第五章貝氏體轉(zhuǎn)變

第五章貝氏體轉(zhuǎn)變第一頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1貝氏體的形成特點(diǎn)及其組織形態(tài)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。第二頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五一上貝氏體（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(chēng)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，此溫度約在550～350℃溫度區(qū)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樯县愂象w。

第三頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五B上:550～350℃;40～45HRC;B上=過(guò)飽和碳

α-Fe條狀+Fe3C細(xì)條狀過(guò)飽和碳α-Fe條狀Fe3C細(xì)條狀羽毛狀第四頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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?shī)W氏體晶界的一側(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。第五頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（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。

第六頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（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(guò)飽和狀態(tài)但接近于平衡態(tài)濃度。（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)。

第七頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五第八頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（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。

第九頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

二下貝氏體（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(chēng)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。

第十頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五B下:350～230℃;50～60HRC;B下=過(guò)飽和碳

α-Fe針葉狀+FexC細(xì)片狀過(guò)飽和碳

α-Fe針葉狀FexC細(xì)片狀針葉狀第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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）。第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（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。

第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（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(guò)飽和狀態(tài)且過(guò)飽和度隨溫度下降而升高。

（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(méi)有孿晶。

第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五三無(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。

右圖為30CrMnSiA鋼，450℃等溫20S,無(wú)碳化物貝氏體組織,×100第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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(méi)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(lèi)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)。

第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五四粒狀貝氏體

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。第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.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(guò)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。第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五反常貝氏體組織產(chǎn)生于過(guò)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的組織第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五柱狀貝氏體產(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。第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五BⅠ、BⅡ、BⅢ

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(lèi)，分別把這三類(lèi)B稱(chēng)為第一類(lèi)、第二類(lèi)和第三類(lèi)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。第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五低碳低合金鋼中貝氏體基本形態(tài)示意圖第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.2貝氏體轉(zhuǎn)變理論一轉(zhuǎn)變熱力學(xué)鋼中過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，必須滿(mǎn)足：ΔG=GB-Gγ≤0貝氏體轉(zhuǎn)變屬于半擴(kuò)散型相變，除新相表面能Sσ外，還有母相與新相比容不同產(chǎn)生的應(yīng)變能和維持兩相共格關(guān)系的彈性應(yīng)變能εV，則貝氏體形成時(shí)系統(tǒng)自由能也可以表示為：ΔG=VΔgv+Sσ+εV≤0GTT0B0Ms圖13-1GpGBGα′GγBsA1Ar1第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五與馬氏體相變比較，貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)碳的擴(kuò)散降低了α相的過(guò)飽和含碳量，彈性應(yīng)變能εV減??；碳的脫溶使貝氏體與奧氏體的比容差降低，相變時(shí)由于體積變化引起的應(yīng)變能減小，使α相的自由能降低，新相與母相自由能差ΔG增加，相變驅(qū)動(dòng)力增大，因此貝氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度Bs在Ms之上。另外，與珠光體轉(zhuǎn)變相比，貝氏體形成時(shí)α相的過(guò)飽和程度比珠光體α相的過(guò)飽和程度大，新相與母相的彈性應(yīng)變能εV比珠光體轉(zhuǎn)變時(shí)的彈性應(yīng)變能εV大，貝氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度Bs在Ps之下。因此，貝氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度介于Ms和Ps之間。第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五二B轉(zhuǎn)變特征

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)變通過(guò)形核和長(zhǎng)大進(jìn)行的貝氏體轉(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)特征貝氏體中鐵素體也為碳過(guò)飽和固溶體第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五1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(guò)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。

第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

2、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(lèi)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)。

第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3、貝氏體轉(zhuǎn)變通過(guò)形核和長(zhǎng)大方式進(jìn)行

貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)形核和長(zhǎng)大過(guò)程，等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)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(shuō)明中溫轉(zhuǎn)變是兩種不同機(jī)制的轉(zhuǎn)變。第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

4、貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性

與珠光體轉(zhuǎn)變不同，貝氏體轉(zhuǎn)變一般不能進(jìn)行徹底，在貝氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間形成一定數(shù)量的貝氏體后，貝氏體轉(zhuǎn)變會(huì)停下來(lái)。轉(zhuǎn)變溫度愈接近Bs點(diǎn)，能夠形成的貝氏體愈少。

5、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。第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五6、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。

7、貝氏體中鐵素體也為碳過(guò)飽和固溶體貝氏體中鐵素體的碳含量一般均為過(guò)飽和，且過(guò)飽和程度隨貝氏體形成溫度的降低而增大，但低于馬氏體的過(guò)飽和度。

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。第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五三B轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)1.B等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖

與P轉(zhuǎn)變相同，貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)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(xiàn)，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。第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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(xiàn)

