贝氏体转变的影响因素(二).
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贝氏体转变的影响因素(二).
至较高温度。则先形成的马氏体及少量贝氏体可以使随 后的贝氏体转变速度加快。
金属材料与热处理
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冷却时在不同温度下停留的影响：
（1）在珠光体-贝氏体之间的亚稳区域进行等温停留会
加速随后温区停留， 形成部分上贝氏体后再冷至低温区域，则先形成的少量 贝氏体将会降低下贝氏体转变速度。
（3）先冷至低温形成少量马氏体或下贝氏体然后再升
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金属材料与热处理课程
贝氏体转变的影响因素（二）
主讲教师：张恩耀 西安航空职业技术学院
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贝氏体转变的影响因素（二）
应力的影响：拉应力能使贝氏体转变加速。 塑性变形的影响：塑性变形对贝氏体转变的影响较为复杂。
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冷却时在不同温度下停留的影响：
（1）在珠光体-贝氏体之间的亚稳区域进行等温停留会
加速随后温区停留， 形成部分上贝氏体后再冷至低温区域，则先形成的少量 贝氏体将会降低下贝氏体转变速度。
（3）先冷至低温形成少量马氏体或下贝氏体然后再升
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主讲教师：张恩耀 西安航空职业技术学院
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贝氏体转变的影响因素（二）
应力的影响：拉应力能使贝氏体转变加速。 塑性变形的影响：塑性变形对贝氏体转变的影响较为复杂。
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第5章 新2-4--贝氏体转变(2-4)
上贝氏体转变过程
上 贝 氏 体 转 变 过 程 观 察
当转变温度较低（350- 230℃) 时，铁素体在晶界或 晶内某些晶面上长成针状，由于碳原子扩散能力低, 其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一 定晶面上以断续碳化物小片的形式析出。
下贝氏体转变
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而 铁原子不扩散，晶格类型改变是通过切变实现的。
将减慢随后在更低温度的贝氏体转变。
3.在贝氏体区下部（或马氏体区停留），使奥氏体
部分的发生转变，将使随后在更高温度的贝氏体加 速。
影响贝氏体转变动力学的因素
(四)奥氏体冷却过程中在不同温度停留
第四节 贝氏体转变机理概述
一．切变机理
贝氏体转变的温度比马氏体要高，此时碳原子有一 定的扩散能力，因而当贝氏体中的铁素体在以切变 共格方式长大的同时，还伴随着碳原子的扩散和碳 化物从铁素体中脱熔沉淀的过程。
好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的 强化组织之一。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
2、贝氏体转变过程 贝氏体转变也是形
核和长大的过程。
发生贝氏体转变时, 首先在奥氏体中的 贫碳区形成铁素体 晶核，其含碳量介 于奥氏体与平衡铁 素体之间，为过饱 和铁素体。
当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从 奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变 宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条 间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上 。
火马氏体相近
贝氏体转变
1、贝氏体的组织形态及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为贝 上贝氏体 氏体类型组织，贝氏体 用符号B表示。
上 贝 氏 体 转 变 过 程 观 察
当转变温度较低（350- 230℃) 时，铁素体在晶界或 晶内某些晶面上长成针状，由于碳原子扩散能力低, 其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一 定晶面上以断续碳化物小片的形式析出。
下贝氏体转变
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而 铁原子不扩散，晶格类型改变是通过切变实现的。
将减慢随后在更低温度的贝氏体转变。
3.在贝氏体区下部（或马氏体区停留），使奥氏体
部分的发生转变，将使随后在更高温度的贝氏体加 速。
影响贝氏体转变动力学的因素
(四)奥氏体冷却过程中在不同温度停留
第四节 贝氏体转变机理概述
一．切变机理
贝氏体转变的温度比马氏体要高，此时碳原子有一 定的扩散能力，因而当贝氏体中的铁素体在以切变 共格方式长大的同时，还伴随着碳原子的扩散和碳 化物从铁素体中脱熔沉淀的过程。
好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的 强化组织之一。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
