热处理原理之贝氏体转变
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原理第8章贝氏体转变
实验结论与讨论
实验结论
通过对比实验结果和理论分析，得出 贝氏体转变的规律和特点，以及其对 材料性能的影响。
实验讨论
探讨实验中存在的误差和不足之处， 提出改进措施和建议，为进一步研究 贝氏体转变提供参考和借鉴。
05 贝氏体转变的应用前景
新材料开发
高强度材料
利用贝氏体转变过程中材料的强化机制，开发高强度、高韧性、 高耐磨性的新材料。
贝氏体呈现薄膜状或针状形态。
温度对贝氏体性能的影响
03
随着温度的升高，贝氏体的强度和韧性有所下降，但塑性和韧
性有所提高。
应力的影响
01
应力诱导贝氏体转变
在应力作用下，材料内部的位错密度增加，促进了贝氏体转变的进行。
02
应力对贝氏体组织形态的影响
在应力作用下，贝氏体的形态变得更加细小、均匀，有利于提高材料的
贝氏体转变（第八章）
目录
• 贝氏体转变概述 • 贝氏体转变的机理 • 贝氏体转变的影响因素 • 贝氏体转变的实验研究 • 贝氏体转变的应用前景 • 总结与展望
01 贝氏体转变概述
贝氏体的定义
贝氏体是钢在奥氏体化后，在特定的 温度范围内（通常是低于马氏体转变 温度）进行等温或连续冷却转变时形 成的一种相变产物。
合金元素对贝氏体性能的影响
合金元素可以通过改变贝氏体的微观结构和相组成来影响其性能，如提高强度、韧性和耐 腐蚀性等。
04 贝氏体转变的实验研究
实验方法与设备
实验材料
选择具有代表性的钢铁材料作为 实验材料，如碳钢、合金钢等。
实验设备
包括加热炉、显微镜、硬度计、热 分析仪等。
实验方法
采用不同的加热和冷却速率对实验 材料进行加热和冷却处理，观察并 记录贝氏体转变过程中的组织变化 和性能变化。
热处理原理之贝氏体转变
等 温
贫碳A区 ＋ 碳化物
过
程 中 转变为M
分解为B
在相变过程中铁和合金元素的原子都不发生扩散 32
贝氏体的形成
恩金假说能够解释
BS点的意义 BF的C%随温度变化而变化
恩金假说没有解释：B的形态变化和组织结构等问题
㈡ 柯俊B相变假说
根据相变理论,形成马氏体时系统自由能的变化为
G V G V S V G d
18
㈦ 低碳低合金钢中的BⅠ、BⅡ、BⅢ 日本的大森在研究低碳低合金高强钢时发现,在某些 钢中的贝氏体可以明显地分为三类,分别把这三类B 称 为 第 一 类 、 第 二 类 和 第 三 类 贝 氏 体 , 并 用 BⅠ 、 BⅡ、BⅢ分别表示.
BⅠ约在600～500℃之间形成,无碳化物析出；
19
BⅡ约在500～450℃之间形成,碳化物在F之间析出；
⑴ 形成温度范围 稍高于B上的形成温度
⑵ 组织形态 其组织是由F和 富碳的A组成.
15
F呈块状<由F针片组成>； 富碳的A呈条状,在F基体上 呈不连续分布. F的C%很低,接近平衡状态, 而A的C%却很高.
富碳A在随后的冷却过程中 可能发生三种不同的转变：
部分或全部分解为F和碳化物； 可能部分转变为孪晶片状M,形
29
7.4 贝氏体转变机理
说明BF的形成是M相变
BF与母相A之间保持第 二类共格关系并具有一 定的晶体学位向关系
B形成时在 光滑试样表 面产生浮凸
贝氏体
铁素体 低碳相
碳化物 高碳相
说明B相变过程中伴随有碳原子的扩散 30
因此,一般认为B相变是M相变加碳原子的扩散.
但为什么在MS点以上会有M相变发生,这是B转变机 制必须首先回答的问题.目前存在两种假说：恩金B 相变假说和柯俊B相变假说.
