏體轉(zhuǎn)變的晶體學(xué)特征貝氏體形成時(shí)，具有切變共格性和表面浮凸現(xiàn)象，新相貝氏體與母相奧氏體間存在晶體學(xué)關(guān)系，位向關(guān)系和慣習(xí)面接近于馬氏體。貝氏體中鐵素體的形成是按馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制進(jìn)行的，切變形成浮凸。

七、貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)貝氏體中的位錯(cuò)形成位錯(cuò)纏結(jié)。

總之，貝氏體轉(zhuǎn)變的某些特征與珠光體相似，某些方面又與馬氏體相似。目前五十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.3貝氏體相變機(jī)制

7.3.1貝氏體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)

一.貝氏體轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力當(dāng)奧氏體具有一般大小的晶粒度，完全奧氏體化后，奧氏體向貝氏體相變的驅(qū)動(dòng)力為：△GA→B=－(ΔGV＋ΔGD)

目前五十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

二.奧氏體向貝氏體相變的自由能的變化為：

ΔG=－(ΔGV＋ΔGD)+△GS＋△GE+ΣГ<0式中△GS—形成貝氏體增加了表面能，△GS=Sγ；△GE—引起彈性引起彈性應(yīng)變能；ΣГ—位錯(cuò)儲(chǔ)存能、孿晶界面能、層錯(cuò)能及磁場(chǎng)能等能量之和。只有當(dāng)ΔG≤0時(shí)，即化學(xué)驅(qū)動(dòng)力△GA→M(前二項(xiàng)之和)大于等于阻力(后三項(xiàng)之和)時(shí)，貝氏體相變才能夠發(fā)生。T<BS但BS>MS點(diǎn)。BS—貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫度，物理意義是奧氏體與貝氏體兩相的自由能差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力時(shí)的溫度。

Bf—貝氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變的最低溫度點(diǎn)。目前六十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)三.貝氏體轉(zhuǎn)變可有三種可能：

(1)奧氏體分解為平衡濃度的鐵素體和滲碳體，即γ→α+Fe3C(2)奧氏體先析出先共析鐵素體，即γ→α+γ1,γ1在隨后的冷卻過程中進(jìn)一步轉(zhuǎn)變。

(3)奧氏體以馬氏體相變方式先形成同成分的α'(過飽和)，然后α'分解成Fe3C及低飽和度α''，即γ→α'(過飽和)，α'→α''+Fe3C。經(jīng)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)：以方式(1)機(jī)制轉(zhuǎn)變的相變驅(qū)動(dòng)力最大，這就表示(2)、(3)中的γ1和α'都是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，最終要分解為平衡相α和滲碳體。以(3)中的切變方式轉(zhuǎn)變，驅(qū)動(dòng)力為180J/mol，而在BS時(shí)相變的阻力在600J/mol以上,阻力大于驅(qū)動(dòng)力,所以至少在貝氏體轉(zhuǎn)變的上限溫度(3)中的方式不可能而以(2)中的γ→α＋γ1擴(kuò)散方式進(jìn)行。目前六十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.3.2貝氏體轉(zhuǎn)變的切變理論

貝氏體轉(zhuǎn)變的機(jī)制主要有兩種：切變機(jī)制臺(tái)階機(jī)制。貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機(jī)制：貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機(jī)制是根據(jù)貝氏體轉(zhuǎn)變的浮凸效應(yīng)提出的。根據(jù)這一理論，認(rèn)為貝氏體中鐵素體的形成與馬氏體轉(zhuǎn)變相似，是按馬氏體的切變機(jī)制進(jìn)行的。貝氏體轉(zhuǎn)變溫度比馬氏體轉(zhuǎn)變高，碳原子有一定的擴(kuò)散能力，當(dāng)鐵素體按切變機(jī)制進(jìn)行時(shí)，并伴有碳的擴(kuò)散和碳化物析出。因此貝氏體轉(zhuǎn)變受碳擴(kuò)散控制。目前六十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、貝氏體鐵素體的形核長(zhǎng)大(一般了解)1.柯俊假說(熱力學(xué)學(xué)說)

