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Chap5贝氏体相变和贝氏体
序言
贝茵等人于1930年首次发表了这种产物的光学金相照片。为了纪念Bain的功绩,将奥氏体中温转变产物命名为贝氏体。
。
1952年,在英国伯明翰大Chap5贝氏体相变和贝氏体
序言
贝茵等人于1930年首次发表了这种产物的光学金相照片。为了纪念Bain的功绩,将奥氏体中温转变产物命名为贝氏体。
。
1952年,。提出了贝氏体相变机制类似于马氏体相变的切变机制。
20世纪60年代末形成了两个贝氏体研究学派。
1、柯俊创始了贝氏体相变学说
1952年,,提出了贝氏体相变机制类似于马氏体相变的切变机制。他们认为,铁原子和置换原子是无扩散的切变,而间隙溶质原子是有扩散的。
这种学说被许多学者所继承,形成了“切变学派”。
2、“扩散学派”的形成
20世纪60年代末,。
他们认为:贝氏体转变是共析转变的变种。在贝氏体转变温度区间,热力学计算的相变驱动力不能满足切变所需要的能量水平。
,形成“扩散学派”。

贝氏体相变的基本特征
1、贝氏体相变的温度范围和C曲线
存在BS点
存在残余奥氏体(等温温度越靠近BS点,形成的贝氏体越少)
可以等温转变形成,也可以在一定冷却条件下连续转变形成
2、相变的扩散性
只有碳原子的扩散,合金元素(包括Fe)不扩散;
上贝氏体的相变速度取决于碳在FCC-Fe中的扩散,下贝氏体的相变速度取决于碳在BCC-Fe中的扩散
3、贝氏体相变有表面浮凸
表面浮凸
干涉图像
上贝氏体、下贝氏体相变均有表面浮凸现象
4、贝氏体相变产物
贝氏体本质上是铁素体和θ-渗碳体(或ε-碳化物)的混合组织。组织中常夹杂着残余奥氏体、马氏体等相。组成相较多,形态多变。
在较高温度区形成上贝氏体,在“鼻温”以下的较低温度区域形成下贝氏体。二者在组织上的主要区别,一是铁素体的形态差异,二是碳化物的形态和析出的位置不同。
随贝氏体形成温度下降,贝氏体中铁素体的碳含量升高。
SEM9Cr2钢的羽毛状上贝氏体(a)和示意图(b)
电镜下上贝氏体组织为一束大致平行分布的条状铁素体和分布于条间的断续条状碳化物的混合物。条状铁素体与板条马氏体束接近;
随碳含量升高,铁素体条增多而变薄,条间渗碳体数量增多,形态由粒状变为链珠状、短杆状,直至断续条状。
(2)下贝氏体
下贝氏体在贝氏体C曲线鼻温以下温度区间形成。对中高碳钢,形成温度为350ºC~Ms;
下贝氏体有经典下贝氏体、柱状贝氏体、准贝氏体等。
光学显微镜下呈黑色针状或片状,片之间有一定交角。
下贝氏体铁素体碳含量远高于平衡碳含量,亚结构为高密度位错,位错密度高于上贝氏体铁素体。
经典下贝氏体
SEMGCr15下贝氏体组织
23MnNiCrMo钢下贝氏体
柱状贝氏体
(3)实际钢中的贝氏体组织
实际钢中还经常出现贝氏体和马氏体的混和组织。
上贝氏体和低碳板条状马氏体形貌类似,但是上贝氏体中位错密度较马氏体为低。
高碳片状马氏体和下贝氏体的形貌类似,但前者的亚结构是孪晶,而在下贝氏体中很少见到孪晶。
23MnCrNiMo钢板条状马氏体和下贝氏体的混合组织
(5)贝氏体组织中的亚结构
贝氏体铁素体是由更小的“亚单元”组成。
亚单元通常在已经形成的铁素体端部附近形核,通过纵向伸长与增厚的方式长大。亚单元长大受阻时,再激发形核,在铁素体板条顶部的侧面(上贝氏体)或铁素体针的顶端(下贝氏体)形成新的亚单元核心。亚单元重复形核长大构成了贝氏体中铁素体的形核长大过程。
上贝氏体亚单元
下贝氏体亚单元
STMFe--
500nm
下贝氏体的精细亚结构
下贝氏体条片由亚片条组成,亚片条由亚单元组成。亚单元相互平行,近似于平行四边形
STMFe---
中碳Mn-Si钢贝氏体铁素体的亚片条HREM形貌:a)明场像,b)暗场像
较高密度的位错亚结构
贝氏体中的位错密度不如马氏体中那样高,但也有较高密度的位错亚结构。有的认为贝氏体亚单元内部有较高密度的位错,ρ=1010cm-2。

经典的贝氏体形成过程示意图
(1)孕育期的预相变