热处理原理及工艺马氏体贝氏体转变
二、马氏体的韧性
（1） 通常C%＜0.4%时 M具有较高的韧性，碳含 量越低，韧性越高； C%＞0.4%时，M的韧性 很低，变得硬而脆，即使 经低温回火韧性仍不高。
（2）除C%外，M的韧性与其亚结构有着密切的关系，在 相同的屈服极限的条件下，位错型M的韧性比孪晶M的韧 性高很多。
总结 马氏体的强度主要决定于马氏体的碳含量及组织结构
热处理原理及工艺
(9)
第五章 马氏体转变
§5－6 马氏体的性能
淬火得到马氏体是强化钢制工件的重要手段。 淬成马氏体后，虽然还要进行回火，但回火后所得的性 能在很大程度上仍决定于淬火所得的马氏体的性能。 对工模具，重要是硬度和耐磨性，对结构件，需要硬度、 强度与塑性、韧性的配合。
一、马氏体的硬度与强度 马氏体的硬度与屈服强度之间有很好的线性对应关系，
（包括自回火时的时效强化）， 马氏体的韧性主要取决于马氏体的亚结构，低碳的位错 型马氏体具有相当高的强度和良好的韧性，高碳的孪晶马 氏体具有高的强度，但是韧性很差。
三、马氏体相变塑性
• 金属及合金在相变过程中屈服强度显著下降，塑性显著增
加，这种现象称为相变塑性。
•马氏体的相变塑性：钢在马 氏体转变时也会产生相变塑性 现象，称为马氏体的相变塑性。 • Fe-15Cr-15Ni合金在不同温 度下进行拉伸，在Ms～Md温 度，延伸率有了明显升高，这 是形变诱发马氏体相变，马氏 Fe-15Cr-15Ni合金在的相变诱发塑性 体形成又诱发塑性所致。
四、马氏体的物理性能
1、比容 M组织的比容较大，M形成时比容的增大，造成钢淬
② 当C%超过0.4%后，由于碳原子靠得太近，相邻碳原 子所造成的应力场相互重迭，以致抵消而降低了强化 效应。
热处理之贝氏体转变
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× × 电镜形貌
这些小岛在高温下原是富碳的奥氏体区， 这些小岛在高温下原是富碳的奥氏体区，其后的转变可有 三种情况。 三种情况。 ①分解为铁素体和碳化物，形成珠光体； 分解为铁素体和碳化物，形成珠光体； ②部分发生马氏体转变，成为M-A;（最多见） 部分发生马氏体转变，成为 （最多见） ③全部成为富碳的奥氏体全部保留下来。 全部成为富碳的奥氏体全部保留下来。 研究认为，粒状贝氏体中铁素体的亚结构为位错， 研究认为，粒状贝氏体中铁素体的亚结构为位错，但其密 度不大。 度不大。 大多数结构钢，不管是连续冷却还是等温冷却， 大多数结构钢，不管是连续冷却还是等温冷却，只要冷 却过程控制在一定温度范围内，都可以形成粒状贝氏体。 却过程控制在一定温度范围内，都可以形成粒状贝氏体。
二、贝氏体的组织形态和亚结构
（一） 上贝氏体形态 ●上贝氏体在贝氏体转变区的上部温 度范围形成。 度范围形成。 形态：成束分布、 形态：成束分布、平行排列的铁素体 和夹于共间的断续的条状渗碳体的混 合物。 合物。在光学显微镜下可以观察到成 束排列的铁素体条自奥氏体晶界平行 伸向晶内，具有羽毛状特征， 伸向晶内，具有羽毛状特征，条间的 渗碳体分辨不清。 渗碳体分辨不清。
350 ~Ms 350℃~Ms
B下
4.贝氏体的性能与其形态特点 贝氏体的性能与其形态特点 贝氏体的性能与其形态
●上贝氏体：由于其中碳化物分布在铁素体片层间， 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。 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 下贝氏体：铁素体片细小且无方向性， 和度大，碳化物分布均匀，弥散度大，因而， 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。 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， 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。 以提高材料的强韧性。
热处理原理之贝氏体转变
贝氏体转变的应用实例
在钢铁工业中的应用
贝氏体转变在钢铁工业中广泛应用于提高材料的强度 、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。通过控制贝氏体转变过 程，可以优化钢铁材料的组织和性能，以满足不同工 程应用的需求。
例如，在汽车制造中，采用贝氏体转变处理的高强度钢 材能够显著提高汽车的安全性能和轻量化水平。