相變時(shí)自由能的變化：ΔG=-ΔGV－ΔGD+ΔGS+ΔGE從上式來(lái)看，M相變可以發(fā)生的條件是ΔG<0，但由于M相變的熱滯較大，所以M相變只能在Ms以下的溫度才能發(fā)生。

如果在轉(zhuǎn)變過程中，能使ΔGv升高(即絕對(duì)值增大)使ΔGe(彈性應(yīng)變能)降低，可以使ΔG降低，從而使M形的相變可以在Ms以上發(fā)生。在B轉(zhuǎn)變過程中，伴隨著碳原子的擴(kuò)散，從而降低了B中的F的碳含量，使F的自由能降低，引起ΔGv升高，同時(shí)B與A之間的比容差較小，使體積變化產(chǎn)生的應(yīng)變能減小。形成溫度高，長(zhǎng)大速度慢，A強(qiáng)度低，使A塑變和共格界面移動(dòng)克服的阻力減小，這些都引起ΔGe減小，使B轉(zhuǎn)變可以在Ms以上的溫度下進(jìn)行，即Bs高于Ms。目前六十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.

Hehemann模型在貝氏體形成過程，首先形成過飽和鐵素體。隨后多余的碳以碳化物形式從過飽和的鐵素體中析出，或擴(kuò)散到奧氏體中，再?gòu)膴W氏體中以碳化物析出。目前六十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)3.

Bhadeshia模型

貝氏體的形成經(jīng)歷了三個(gè)過程，即亞單元的重復(fù)形核、長(zhǎng)大及碳化物的析出。碳化物從過飽和鐵素體中的析出或碳向奧氏體中的擴(kuò)散將影響整個(gè)反應(yīng)速率。目前六十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)4、恩菌假說(低碳馬氏體形成學(xué)說)由于貧碳造成Ms升高而使B轉(zhuǎn)變可以在原Ms溫度以上的溫度下發(fā)生。認(rèn)為A在沒轉(zhuǎn)變?yōu)镸之前已經(jīng)發(fā)生了C原子的擴(kuò)散再分布，形成了富碳A區(qū)和貧碳A區(qū)，在貧碳A區(qū)，由于C%低，而引起Ms點(diǎn)升高，而含碳高的富碳A區(qū)的Ms則降低。因此，在等溫過程中貧碳A達(dá)到了Ms點(diǎn)溫度則轉(zhuǎn)變?yōu)镸，而M再分解為低C的F和碳化物所組成的B。而富碳的A在等溫過程中，由于C含量高而析出碳化物變成貧碳的A，然后再轉(zhuǎn)變?yōu)镸，該M在等溫度過程中進(jìn)一步分解為B。目前六十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體轉(zhuǎn)變的切變機(jī)制具體過程：

奧氏體冷至BS點(diǎn)以下--→奧氏體中碳擴(kuò)散--→貧碳區(qū)和富碳區(qū)；貧碳區(qū)--→通過切變形成低碳馬氏體--→保溫時(shí)分解析出碳化物--→貝氏體鐵素體。然后通過碳的擴(kuò)散和碳化物析出，形成貝氏體組織。目前六十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)二、貝氏體中碳化物的析出通過碳擴(kuò)散來(lái)完成的。隨溫度的下降,碳化物析出的類型、位置、方式不同。上貝氏體中碳化物類型為滲碳體，分布于鐵素體板條間。下貝氏體中碳化物類型為ε-FexC、上部為Fe3C＋ε-FexC，分布于鐵素體片內(nèi)。目前六十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)1.上貝氏體碳化物的析出

上貝氏體中碳化物從富碳奧氏體中析出，在鐵素體內(nèi)部不存在碳化物。碳化物是繼貝氏體鐵素體形成之后形成的上貝氏體中滲碳體顆粒是平行于貝氏體鐵素體慣析面。

上貝氏體反應(yīng)過程可以表達(dá)如下：

+（過飽和貝氏體鐵素體）

（未飽和貝氏體鐵素體）+（富碳）

未飽和貝氏體鐵素體）++。目前六十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.下貝氏體碳化物的析出