2、贝氏体转变过程 贝氏体转变也是形
核和长大的过程。
发生贝氏体转变时, 首先在奥氏体中的 贫碳区形成铁素体 晶核，其含碳量介 于奥氏体与平衡铁 素体之间，为过饱 和铁素体。
当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从 奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变 宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条 间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上 。
火马氏体相近
贝氏体转变
1、贝氏体的组织形态及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为贝 上贝氏体 氏体类型组织，贝氏体 用符号B表示。
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。
贝氏体转变
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
贝氏体转变
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
贝氏体实验报告
实验目的：1. 研究贝氏体转变过程及其影响因素。
2. 分析贝氏体转变的动力学特征。
3. 探讨贝氏体转变对材料性能的影响。
实验原理：贝氏体转变是金属热处理过程中的一种重要转变，其基本原理是在奥氏体化后，将钢加热至某一温度，保温一段时间，然后以适当的冷却速度冷却至室温，使奥氏体转变为贝氏体。
贝氏体转变过程包括形核和长大两个阶段，其动力学特征受温度、冷却速度、合金元素等因素的影响。
实验材料：实验材料为碳素钢，其化学成分如下（质量分数）：C：0.8%Si：0.2%Mn：0.5%P：0.02%S：0.01%实验设备：1. 高温炉2. 真空炉3. 冷却装置4. 显微镜5. X射线衍射仪6. 热分析仪实验步骤：1. 将碳素钢试样在高温炉中加热至奥氏体化温度（A3温度），保温一段时间。
2. 利用冷却装置将试样快速冷却至室温，制备贝氏体组织。
3. 利用显微镜观察贝氏体组织形态，并进行定量分析。
4. 利用X射线衍射仪分析贝氏体相组成。
5. 利用热分析仪研究贝氏体转变的动力学特征。
实验结果及分析：1. 贝氏体组织形态通过显微镜观察，发现贝氏体组织主要由板条状贝氏体和针状贝氏体组成。
板条状贝氏体呈平行排列，针状贝氏体呈发散状。
贝氏体组织形态与冷却速度有关，冷却速度越大，板条状贝氏体越明显。
2. 贝氏体相组成X射线衍射分析表明，贝氏体相主要由铁素体和渗碳体组成，其中铁素体为α-Fe，渗碳体为Fe3C。
3. 贝氏体转变动力学特征热分析结果表明，贝氏体转变的动力学曲线呈典型的贝氏体转变特征，可分为三个阶段：过冷奥氏体分解、贝氏体形核和贝氏体长大。
贝氏体转变速率受温度、冷却速度、合金元素等因素的影响。
4. 贝氏体转变对材料性能的影响贝氏体转变对材料性能的影响主要体现在以下方面：（1）硬度：贝氏体转变使材料硬度显著提高，提高幅度与贝氏体含量和形态有关。
（2）韧性：贝氏体转变对材料韧性影响不大，但针状贝氏体具有较好的韧性。
（3）耐磨性：贝氏体转变可提高材料的耐磨性，尤其是针状贝氏体。
贝氏体相变
3. 无碳化物贝氏体
在靠近 BS 的温度处形成，由平行
板条铁素体束及板条间未转变的富
碳奥氏体组成。
§5.3贝氏体转变的特点
（ 1 ）贝氏体转变速度比马氏体转变速 度慢得多。
（2）贝氏体转变的不完全性 等温温度降至某一温度时，奥氏体可 以全部转变为贝氏体； 等温温度即使降到很低的温度，仍不 能完全转变，仍有部分奥氏体残留下来。
随奥氏体化温度和保温时间的增加，贝 氏体转变速度先降后增。
（三）应力和塑性变形的影响 拉应力加快贝氏体转变。 在较高温度的形变使贝氏体转变 速度减慢；而在较低温度的形变却 使转变速度加快。
（四）冷却时在不同温度下停留的影响
图5-13 冷却时不同温度停留的三种情况
① 曲线1：在珠光体相变与贝氏体相 变之间的过冷奥氏体稳定区停留， 会加速随后的贝氏体转变速度。
贝氏体转变产物为 α 相与碳化物的两 相混合物，为非层片状组织。 α 相（即贝 氏体铁素体BF）形态类似于马氏体而不同 于珠光体中的铁素体。
3. 贝氏体转变通过形核及长大方式进行
贝氏体长大时，在平滑试样表面有浮凸现象发生，
这说明α -Fe可能按共格切变方式长大。
相变时C扩散重新分配，α 相长大速度受钢中C的
第五章 贝氏体相变
美国冶金学家 Edgar C. Bain
(Sept. 14, 1891 -- Nov. 27, 1971) United States Steel Corporation
贝氏体 -- Bainite
奥氏体：austenite 珠光体：pearlite 马氏体：martensite 贝氏体：bainite 铁素体：ferrite 渗碳体：cementite
6. 转变的晶体学特征
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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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。
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