在有色金属中的应用
例如，在陶瓷刀具制造中，通过贝氏体转变处理，可以显著提高刀具的韧性和使用寿命，使其在切削 过程中保持锋利且不易崩刃。
THANKS
谢谢您的观看
氏体转变的有效控制。
应力的控制
应力状态对贝氏体转变也有一定影响。在热处理过程 中施加应力可以改变材料的热膨胀和收缩行为，从而 影响贝氏体的相变过程和组织结构。
在某些情况下，施加适当的应力可以促进贝氏体转变 的进行，提高材料的机械性能。然而，应力的引入也 可能导致材料变形或开裂，因此应谨慎控制。
05
04
贝氏体转变的控制方法
温度控制
温度是影响贝氏体转变的重要因素。 通过控制加热和冷却温度，可以调节 贝氏体的形貌、相组成和机械性能。
VS
加热温度决定了奥氏体化的程度，而 冷却温度则决定了贝氏体的相变行为 。通过精确控制温度，可以实现贝氏 体转变的优化控制。
时间控制
时间控制也是贝氏体转变的重要参数。加热和冷却时间对贝氏体的形成和转变有显著影响。
有色金属如铜、铝、钛等在贝氏体转 变过程中表现出良好的塑性和韧性， 使得它们在航空航天、石油化工、医 疗器械等领域得到广泛应用。
通过贝氏体转变处理，有色金属的耐 腐蚀性能和高温稳定性得到提高，为 各种极端环境下的应用提供了可靠的 材料保障。
在陶瓷材料中的应用
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性和耐高温等特性，但在断裂韧性和塑性方面存在不足。通过引入贝氏 体转变，可以改善陶瓷材料的韧性和延展性。
在钢铁工业中的应用
贝氏体转变在钢铁工业中广泛应用于提高材料的强度 、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。通过控制贝氏体转变过 程，可以优化钢铁材料的组织和性能，以满足不同工 程应用的需求。
例如，在汽车制造中，采用贝氏体转变处理的高强度钢 材能够显著提高汽车的安全性能和轻量化水平。
在有色金属中的应用
例如，在陶瓷刀具制造中，通过贝氏体转变处理，可以显著提高刀具的韧性和使用寿命，使其在切削 过程中保持锋利且不易崩刃。
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氏体转变的有效控制。
应力的控制
应力状态对贝氏体转变也有一定影响。在热处理过程 中施加应力可以改变材料的热膨胀和收缩行为，从而 影响贝氏体的相变过程和组织结构。
在某些情况下，施加适当的应力可以促进贝氏体转变 的进行，提高材料的机械性能。然而，应力的引入也 可能导致材料变形或开裂，因此应谨慎控制。
05
04
贝氏体转变的控制方法
温度控制
温度是影响贝氏体转变的重要因素。 通过控制加热和冷却温度，可以调节 贝氏体的形貌、相组成和机械性能。
VS
加热温度决定了奥氏体化的程度，而 冷却温度则决定了贝氏体的相变行为 。通过精确控制温度，可以实现贝氏 体转变的优化控制。
时间控制
时间控制也是贝氏体转变的重要参数。加热和冷却时间对贝氏体的形成和转变有显著影响。
有色金属如铜、铝、钛等在贝氏体转 变过程中表现出良好的塑性和韧性， 使得它们在航空航天、石油化工、医 疗器械等领域得到广泛应用。
通过贝氏体转变处理，有色金属的耐 腐蚀性能和高温稳定性得到提高，为 各种极端环境下的应用提供了可靠的 材料保障。
在陶瓷材料中的应用
陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性和耐高温等特性，但在断裂韧性和塑性方面存在不足。通过引入贝氏 体转变，可以改善陶瓷材料的韧性和延展性。
过冷奥氏体等温转变过程及产物-贝氏体转变
第三章钢的热处理
第2节奥氏体转变图
第3讲过冷奥氏体等温转变过程及产物
贝氏体转变
560～230℃
贝氏体型转变B
上贝氏体下贝氏体
共析钢的奥氏体等温转变图
贝氏体定义: 钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产物，它以贝氏体铁素体(bainitic ferrite, BF) 为基体，同时存在碳化物相的组织
贝氏体=贝氏体铁素体+碳化物
贝氏体铁素体：含碳量过饱和的铁素体
碳化物：包括θ-渗碳体或ε-碳化物
过冷奥氏体不同等温转变温度下, 贝氏体的形态不同
560 ~350 ℃形成
上贝氏体B上
350℃ ~Ms(230 ℃)形成
下贝氏体B下
上贝氏体560 ~350 ℃形成
组织特征：B上呈羽毛状
上贝氏体形成示意图