下貝氏體中碳化物主要從過飽和的鐵素體中析出，碳化物從過飽和鐵素體的析出過程和馬氏體在回火過程碳化物析出相似。下貝氏體中的碳化物有滲碳體和碳化物。

根據(jù)鐵素體中位錯(cuò)密度的高低，將下貝氏體反應(yīng)順序分為兩類：（1）在高位錯(cuò)情況：

＋（過飽和貝氏體鐵素體）

（貝氏體鐵素體內(nèi)）+（未飽和的貝氏體鐵素體）+（富碳）

（未飽和的貝氏體鐵素體）＋＋（在鐵素體板條間）＋（在鐵素體板條內(nèi)（2）在低位錯(cuò)情況：

＋（過飽和貝氏體鐵素體）

（貝氏體鐵素體內(nèi)）+（未飽和的貝氏體鐵素體）+（富碳）

（未飽和的貝氏體鐵素體）＋（在鐵素體板條內(nèi)）＋＋（在鐵素體板條間

（未飽和的貝氏體鐵素體）＋（在鐵素體板條內(nèi)）＋（在鐵素體板條間）＋目前七十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.3.3貝氏體轉(zhuǎn)變的臺(tái)階理論（一般了解，自學(xué)）一、貝氏體鐵素體的形核長(zhǎng)大1.臺(tái)階機(jī)制2.臺(tái)階-扭轉(zhuǎn)機(jī)制3.激發(fā)-臺(tái)階機(jī)制4.貝氏體臺(tái)階-激發(fā)形核機(jī)制二、貝氏體中碳化物的析出1.上貝氏體碳化物的析出2.下貝氏體碳化物的析出目前七十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.3.4貝氏體的形成過程貝氏體轉(zhuǎn)變包括鐵素體的形成和碳化物析出兩個(gè)基本過程。先析出相為鐵素體。這兩個(gè)基本過程決定了貝氏體的兩個(gè)基本組成相的形狀、尺寸、分布。貝氏體轉(zhuǎn)變過程中碳發(fā)生了再分配。貝氏體轉(zhuǎn)變溫度比馬氏體轉(zhuǎn)變高，碳原子擴(kuò)散，鐵原子不擴(kuò)散，溫度不同，碳的擴(kuò)散能力不同，碳的脫溶方式不同，使得各種貝氏體的形成機(jī)制不同。目前七十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)貝氏體中鐵素體是按馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制進(jìn)行的，鐵素體的含碳量處于過飽和狀態(tài)，且過飽和度隨溫度下降而升高。碳化物析出通過碳擴(kuò)散來(lái)完成的。隨溫度的下降,碳化物析出的類型、位置、方式不同。上貝氏體中碳化物類型為滲碳體，分布于鐵素體板條間。下貝氏體中碳化物類型為ε-FexC、上部為Fe3C＋ε-FexC，分布于鐵素體片內(nèi)。目前七十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

1、較高溫度時(shí)形成無(wú)碳化物貝氏體(高溫范圍轉(zhuǎn)變)

組織：鐵素體和奧氏體富碳。原因：較高溫度時(shí)貝氏體的形成化學(xué)驅(qū)動(dòng)力小，碳的擴(kuò)散能力強(qiáng)，碳通過奧氏體與鐵素體界面由鐵素體向奧氏體充分?jǐn)U散，得到無(wú)碳化物貝氏體。鐵素體中含碳量降低，未轉(zhuǎn)變的奧氏體中含碳量升高，保溫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w或繼續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。組織為鐵素體+奧氏體富碳。

目前七十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

形成過程如下：

(1)奧氏體中形成貧碳及富碳區(qū)，首先是在貧碳區(qū)形成鐵素體核；

(2)由于轉(zhuǎn)變溫度較高，碳原子可在鐵素體中越過鐵素體與奧氏體界面向奧氏體擴(kuò)散，直至達(dá)到平衡濃度；

(3)奧氏體，鐵素體界面上的碳原子向奧氏體中遠(yuǎn)離界面處擴(kuò)散；

(4)繼續(xù)形成鐵素體核，并長(zhǎng)大成條；

(5)奧氏體繼續(xù)富化，當(dāng)達(dá)到滲碳體濃度時(shí)會(huì)析出滲碳體，在繼續(xù)冷卻或保溫過程中奧氏體也能發(fā)生轉(zhuǎn)變，成為珠光體、馬氏體、其它類型貝氏體或保留至室溫成為殘余A。