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)變已分離第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.B轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)（1）形核長(zhǎng)大過(guò)程，有孕育期；（2）轉(zhuǎn)變速度比M慢的多；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。（3）貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性（4）可部分與P、M轉(zhuǎn)變重合。第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五四貝氏體形成機(jī)理特點(diǎn)：1.共格切變方式，有表面浮凸現(xiàn)象；2.轉(zhuǎn)變之前A發(fā)生C的預(yù)擴(kuò)散，形成貧碳區(qū)、富碳區(qū)；3.新相和母相A有一定的位向關(guān)系，在一定慣習(xí)面上形成；4.F形成時(shí)有碳化物析出。第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程

（1）.貝氏體轉(zhuǎn)變的兩個(gè)基本過(guò)程貝氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)形核和長(zhǎng)大過(guò)程。貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵素體相與碳化物的二相混合物，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(guò)程。領(lǐng)先相為鐵素體。這兩個(gè)基本過(guò)程決定了貝氏體的兩個(gè)基本組成相的形狀、尺寸、分布。

第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2).鐵素體的形成及其含碳量貝氏體中鐵素體是按馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制進(jìn)行的，鐵素體中含有過(guò)飽和的碳。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(guò)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。貝氏體鐵素體的含碳量處于過(guò)飽和狀態(tài)，且過(guò)飽和度隨溫度下降而升高。第三十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

(3).碳化物析出通過(guò)碳擴(kuò)散來(lái)完成的。隨溫度的下降,碳化物析出的類(lèi)型、位置、方式不同。上貝氏體中碳化物類(lèi)型為滲碳體，分布于鐵素體板條間。下貝氏體中碳化物類(lèi)型為ε-FexC、上部為Fe3C＋ε-FexC，分布于鐵素體片內(nèi)。綜上所述，貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)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。第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

1、稍高溫度時(shí)進(jìn)行上貝氏體轉(zhuǎn)變(中溫范圍轉(zhuǎn)變，在350550℃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(guò)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。第四十頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五形成上貝氏體過(guò)程如下：

(1)在奧氏體中貧碳區(qū)形成鐵素體核；

(2)碳越過(guò)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?jiàn),上貝氏體的轉(zhuǎn)變速度受碳在奧氏體中擴(kuò)散控制。第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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(guò)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)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。第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

形成下貝氏體過(guò)程如下：

(1)在貧碳區(qū)形成鐵素體核，具有過(guò)飽和的碳；

(2)由于溫度低，碳原子不能越過(guò)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)一定晶面上析出碳化物，以降低能量,同時(shí)F長(zhǎng)大?？梢?jiàn),下貝氏體轉(zhuǎn)變速度受碳在鐵素體中的擴(kuò)散所控制。

第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.3

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(guò)冷奧氏體在不同溫度下停留

第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（一）奧氏體的成分

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(xiàn)右移。第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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(xiàn)右移，且使B轉(zhuǎn)變的溫度下降。但作用不如C顯著。第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五合金元素對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變與對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變的影響有所不同。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。第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

（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(xiàn)右移。第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五

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(xiàn)右移。奧氏體成分不均勻，促進(jìn)奧氏體分解，C曲線(xiàn)左移。

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(guò)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(xiàn)右移。呈現(xiàn)先增后減(下圖)。第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五（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(xiàn)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(xiàn)右移。下圖為某鋼在300℃時(shí)B轉(zhuǎn)變與拉應(yīng)力的關(guān)系第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五（四）塑性變形對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變?cè)诟邷兀?00～1000℃）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(xiàn)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。在BS點(diǎn)較低溫度（350～300℃）范圍內(nèi)對(duì)A進(jìn)行塑性變形將加速B的形成，C曲線(xiàn)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。第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五（五）過(guò)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(xiàn)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(guò)程中A析出碳氮化物，降低了A的穩(wěn)定性。第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五在貝氏體轉(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(xiàn)右移。原因：可能是一種A的穩(wěn)定化現(xiàn)象，還不十分清楚。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(xiàn)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。第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.4貝氏體的機(jī)械性能一般地，貝氏體的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度、隨形成溫度的降低而提高。1)隨著形成溫度的降低，上貝氏體中鐵素體板條間的距離減小，下貝氏體的尺寸減小，鐵素體的強(qiáng)度增高；2)隨著形成溫度的降低，鐵素體中的位錯(cuò)密度增大，鐵素體的強(qiáng)度增高；3)隨著形成溫度的降低，碳在鐵素體中的過(guò)飽和度增大，碳的固溶強(qiáng)化作用增加，鐵素體的強(qiáng)度增向，特別在350℃以下更為顯著。第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五影響貝氏體強(qiáng)度的因素：

(一)鐵素體條(片)的粗細(xì)（貝氏體中鐵素體晶粒的大?。╄F素體條(片)的粗細(xì)決定于A的化學(xué)成分和形成溫度。Hall－Petch公式。

(二)碳化物質(zhì)點(diǎn)的大小與分布（碳化物彌散度和分布情況）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。第五十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，編輯于2023年，星期五(三)溶質(zhì)元素的固溶強(qiáng)化作用形成溫度越低，過(guò)飽和度增大，固溶強(qiáng)化作用大，強(qiáng)度高。

（四）位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)密度：