贝氏体组织的形成
形核+ 核长大
在奥氏体
晶界形成在平行的铁素体片层之间析出渗碳体
新相铁素体
上贝氏体的性能
硬度高：40~45HRC
塑、韧性差：铁素体片粗且平行分布，同时晶间有脆性的渗碳体
(a)光学显微镜照片
下贝氏体组织呈针叶状
下贝氏体的显微组织
Fe 3C 白色弥散分布于铁素体晶内
(b)扫描电子显微镜照片
组织特征：B 下呈针叶状
微观结构：由针叶状过饱和F 和弥散分布在其中的极细小的渗碳体
组成下贝氏体形成示意图
下贝氏体在350℃~Ms(230℃)阶段形成
第三章钢的热处理
性能：
硬度高~50HRC，强度高，耐磨性
好，塑性、韧性高
具有良好的综合力学性能
生产中“等温淬火”的目的就是为
了得到B下组织。
贝氏体转变[行业荟萃]
![贝氏体转变[行业荟萃]](https://img.taocdn.com/s3/m/53f8a8f19b6648d7c1c746bb.png)
贝氏体转变
行业借鉴
1
一.关于贝氏体的基本概念
1.什么是贝氏体：贝氏体是由F和Fe3C组成的非层片状组织。 常用符号B表示贝氏体。
★也把贝氏体描述成是条状（或片状）铁素体和碳 化物（有时还有残余奥氏体）组成的非层片状组织。
2.贝氏体 有哪些类
上贝氏体 下贝氏体
粒状贝氏体、无碳贝氏体、
反常贝氏体、柱状贝氏体
粒状或短条状且沿着与铁素体长轴成55°～65°碳化 物； 3）转变温度越低， F片越小，碳化物也越细小；
行业借鉴
19
（三）粒状贝氏体（B粒） 1.形成温度：大致在上贝氏体转变温区的上半部。 2.形态特征：较粗大的F块内有一些孤立的“小岛”，形态多
样，呈粒状或长条状，很不规则（图5-7、5-8）“小岛”的 组成物，原先是富碳的A区，转变后可能是：
行业借鉴
上贝氏体金相组织 500×
9
●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×
行业借鉴
10
3.形成时会产生表面浮凸；（V或∧形浮凸）
4.转变在中温区完成，约350～ 550℃，有Bs点和Bf点； 5.转变不完全性：转变不能进行到终了。
6.新相和母相存在一定的晶体学取向关系。
7.亚结构：位错。
由此可见：B转变即有某些P转变特征，又有某些M转变特
征。
行业借鉴
24
B的形成和形态见下示意图
行业借鉴
行业借鉴
17
6.下贝氏体形核部位
①在奥氏体晶界上 ②奥氏体晶粒内部
行业借鉴
1
一.关于贝氏体的基本概念
1.什么是贝氏体：贝氏体是由F和Fe3C组成的非层片状组织。 常用符号B表示贝氏体。
★也把贝氏体描述成是条状（或片状）铁素体和碳 化物（有时还有残余奥氏体）组成的非层片状组织。
2.贝氏体 有哪些类
上贝氏体 下贝氏体
粒状贝氏体、无碳贝氏体、
反常贝氏体、柱状贝氏体
粒状或短条状且沿着与铁素体长轴成55°～65°碳化 物； 3）转变温度越低， F片越小，碳化物也越细小；
行业借鉴
19
（三）粒状贝氏体（B粒） 1.形成温度：大致在上贝氏体转变温区的上半部。 2.形态特征：较粗大的F块内有一些孤立的“小岛”，形态多
样，呈粒状或长条状，很不规则（图5-7、5-8）“小岛”的 组成物，原先是富碳的A区，转变后可能是：
行业借鉴
上贝氏体金相组织 500×
9
●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×
行业借鉴
10
3.形成时会产生表面浮凸；（V或∧形浮凸）
4.转变在中温区完成，约350～ 550℃，有Bs点和Bf点； 5.转变不完全性：转变不能进行到终了。
6.新相和母相存在一定的晶体学取向关系。
7.亚结构：位错。
由此可见：B转变即有某些P转变特征，又有某些M转变特
征。
行业借鉴
24
B的形成和形态见下示意图
行业借鉴
行业借鉴
17
6.下贝氏体形核部位
①在奥氏体晶界上 ②奥氏体晶粒内部
42CrMo钢的贝氏体组织相变
是贝氏体形成的上限温度。该钢 *# %%& " 等温， 点为 ,$& " ， 采用 ,/& " 等温， 属于下贝氏体转变 区域， 依次进行了组织形貌的观察。 金相组织观察表明， 从 (# 到 *# 点， 不同等温 温度进行贝氏体相变， 得到不同形态的贝氏体组 织， 随着温度的降低依次得到： 无碳贝氏体!羽毛 状贝氏体!针状贝氏体。 无碳贝氏体是由粗大条片状贝氏体铁素体 ) 残留奥氏体构成的整合组织。无碳贝氏体中的铁 素体片条平行排列， 其尺寸及间距较宽， 片条间是 富碳奥氏体或其冷却过程的产物 （图 +1） ， 随着温 度的降低， 铁素体条片变薄， 但仍能贯穿整个晶粒 （图 +2） 。 羽毛状贝氏体是由板条状铁素体和条间分布 不连续碳化物所组成， 贝氏体铁素体条间的碳化 物是片状形态的细小的渗碳体。随着转变温度降 低， 板条状铁素体 （ (=） 也变薄， 位错密度提高， 碳 化物颗粒变小， 弥散度增加。