目前七十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

2、稍低溫度時(shí)進(jìn)行上貝氏體轉(zhuǎn)變(中溫范圍轉(zhuǎn)變，在350～550℃之間)

組織：鐵素體和滲碳體。

原因：稍低溫度時(shí)貝氏體的形成化學(xué)驅(qū)動(dòng)力增大，碳的擴(kuò)散能力下降，碳仍能通過奧氏體與鐵素體界面由鐵素體向奧氏體擴(kuò)散，擴(kuò)散不充分，在鐵素體板條間沉淀出滲碳體，得到羽毛狀上貝氏體。

目前七十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

形成上貝氏體過程：

(1)在奧氏體中貧碳區(qū)形成鐵素體核；

(2)碳越過鐵素體與奧氏體界面向奧氏體擴(kuò)散；

(3)由于溫度降低，碳不能進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)散，而在奧氏體界面附近堆積，形成滲碳體；

(4)同時(shí)鐵素體長(zhǎng)大，形成羽毛狀上貝氏體?？梢?上貝氏體的轉(zhuǎn)變速度受碳在奧氏體中擴(kuò)散控制。目前七十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

3、較低溫度時(shí)進(jìn)行下貝氏體轉(zhuǎn)變(低溫范圍轉(zhuǎn)變，低于350℃)

組織為鐵素體+碳化物。

原因：較低溫度時(shí)貝氏體的形成化學(xué)驅(qū)動(dòng)力更大，碳的擴(kuò)散更困難，碳不能通過奧氏體與鐵素體界面由鐵素體向奧氏體擴(kuò)散，只能在鐵素體片內(nèi)的某些特定的晶面上偏聚，進(jìn)而沉淀出ε-FexC，得到針葉狀下貝氏體。目前七十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

形成下貝氏體過程：

(1)在貧碳區(qū)形成鐵素體核，具有過飽和的碳；

(2)由于溫度低，碳原子不能越過鐵素體與奧氏體界面擴(kuò)散至奧氏體中；

(3)碳原子在鐵素體內(nèi)擴(kuò)散；

(4)在鐵素體內(nèi)一定晶面上析出滲碳體，以降低能量,同時(shí)F長(zhǎng)大?？梢?下貝氏體轉(zhuǎn)變速度受碳在鐵素體中的擴(kuò)散所控制。目前七十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)不同溫度下貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)理示意圖(a)無(wú)碳B

(b)上B(c)下B目前八十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

4、粒狀貝氏體的形成粒狀貝氏體是低、中碳及其合金鋼在奧氏體過冷到BS以下，稍高于上貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度范圍內(nèi)(如熱扎后空冷或正火)連續(xù)冷卻得到的。是由條狀亞單元組成的鐵素體和在其內(nèi)沿一定方向分布一些富碳的奧氏體島所構(gòu)成的復(fù)相組織。

原因：當(dāng)奧氏體過冷到BS以下，稍高于上貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度范圍內(nèi)時(shí)首先發(fā)生碳的再分配，接著在奧氏體的貧碳區(qū)形成彼此大體平行的條狀鐵素體，碳從鐵素體中脫溶并通過奧氏體與鐵素體界面由鐵素體向奧氏體充分?jǐn)U散，條狀鐵素體不斷長(zhǎng)大，最終造成一些富碳的奧氏體島被鐵素體包圍其中，得到了粒狀貝氏體。目前八十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)碳鋼中貝氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍

碳鋼中各種組織的形成溫度范圍(B上－上貝氏體，B下－下貝氏體，G－網(wǎng)狀F或網(wǎng)狀Fe3C，M－塊狀(等軸狀)F，P－珠光體組織，W－魏氏體組織)目前八十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.4貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)

