第五章 贝氏体转变

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 。
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§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。
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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
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等温转变量（曲线1）及奥氏体点阵常数（曲线2）
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与等温时间的关系
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§5-4 贝氏体转变过程

B下 组 织 示 意 图
(a)
G Cr 15 钢 的 B下 组 织
上海应用技术学院
(b) School of Mechanical and Automotive Engineering 材料工程系 11 Anhui Polytechnic University
（四）下贝氏体的形成机理
① BF大多在奥氏体晶粒内通过共格切变方式形成，形态为 透镜片状。 ② 与此同时，由于温度低，BF中碳的过饱和度很大。同时， 碳原子已不能越过 BF/A相界面扩散到奥氏体中去，所以 就在BF内部析出细小的碳化物。 ③ 随着BF中碳化物的析出，自由能进一步降低，以及比容降 低所导致的应变能下降，将使已形成的BF片进一步长大。 同时，在其侧面成一定角度也将形成新的下贝氏体铁素体 片。 可见，B下的转变速度受碳在铁素体中的扩散所控制。 School of 上海应用技术学院 材料工程系 Mechanical and Automotive Engineering 12 Anhui Polytechnic University
影响贝氏体相变动力学的因素
1）碳含量及合金元素
奥氏体中碳含量的增加，转变时需要扩散的原 子数量增加，转变速度下降。 除 Al 、 Co 外，合金元素都或多或少地降低贝氏 体转变速度，同时也使贝氏体转变的温度范围下降， 从而使珠光体与贝氏体转变的C曲线分开。
School of 上海应用技术学院 材料工程系
综上所述，不同形态贝氏体中的
铁素体都是通过切变机制形成的。只
是因为形成温度不同，使铁素体中碳 的脱溶以及碳化物的形成方式不同， 从而导致贝氏体的组织形态不同。
School of 上海应用技术学院 材料工程系
Mechanical and Automotive Engineering 17 Anhui Polytechnic University

B转变的台阶机制（Aaronson，Laaird等）
• 认为B浮凸与M转变的浮凸不同，是 由转变产物的体积效应引起的，而 非切变所致。 • B是非片层的共析反应产物，B转变 同 P 转变机理相同，两者的区别仅 在于后者是片层状。 • B中F的长大是按台阶机理进行，并 受C的扩散控制。
台阶的水平面为α－γ的半共格界面，界面两侧的α、 γ有一定的位向关系；台阶的端面（垂面）为非共格面， 其原子处于较高的能量状态，因此有较高的活动性，易 于实现迁移，使台阶侧向移动，从而导致台阶宽面向前 推进。
的。
（二）下贝氏体形貌
1.形成温度：在B转变区域的低温区，约350℃以下至MS。
2. 形态特征：片状 F 和其内部沉淀碳化物的组织。 K 均匀分
布在F内，由于K极细，在光学显微镜下无法分辨，看上
去是与回火 M 相似的黑色针状组织。电镜下，在电子显
微镜下可以观察到下贝氏体中碳化物的形态，它们细小、
弥散，呈粒状或短条状，沿着与铁素体长轴成55°~65° 角取向平行排列，见图7.51(b)。 3.表面浮凸：呈V或∧形。
B转变的切变机制
• 由柯俊和Cottrell提出（最早发现有浮 凸效应） • 认为B转变的浮凸与M相似，由于B转 变温度比M高，此时C尚有一定的扩散 能力，故当B中F在以切变共格方式长 大的同时，还伴随着C的扩散和K从F 中脱溶沉淀的过程，故转变过程的速 度受碳原子的扩散过程所控制，并且 依温度不同C自F中脱溶可以有以下几 种形式：
3.浮
凸：也可以在抛光表面引起针状浮凸。
粒状贝氏体转 变温度范围
B上 B下
粒状贝氏体 1000×
粒状贝氏体扫描 电镜形貌2500×
这些小岛在高温下原是富碳的奥氏体区，其后的转变可有

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。