第 +% 卷第 # 期 +!!# 年 2 月
特殊钢
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X.DQ +% Q Y.Q # \;DH +!!# ・ +" ・
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3456 +
图 + 粗大无碳贝氏体形貌： （ 1）%%& " 等温 ,&& #（ ； 2）%$& " 等温 ’& # （ 1）1B#A?C9?84@5 1A %%& " =78 ,&& #； （ 2）1B#A?C9?84@5 1A %$& " =78 ’& # *789:7;75< 7= >718#? =8?? >1827@ 214@4A?：
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第七章 贝氏体转变
编辑ppt
1
为纪念美国著名冶 金 学 家 Bain ， 中 温 转变被命名为贝氏 体转变，转变所得 产物则被称为贝氏 体。
英 文 Bainite ， 用 B 表示
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2
7.1 贝氏体转变的基本特征
⑴ B转变有一个温度范围 ⑵ B转变产物是由α相与碳化物组成的非层片状机
械混合物 ⑶ B转变也是一个形核和长大过程 ⑷ B转变过程中只有碳原子的扩散 ⑸ B转变也能产生表面浮凸：M是N形，B为V形 ⑹ B中铁素体具有一定的惯习面，并与母相A之间
亚结构为位错，位错密度较高，能形成缠结。
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11
㈢ 下贝氏体 ⑴ 形成温度范围
一般在350℃～Ms之间的低温区。
⑵ 组织形态
与上贝氏体一样，下贝氏 体也是一种两相组织，由 α相与碳化物组成。
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12
α相的立体形态，呈片 状或透镜片状，在光学 显微镜下呈针状，与片 M相似。形核部位大多 在A晶界上，也有相当 数量位于A晶内。
亚结构：铁素体内有一定数量的位错。
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8
㈡ 上贝氏体
⑴ 形成温度范围
在B转变区的较高温度范围内形成，对于中、高碳 钢约在350～550℃范围内形成，所以上贝氏体也 称高温贝氏体。
⑵ 组织形态
上贝氏体是一种两相
组织，是由条状α相
与粒状和条状碳化物
组成的非层片状机械
混合物。
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9
成束的大致平行的α相板条，自A晶粒晶界的一侧 或两侧向A晶粒内部长大，粒状或条状渗碳体(有时 还有残余A)分布于α相板条之间，整体呈羽毛状。
随转变温度升高，转变的不完全程度增大：温度越高，
A与B之间的自由能差减小，从而使得转变的驱动力
减小；温度越高，越有利于碳原子的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ散而形成柯氏
气团，从而增强未转变A的热稳定性。
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4
珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征
内容 温度范围 转变上限温度 领先相
形核部位
转变时点阵切变 碳原子的扩散 铁及合金原子的扩散 等温转变完全性 转变产物
条之间为富碳的A。F板
条较宽、间距较大，随转
变温度下降，F板条变窄、
间距缩小。
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7
在F板条之间的富碳 A，在随后的冷却过 程中可能转变为P、 B、M或保持不变。 所以说无碳化物贝氏 体不能单独存在。
⑶ 晶体学特征及亚结构
无碳贝氏体形成时也具有浮凸效应，其铁素体的