7.4.1貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的幾個(gè)問題上貝氏體轉(zhuǎn)變和下貝氏體轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變機(jī)理不同貝氏體轉(zhuǎn)變速度比馬氏體轉(zhuǎn)變慢貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性貝氏體轉(zhuǎn)變可能與馬氏體轉(zhuǎn)變、珠光體轉(zhuǎn)變重合目前八十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)一、上貝氏體轉(zhuǎn)變和下貝氏體轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變機(jī)理不同上貝氏體轉(zhuǎn)變和下貝氏體轉(zhuǎn)變二者轉(zhuǎn)變時(shí)，溫度不同，碳的擴(kuò)散能力不同，化學(xué)驅(qū)動(dòng)力不同，碳的脫溶方式不同，形成機(jī)制不同。上貝氏體化學(xué)驅(qū)動(dòng)力小，碳的擴(kuò)散能力大，碳能通過奧氏體與鐵素體界面由鐵素體向奧氏體擴(kuò)散但擴(kuò)散不充分(碳不能進(jìn)行遠(yuǎn)程擴(kuò)散，而在奧氏體界面附近堆積)，滲碳體在鐵素體板條間沉淀析出。下貝氏體化學(xué)驅(qū)動(dòng)力大，碳的擴(kuò)散能力小，碳不能通過奧氏體與鐵素體界面由奧氏體向鐵素體擴(kuò)散，只能在鐵素體片內(nèi)擴(kuò)散并在鐵素體片內(nèi)的某些特定的晶面上偏聚，進(jìn)而沉淀析出ε-FexC。

貝氏體轉(zhuǎn)變可能與馬氏體轉(zhuǎn)變、珠光體轉(zhuǎn)變重合目前八十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

二、貝氏體開始轉(zhuǎn)變溫度BS奧氏體冷至BS點(diǎn)以下，貝氏體轉(zhuǎn)變才可能。貝氏體轉(zhuǎn)變是否完全，主要與轉(zhuǎn)變的溫度有關(guān)，有兩種情況：

(1)只要等溫溫度降至某一溫度，保溫足夠時(shí)間，奧氏體可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。

(2)等溫溫度降至很低的溫度，保溫時(shí)間也很長(zhǎng)，奧氏體仍不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。繼續(xù)冷卻奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成貝氏體、馬氏體和殘余奧氏體混合組織。一般認(rèn)為溫度降低，貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性增大。目前八十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)三、貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性?shī)W氏體冷至BS點(diǎn)以下，貝氏體轉(zhuǎn)變才可能。貝氏體轉(zhuǎn)變是否完全，主要與轉(zhuǎn)變的溫度有關(guān)，有兩種情況：

(1)只要等溫溫度降至某一溫度，保溫足夠時(shí)間，奧氏體可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。

(2)等溫溫度降至很低的溫度，保溫時(shí)間也很長(zhǎng)，奧氏體仍不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。繼續(xù)冷卻奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成貝氏體、馬氏體和殘余奧氏體混合組織。一般認(rèn)為溫度降低，貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性增大。目前八十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)四、貝氏體轉(zhuǎn)變速度比馬氏體轉(zhuǎn)變慢貝氏體轉(zhuǎn)變是奧氏體分解、有孕育期和領(lǐng)先相(鐵素體)，貝氏體長(zhǎng)大和碳化物析出受碳擴(kuò)散控制(碳在鐵素體內(nèi)的脫溶)。上貝氏體長(zhǎng)大速度取決于碳在奧氏體中的擴(kuò)散，下貝氏體長(zhǎng)大速度取決于碳在鐵素體中的擴(kuò)散。低碳和高碳馬氏體的長(zhǎng)大速度分別為104mm/s和106mm/s數(shù)量級(jí)，貝氏體長(zhǎng)大速度為10-2mm/s～10-4mm/s數(shù)量級(jí)。目前八十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)五.貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)碳的擴(kuò)散貝氏體中鐵素體為低碳相，碳化物為高碳相，發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變必然有碳的擴(kuò)散。并且貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期內(nèi)和轉(zhuǎn)變過程中都發(fā)了碳的擴(kuò)散。但鐵和合金元素原子不擴(kuò)散。貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，由于溫度較高，會(huì)存在碳原子的擴(kuò)散。根據(jù)鋼中含碳量的不同，奧氏體中碳量(或點(diǎn)陣參數(shù))會(huì)隨時(shí)間的不同而發(fā)生不同的變化。對(duì)于中碳鋼，在等溫轉(zhuǎn)變?cè)杏谄陂g，奧氏體的碳含量已經(jīng)有了明顯的提高，這意味著在奧氏體中已出現(xiàn)了局部小范圍的低碳區(qū)，為形成低碳的貝氏體鐵素體作好了準(zhǔn)備.以后隨貝氏體轉(zhuǎn)變的進(jìn)行，奧氏體碳含量不斷升高。目前八十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

