第五章贝氏体转变

材料与冶金学院 金属材料工程系金属热处理第五章 贝氏体转变主讲教师从善海3.贝氏体转变温度范围是介于珠光体和马氏体转变之间，故又称 贝氏体转变温度范围B 上B 下550~350℃350℃~Ms连续淬火图5-2贝氏体连续转变曲线图5-2贝氏体连续转变曲线●在电子显微镜下可以清楚地看到在平行的条状铁素体之间常存在断续的粗条状的渗碳体。

上贝氏体中铁素体的亚结构是位错，其密度约为108~109cm-2，比板条马氏体低2~3个数量级。

随着形成温度降低，位错密度增大。

上贝氏电镜相组织4000×图针状下贝氏体示意图B上B下（a）非碳化物形成元素(b) 碳化物形成元素5. 塑性变形（P137图5-24）☆A在低温进行塑性变形,使B转变速度加快，促进B形核与碳原子扩散系数D↑。

☆A在较高温区塑性变形，出现了A→B转变速度变慢，（影响了贝氏体切变）。

6. 冷却时在不同温度下停留的影响贝氏体淬火常采用分级。

图5-25 三种不同贝氏体③曲线3：先冷至低温形成少量M或B下，然后再升到淬火工艺方案铁素体魏氏组织：白色为先共析铁素体，黑色的组织组成物为珠光体渗碳体魏氏组织：白色为先共析渗碳体，黑色的组织组成物为珠光体魏氏组织形成特征(1)C(1)C<<0.6%, C>1.2 %;(2)奥氏体晶粒粗大;(3)冷却速度适中。

形成区域形成条件W区是魏氏组织的形成区。

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。

相变之间的中温区时，将发生贝氏体相变，亦称为典型的上贝氏体组织在光镜下观察时呈羽毛状、条状或针状，少数呈椭圆形或矩形。

光镜下电镜下素体条增多并变薄，条间渗碳体的数量增多，其形态也由粒状变为链珠状、短杆状、直至断续条状。

为间形成。

渗碳体，也可以是ε-碳化物，主要分布在铁素体条内部。

下贝氏体既可以在奥氏体晶界上形核，也可以在奥氏体晶粒内部形核。

光镜下电镜下下贝氏体中铁素体的碳含量远远氏体铁素体相似，也是往高于上贝氏体铁素体，而且未发现有孪晶亚结体相变区无碳化物贝氏体示意图）体相变区状(岛状)富碳奥氏体贝氏体相变是由一个单相（γ）转变为两个相（α相和碳化物）的过程，所以相变过程中子的扩散。

贝氏体相变时产生氏体保持一定的晶体学位向关系。

转变温度范围①转变的两个基本过程贝氏体的转变包含铁素体的成长和碳化物的析出两个过程。

Fe -Fe3C平衡状态图育期内由于碳原子的扩散重新分配，在奥氏体内形成富碳区和贫碳区，其Ms Bs奥氏体和贝氏体自由能与温度的关系素体的碳含量减低，则使其自由能降低，增大了新、母相自由能的差值。

某合金钢等温转变动力学示意图贝氏体和珠光体的转变曲线轮廓合为一条某合金钢等温转变动力学示意图(珠光体转变与贝氏体转变已分离)生的，贝氏体相变主要受碳的扩散所控制。

中的扩散速度所控制。

1）化学成分的影响温转变为碳含量增高，形成贝氏体时需要扩散的碳的数量入多种合金元素，其相互影响比较复杂。

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。

高，有利于碳的扩散，故使贝氏体相变（（分上贝氏体后再冷却至贝氏体相变的低温区（曲线2）时，将使下贝氏体相变的孕育期延长，速度，减少最终贝氏体转变量。

要低，体时脆性转折温度突然下降，其原因可能是：。

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，1.什么是贝氏体：贝氏体是由F和碳化物组成的非层片状组织。

2.上贝氏体：由于其中碳化物分布在铁素体片层间，脆性大，易引起脆断，因此，基本无实用价值。

下贝氏体：铁素体片细小且无方向性，碳的过饱和度大，碳化物分布均匀，弥散度大，因而，它具有较高的强度和硬度、塑性和韧性。

在实际生产中常采用等温淬火来获得下贝氏体，以提高材料的强韧性。

贝氏体转变的基本特征--兼有珠光体转变与马氏体转变的某些特征1．贝氏体转变有上、下限温度B s,Bf，点Bf与Ms无关2．转变产物为非层片状3．贝氏体转变通过形核及长大方式进行氏体不能全部转变为贝氏体) 5．转变的扩散性6．贝氏体转变的晶体学(“表面浮凸”)7．贝氏体铁素体也为碳过饱和固溶体.第二节以及柱状贝氏体等。

变区的上部(高温区)形成，所以称为上贝氏体。

在光学显微镜下观察呈羽毛状，故又称羽毛状贝氏体。

上贝氏体中铁素体呈板条状成束地自晶界向奥氏体晶内长人，不会穿越奥氏体晶界。

铁素体束由位向差很小的细小铁素体板条组成，这些板条称为“亚基元”在一束中，每个亚基元长到一定尺寸后，新的亚基元将优先在束的尖端而不是侧面形核特征：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。

上贝氏体铁素体束的宽度通常比相同温度下形成的珠光体铁素体片大，其亚结构为位错，位错密度较高，可形成缠结。

渗碳体的形态取决于奥氏体的碳含量，碳含量低时，渗碳体沿条间呈不连续的粒状或链珠状分布，随钢碳含量的增加，上贝氏体亚基元变薄，渗碳体量增多，并由粒状、链状过渡到短杆状甚至可分布在铁素体亚基元内。

形成温度：随形成温度的降低，α相变薄、变小，渗碳体也更细小和密集。

2、下贝氏体:1. 形成温度范围:下贝氏体大约在350℃-Ms之间形成，当碳含量很低时，其形成温度可能高于350℃与上贝氏体相似，下贝氏体也是由铁素体和碳化物组成的两相混合组碳含量低时呈板条状，碳含量高时呈透镜片状，碳含量中等时两种形在下贝氏体铁素体内部总有细微碳化物沉淀。

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。