惯习面为{111}γ，位向关系为K－S关系；
可能全部保留下来成为残余A。
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16
㈤ 反常贝氏体
可存在于过共析钢中 形 成 温 度 在 350℃ 稍 上 呈现F夹在两片渗碳体 中间的组织形态
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17
㈥ 柱状贝氏体 一般存在于高碳碳素钢或高碳中合金钢中 当温度处于下贝氏体形成温度范围时出现
F呈放射状，碳化物分布在F内部；
形成时不产生表面浮凸。
保持一定的晶体学位向关系（分歧重大）
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3
⑺ B转变的不完全性：一般不能进行到底；通常随转 变温度的升高，转变的不完全程度增大
B转变的不完全：一方面，B总是优先在A中贫碳区 形成，随着B转变量的增加，碳不断向A中扩散而使 得未转变A中的碳浓度越来越高，从而增加A的化学 稳定性而使B转变难于进行；另一方面，贝氏体的比 容比A大，产生一定的机械稳定化作用，也不利于B 转变的继续进行。
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18
㈦ 低碳低合金钢中的BⅠ、BⅡ、BⅢ
日本的大森在研究低碳低合金高强钢时发现，在某 些钢中的贝氏体可以明显地分为三类，分别把这三 类B称为第一类、第二类和第三类贝氏体，并用BⅠ、 BⅡ、BⅢ分别表示。
BⅠ约在600～500℃之间形成，无碳化物析出；
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19
BⅡ约在500～450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
⑴ 形成温度范围 稍高于B上的形成温度
⑵ 组织形态 其组织是由F和 富碳的A组成。
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15
F呈块状(由F针片组成)； 富碳的A呈条状，在F基体 上呈不连续分布。
F的C%很低，接近平衡状态， 而A的C%却很高。
富碳A在随后的冷却过程中 可能发生三种不同的转变：
部分或全部分解为F和碳化物；
可能部分转变为孪晶片状M， 形成“M－Aˊ”组织；
P转变
B转变
M转变
高温
中温
低温
A1 K或F
BS
MS
铁素体
A晶界
无 有 有 完全
B上在晶界 B下大多在晶内
有 有 无 视转变温度定
有 基本上无
无 不完全
α+Fe3C
α+Fe3C(ε)
编辑ppt
α′
5
7.2 贝氏体的组织形态和亚结构
由于BF和碳化物的形态与分布情况多变，使B显 微组织呈现为多种形态。据此，通常将B分为：
碳化物为Cem或ε-碳化物，碳化物呈细片状或颗粒 状，排列成行，约以55°～60°角度与B下的长轴 相交，并且仅分布在F片内部。
钢的化学成份、A晶粒度和均匀化程度，对B下的组
织形态影响较小。
编辑ppt
13
⑶ 晶体学特征及亚结构
B下中α相的惯习面比较复杂， 有人测得为{110}γ，有人测得 为{254}γ及{569}γ；
B下中α相与A之间的位向关系 为K－S关系；
亚结构：为位错，无孪晶；
B下形成时也会产生表面浮凸
现象，但形状与B上不同。B上
中浮凸大致平行，而B下中往
往相交呈“∧”形。
编辑ppt
14
㈣ 粒状贝氏体 主要存在于低、中碳合金钢中，以一定的速度连续 冷却获得，如正火、热轧后的空冷、焊缝的热影响 区等，后来的研究发现等温也可以形成。
编辑ppt
10
⑶ 影响B上组织形态的因素
碳含量：随碳含量的增加，B上中的α相板条更多、 更薄，渗碳体的形态由粒状、链球状转变为短杆 状，渗碳体数量增多，不但分布于α相之间，而 且可能分布于各α相内部。
形成温度：随形成温度的降低，α相变薄，渗碳 体更小，且更密集。
⑷ 晶体学特征及亚结构
F的惯习面为{111}γ，位向关系接近于K－S关系;
无碳化物贝氏体
粒状贝氏体
上贝氏体、下贝氏
贝
上贝氏体
体最常见，粒状贝
氏
体
反常贝氏体
氏体次之，其余的
下贝氏体
较为少见。
柱状贝氏体
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6
㈠ 无碳化物贝氏体
⑴ 形成温度范围 在B转变的最高温度范围内形成。
⑵ 组织形态