7.4.2貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)一.貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)形核和長(zhǎng)大過程.與P轉(zhuǎn)變相同，貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線也呈S形，但與珠光體轉(zhuǎn)變不同，貝氏體等溫轉(zhuǎn)變不能繼續(xù)到底。等溫溫度愈高，愈接近Bs點(diǎn)，等溫轉(zhuǎn)變量愈少。根據(jù)B轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線，可作出等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖。貝氏體轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖也呈C形。轉(zhuǎn)變?cè)贐S溫度以下才能實(shí)行，轉(zhuǎn)變速度先增后減。B等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)與P轉(zhuǎn)變相似。

共析碳鋼等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖-貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變合并成一條C曲線目前八十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)（a）單一C曲線，珠光體和貝氏體形成溫區(qū)合并；（b）兩個(gè)C曲線，珠光體和貝氏體形成溫區(qū)明顯分離目前九十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)近年來(lái)由于測(cè)試靈敏度的提高，人們發(fā)現(xiàn)B轉(zhuǎn)變的等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖是由二個(gè)獨(dú)立的曲線，即上B轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖和下B轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖合并而成。

合金鋼等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖--貝氏體轉(zhuǎn)變與珠光體轉(zhuǎn)變已分離

40CrMnSiMoVA鋼等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖

目前九十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)二.影響貝氏體轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)的主要因素

影響貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的因素奧氏體的成分：碳含量、合金元素奧氏體狀態(tài)：奧氏體晶粒大小的影響、加熱溫度和保溫時(shí)間原始組織應(yīng)力塑性變形

過冷奧氏體在不同溫度下停留目前九十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(一)奧氏體的化學(xué)成分溶質(zhì)元素對(duì)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的影響有兩個(gè)方面：相變驅(qū)動(dòng)力和碳的擴(kuò)散速率。降低相變驅(qū)動(dòng)力和碳的擴(kuò)散速率都降低過冷奧氏體分解速率，推遲高溫和中溫轉(zhuǎn)變。同時(shí)降低馬氏體開始轉(zhuǎn)變溫度。除Co和Al外，碳和其它合金元素都推遲貝氏體轉(zhuǎn)變。目前九十三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

1.碳含量的影響貝氏體長(zhǎng)大速度是受碳擴(kuò)散控制(碳在鐵素體內(nèi)的脫溶)。這是由于貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)領(lǐng)先相為鐵素體，隨奧氏體中碳含量的增加，獲得鐵素體晶核幾率下降。鐵素體長(zhǎng)大時(shí)，轉(zhuǎn)變時(shí)需擴(kuò)散的原子量增加，貝氏體轉(zhuǎn)變之前鐵素體轉(zhuǎn)變速度下降，貝氏體轉(zhuǎn)變也減慢，C曲線右移且鼻尖的溫度下降。目前九十四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.合金元素的影響凡是降低C擴(kuò)散速度、阻礙F共格長(zhǎng)大、阻礙碳化物形成的元素，都使B轉(zhuǎn)變速度下降。因此，除Co、Al能加速貝氏體轉(zhuǎn)變以外所有合金元素都總是不同程度地降低B轉(zhuǎn)變速度，使B轉(zhuǎn)變的C曲線右移，且使B轉(zhuǎn)變的溫度下降。但作用不如C顯著。合金元素對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變與對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變的影響有所不同。目前九十五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