是一种单相组织，由大致
平行的F板条组成，F板条
自A晶界形成，成束地向
一侧晶粒内长大，在F板
BⅢ约在450℃～Ms之间形成，碳化物分布在F内部。
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20
7.3 贝氏体转变过程及其热力学分析
㈠ 贝氏体转变过程
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1
为纪念美国著名冶 金 学 家 Bain ， 中 温 转变被命名为贝氏 体转变，转变所得 产物则被称为贝氏 体。
英 文 Bainite ， 用 B 表示
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7.1 贝氏体转变的基本特征
⑴ B转变有一个温度范围 ⑵ B转变产物是由α相与碳化物组成的非层片状机
械混合物 ⑶ B转变也是一个形核和长大过程 ⑷ B转变过程中只有碳原子的扩散 ⑸ B转变也能产生表面浮凸：M是N形，B为V形 ⑹ B中铁素体具有一定的惯习面，并与母相A之间
亚结构为位错，位错密度较高，能形成缠结。
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11
㈢ 下贝氏体 ⑴ 形成温度范围
一般在350℃～Ms之间的低温区。
⑵ 组织形态
与上贝氏体一样，下贝氏 体也是一种两相组织，由 α相与碳化物组成。
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12
α相的立体形态，呈片 状或透镜片状，在光学 显微镜下呈针状，与片 M相似。形核部位大多 在A晶界上，也有相当 数量位于A晶内。
亚结构：铁素体内有一定数量的位错。
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8
㈡ 上贝氏体
⑴ 形成温度范围
在B转变区的较高温度范围内形成，对于中、高碳 钢约在350～550℃范围内形成，所以上贝氏体也 称高温贝氏体。
⑵ 组织形态
上贝氏体是一种两相
组织，是由条状α相
与粒状和条状碳化物
组成的非层片状机械
混合物。
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9
成束的大致平行的α相板条，自A晶粒晶界的一侧 或两侧向A晶粒内部长大，粒状或条状渗碳体(有时 还有残余A)分布于α相板条之间，整体呈羽毛状。
随转变温度升高，转变的不完全程度增大：温度越高，
A与B之间的自由能差减小，从而使得转变的驱动力
减小；温度越高，越有利于碳原子的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ散而形成柯氏
气团，从而增强未转变A的热稳定性。
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4
珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征
内容 温度范围 转变上限温度 领先相
形核部位
转变时点阵切变 碳原子的扩散 铁及合金原子的扩散 等温转变完全性 转变产物
条之间为富碳的A。F板
条较宽、间距较大，随转
变温度下降，F板条变窄、
间距缩小。
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7
在F板条之间的富碳 A，在随后的冷却过 程中可能转变为P、 B、M或保持不变。 所以说无碳化物贝氏 体不能单独存在。
⑶ 晶体学特征及亚结构
无碳贝氏体形成时也具有浮凸效应，其铁素体的
惯习面为{111}γ，位向关系为K－S关系；
可能全部保留下来成为残余A。
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㈤ 反常贝氏体
可存在于过共析钢中 形 成 温 度 在 350℃ 稍 上 呈现F夹在两片渗碳体 中间的组织形态
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㈥ 柱状贝氏体 一般存在于高碳碳素钢或高碳中合金钢中 当温度处于下贝氏体形成温度范围时出现
F呈放射状，碳化物分布在F内部；
形成时不产生表面浮凸。
保持一定的晶体学位向关系（分歧重大）
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3