合金元素對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)影響的原因：合金元素對(duì)碳在奧氏體和鐵素體中擴(kuò)散的影響；改變了A→F轉(zhuǎn)變速度；改變了BS點(diǎn)，影響在一定溫度下的相間自由能差，影響驅(qū)動(dòng)力；強(qiáng)碳化物形成元素減緩貝氏體轉(zhuǎn)變速度。目前九十六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(二)奧氏體狀態(tài)1.奧氏體晶粒大小的影響奧氏體晶粒越大，晶界面積越少，形核部位越少，孕育期越長(zhǎng)，貝氏體轉(zhuǎn)變速度下降，C曲線右移。目前九十七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)2.加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間主要是通過改變奧氏體成分和狀態(tài)來(lái)影響貝氏體轉(zhuǎn)變。奧氏體化溫度越高，奧氏體成分均勻化程度高，減緩碳的再分配；同時(shí)奧氏體晶粒越大，貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期越長(zhǎng)，貝氏體轉(zhuǎn)變的速度減慢，C曲線右移。呈現(xiàn)先增后減。3.原始組織主要影響奧氏體成分均勻性。原始組織愈細(xì)，加熱后奧氏體成分愈均勻，C曲線右移。奧氏體成分不均勻，促進(jìn)奧氏體分解，C曲線左移。目前九十八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)(三)應(yīng)力的影響在奧氏體狀態(tài)下施加拉應(yīng)力，促進(jìn)奧氏體分解，C曲線左移。在奧氏體狀態(tài)下施加多向壓應(yīng)力，減慢奧氏體分解，C曲線右移。下圖為某鋼在300℃時(shí)B轉(zhuǎn)變與拉應(yīng)力的關(guān)系。目前九十九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(四)塑性變形形變溫度對(duì)35CrNi5Si鋼貝氏體轉(zhuǎn)變得影響。形變量：1-0，2～7-30％；形變溫度：2-1000℃，3-800℃，4-600℃，5-500℃，6-350℃，7-300℃，

(1)高溫變形對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變?cè)诟邷?800～1000℃)進(jìn)行塑性變形，貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期越長(zhǎng)，貝氏體轉(zhuǎn)變的速度減慢，轉(zhuǎn)變的不完全性增大，C曲線右移；原因：一方面變形使A中的缺陷密度增加，有利于C原子的擴(kuò)散，人利于B轉(zhuǎn)變的進(jìn)行；而另一方面，A形變后會(huì)產(chǎn)生多邊化亞結(jié)構(gòu)，這對(duì)B中F的共格生長(zhǎng)是不利的。通常以后者的作用為主。目前一百頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(2)低溫變形在BS點(diǎn)較低溫度(600～300℃)范圍內(nèi)對(duì)A進(jìn)行塑性變形將加速B的形成，C曲線左移。原因：A晶體缺陷密度更大，促進(jìn)C的擴(kuò)散，并且形變會(huì)使A中的應(yīng)力增加，有利于B中F按M型轉(zhuǎn)變機(jī)制形成，結(jié)果使B轉(zhuǎn)變速度加快。形變溫度對(duì)35CrNi5Si鋼貝氏體轉(zhuǎn)變得影響。形變量：1-0，2～7-30％；形變溫度：2-1000℃，3-800℃，4-600℃，5-500℃，6-350℃，7-300℃，目前一百零一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)(五)過冷奧氏體在不同溫度下停留在貝氏體轉(zhuǎn)變－珠光體轉(zhuǎn)變之間奧氏體的亞穩(wěn)區(qū)停留將加速貝氏體轉(zhuǎn)變，C曲線左移。若在BS點(diǎn)以上停留但不發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變時(shí)對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變無(wú)影響。原因：停留過程中A析出碳氮化物，降低了A的穩(wěn)定性。冷卻不同溫度停留的三種情況上貝氏體轉(zhuǎn)變對(duì)下貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的影響目前一百零二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)上部停留使奧氏體發(fā)生部分貝氏體轉(zhuǎn)變，將減緩隨后的在更低的溫度的貝氏體轉(zhuǎn)變，C曲線右移。原因：可能是一種A的穩(wěn)定化現(xiàn)象，還不十分清楚。冷卻不同溫度停留的三種情況上貝氏體轉(zhuǎn)變對(duì)下貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的影響目前一百零三頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)或馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)停留，使奧氏體發(fā)生部分下貝氏體轉(zhuǎn)變或馬氏體轉(zhuǎn)變，將加速隨后的在較高的溫度的貝氏體轉(zhuǎn)變，C曲線左移。原因：可能是因?yàn)樵谳^低溫度下進(jìn)行部份M和下B轉(zhuǎn)變時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)促進(jìn)以后在較高溫度下進(jìn)行B轉(zhuǎn)變的晶核的形成。冷卻不同溫度停留的三種情況上貝氏體轉(zhuǎn)變對(duì)下貝氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的影響目前一百零四頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.4.3貝氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)在連續(xù)冷卻條件共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。在連續(xù)冷卻條件下往往不能得到單一的貝氏體組織，通常是高、中、低溫轉(zhuǎn)變組織的混合。當(dāng)合金中含有較多的顯著推遲珠光體轉(zhuǎn)變和降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度的合金元素，合金可以在很寬的冷速范圍得到貝氏體組織或貝氏體和馬氏體的混合組織。亞共析鋼CCT圖與共析鋼CCT圖有很大的差別，亞共析鋼CCT圖出現(xiàn)了先共析F析出區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。目前一百零五頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

7.5貝氏體的力學(xué)性能目前一百零六頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

貝氏體的力學(xué)性能取決于貝氏體的組織形態(tài)。貝氏體的強(qiáng)度和韌性與形成溫度有關(guān)，

一般地，貝氏體的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性隨形成溫度的降低而提高，下貝氏體強(qiáng)度、硬度和韌性高于上貝氏體強(qiáng)度和硬度，下貝氏體的韌脆轉(zhuǎn)化溫度低于上貝氏體。上貝氏體下貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌目前一百零七頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.5.1影響貝氏體性能的因素(一)貝氏體中鐵素體的影響貝氏體強(qiáng)度和硬度與鐵素體的大小的關(guān)系符合Hall－Petch公式。貝氏體中鐵素體晶粒的大小取決于A的化學(xué)成分、貝氏體的形成溫度(鐵素體板條長(zhǎng)度)和奧氏體晶粒大小(鐵素體板條厚度)。形成溫度越低，鐵素體板條整體尺寸減小，強(qiáng)度、硬度和塑性升高。形成溫度越低，溶質(zhì)元素的過飽和度增大，固溶強(qiáng)化作用大，強(qiáng)度高，但塑性低。形成溫度越低，位錯(cuò)密度，強(qiáng)度和硬度高。目前一百零八頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(二)貝氏體中碳化物的影響上貝氏體中的滲碳體呈不連續(xù)的短桿狀分布在鐵素體條之間，鐵素體和滲碳體分布有明顯的方向性，這種形態(tài)使鐵素體條間成為脆性通道；下貝氏體中碳化物細(xì)小、大量、彌散的分布在鐵素體片內(nèi)，碳化物的方向與鐵素體片的方向成一定的夾角。

根據(jù)彌散強(qiáng)化理論，碳化物顆粒愈小，分布越彌散，強(qiáng)度越高。下B強(qiáng)度高于上B。碳化物的彌散度對(duì)下B強(qiáng)度的貢獻(xiàn)高于上B。目前一百零九頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

(三)殘余奧氏體貝氏體組織中有殘余奧氏體，使沖擊韌性提高，但也使韌脆轉(zhuǎn)化溫度增高。總之，貝氏體形成溫度越低，鐵素體晶粒的越?。惶蓟镱w粒愈細(xì)小、顆粒量越多、彌散度大；鐵素體的含碳量的過飽和度增大，固溶強(qiáng)化作用大；貝氏體的強(qiáng)度越高。目前一百一十頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)7.5.2貝氏體的強(qiáng)度和硬度

貝氏體的強(qiáng)度可以看作是不同組織因素本征強(qiáng)度的總和，包括了鐵素體的強(qiáng)度、碳和合金元素的固溶強(qiáng)化、碳化物粒子強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化的貢獻(xiàn)。目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)

影響貝氏體強(qiáng)度的因素：

(一)溶質(zhì)元素的固溶強(qiáng)化作用形成溫度越低，過飽和度增大，固溶強(qiáng)化作用大，強(qiáng)度高。（a)合金元素固溶強(qiáng)化對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)；(b)貝氏體組織中各個(gè)部分對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。目前一百一十二頁(yè)\總數(shù)一百二十四頁(yè)\編于十九點(diǎn)(二)鐵素體條(片)的粗細(xì)(貝氏體中鐵素體晶粒的大小)

鐵素體板條對(duì)貝氏體拉伸強(qiáng)度的影響鐵素體條(片)的粗細(xì)決定于A的化學(xué)成分和形成溫度。貝氏體鐵素體的有效晶粒尺寸大約是鐵素體片厚度的兩倍。目前一百