⑺ B转变的不完全性：一般不能进行到底；通常随转 变温度的升高，转变的不完全程度增大
B转变的不完全：一方面，B总是优先在A中贫碳区 形成，随着B转变量的增加，碳不断向A中扩散而使 得未转变A中的碳浓度越来越高，从而增加A的化学 稳定性而使B转变难于进行；另一方面，贝氏体的比 容比A大，产生一定的机械稳定化作用，也不利于B 转变的继续进行。
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㈦ 低碳低合金钢中的BⅠ、BⅡ、BⅢ
日本的大森在研究低碳低合金高强钢时发现，在某 些钢中的贝氏体可以明显地分为三类，分别把这三 类B称为第一类、第二类和第三类贝氏体，并用BⅠ、 BⅡ、BⅢ分别表示。
BⅠ约在600～500℃之间形成，无碳化物析出；
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BⅡ约在500～450℃之间形成，碳化物在F之间析出；
⑴ 形成温度范围 稍高于B上的形成温度
⑵ 组织形态 其组织是由F和 富碳的A组成。
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F呈块状(由F针片组成)； 富碳的A呈条状，在F基体 上呈不连续分布。
F的C%很低，接近平衡状态， 而A的C%却很高。
富碳A在随后的冷却过程中 可能发生三种不同的转变：
部分或全部分解为F和碳化物；
可能部分转变为孪晶片状M， 形成“M－Aˊ”组织；
P转变
B转变
M转变
高温
中温
低温
A1 K或F
BS
MS
铁素体
A晶界
无 有 有 完全
B上在晶界 B下大多在晶内
有 有 无 视转变温度定
有 基本上无
无 不完全
α+Fe3C
α+Fe3C(ε)
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α′
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7.2 贝氏体的组织形态和亚结构
由于BF和碳化物的形态与分布情况多变，使B显 微组织呈现为多种形态。据此，通常将B分为：
碳化物为Cem或ε-碳化物，碳化物呈细片状或颗粒 状，排列成行，约以55°～60°角度与B下的长轴 相交，并且仅分布在F片内部。
钢的化学成份、A晶粒度和均匀化程度，对B下的组
织形态影响较小。
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⑶ 晶体学特征及亚结构
B下中α相的惯习面比较复杂， 有人测得为{110}γ，有人测得 为{254}γ及{569}γ；
B下中α相与A之间的位向关系 为K－S关系；
亚结构：为位错，无孪晶；
B下形成时也会产生表面浮凸
现象，但形状与B上不同。B上
中浮凸大致平行，而B下中往
往相交呈“∧”形。
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㈣ 粒状贝氏体 主要存在于低、中碳合金钢中，以一定的速度连续 冷却获得，如正火、热轧后的空冷、焊缝的热影响 区等，后来的研究发现等温也可以形成。
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⑶ 影响B上组织形态的因素
碳含量：随碳含量的增加，B上中的α相板条更多、 更薄，渗碳体的形态由粒状、链球状转变为短杆 状，渗碳体数量增多，不但分布于α相之间，而 且可能分布于各α相内部。
形成温度：随形成温度的降低，α相变薄，渗碳 体更小，且更密集。
⑷ 晶体学特征及亚结构
F的惯习面为{111}γ，位向关系接近于K－S关系;
无碳化物贝氏体
粒状贝氏体
上贝氏体、下贝氏
贝
上贝氏体
体最常见，粒状贝
氏
体
反常贝氏体
氏体次之，其余的
下贝氏体
较为少见。
柱状贝氏体
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㈠ 无碳化物贝氏体
⑴ 形成温度范围 在B转变的最高温度范围内形成。
⑵ 组织形态
是一种单相组织，由大致
平行的F板条组成，F板条
自A晶界形成，成束地向
一侧晶粒内长大，在F板
BⅢ约在450℃～Ms之间形成，碳化物分布在F内部。
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7.3 贝氏体转变过程及其热力学分析
㈠ 贝氏体转变过程