贝氏体组织结构学习课件

5.1贝氏体的组织结构

5.3贝氏体的组织结构5.1贝氏体的组织结构第一页，共三十七页。序言

贝氏体的组织结构较为复杂，这是由于贝氏体相变的中间过渡性造成的。半个多世纪的研究，发现钢中、有色金属合金中更多更复杂的贝氏体组织形貌。诸如粒状贝氏体，无碳贝氏体，准贝氏体，柱状贝氏体等，名称较多。第二页，共三十七页。贝氏体组织分类：按照有无碳化物分类：1）无碳化物贝氏体；2）有碳化物贝氏体；按照形成温度分类：1）上贝氏体；2）下贝氏体。按照组织形貌分类：1）粒状贝氏体；2）针状贝氏体；3）羽毛状贝氏体；4）N型贝氏体；5）柱状贝氏体；6）板条状贝氏体等；第三页，共三十七页。5.3.1上贝氏体上贝氏体是在贝氏体转变温度区的上部形成的，形貌各异，主要分为三种：1.无碳（化物）贝氏体2．粒状贝氏体3．羽毛状上贝氏体

第四页，共三十七页。上贝氏体组织示意图A.无碳贝氏体B.粒状贝氏体C.无碳贝氏体D.羽毛状上贝氏体第五页，共三十七页。1）．超低碳贝氏体组织超低碳贝氏体钢的贝氏体组织，OM超低碳贝氏体组织与板条状马氏体相似，从形貌上难以区分，需要TEM鉴别。第六页，共三十七页。2）无碳（化物）贝氏体当上贝氏体组织中只有贝氏体铁素体和残留奥氏体而不存在碳化物时，这种贝氏体就是无碳化物贝氏体，或称无碳贝氏体。这种贝氏体通常在低碳低合金钢中出现。第七页，共三十七页。无碳贝氏体中的铁素体板条平行排列，其尺寸及间距较宽，板条间是富碳奥氏体，或其冷却过程的产物。往往在如下情况时出现：

1.由于Si、Al不溶于渗碳体中，故延迟渗碳体的形成，因此，在硅钢和铝钢的上贝氏体中，常常在室温时还保留残余奥氏体，而不析出渗碳体，形成无碳贝氏体。2.在低碳合金钢中，形成贝氏体铁素体后，渗碳体尚未析出，贝氏体铁素体间仍为奥氏体，碳充分向奥氏体中扩散，使奥氏体趋于稳定而保留下来，形成无碳化物贝氏体。第八页，共三十七页。粒状贝氏体第九页，共三十七页。羽毛状上贝氏体羽毛状上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，组织形貌呈现羽毛状。

经典上贝氏体，OM第十页，共三十七页。高碳钢的羽毛状贝氏体组织，OMSEMGCr15钢的羽毛状贝氏体组织近年来发现的羽毛状贝氏体第十一页，共三十七页。5.3.2.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。下贝氏体有经典下贝氏体、柱状贝氏体、准贝氏体等。第十二页，共三十七页。60Si2CrV钢下贝氏体组织（a）OM和（b）SEM第十三页，共三十七页。.23MnNiCrMo钢下贝氏体

第十四页，共三十七页。SEMGCr15钢下贝氏体组织第十五页，共三十七页。柱状贝氏体第十六页，共三十七页。5.3.3.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有机结合的组织。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第十七页，共三十七页。23MnCrNiMo钢板条状马氏体和下贝氏体的相结合的整和组织

第十八页，共三十七页。5.3.4.贝氏体形态的多样性上、下贝氏体是各学派都接受的传统的贝氏体分类。其他贝氏体形态名称较多，诸如无碳贝氏体、粒状贝氏体、准贝氏体、逆贝氏体、柱状贝氏体、特殊下贝氏体、粒状组织等，以及近年来发现的类马氏体形貌的贝氏体，如正三角型贝氏体、“N”贝氏体、蝴蝶型贝氏体等。它们可能都是典型贝氏体的变态。贝氏体组织形态的多样性说明了贝氏体相变的极其复杂性。第十九页，共三十七页。5.3.5.贝氏体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。第二十页，共三十七页。SEM60Si2CrV钢下贝氏体片和内部的亚单元形貌第二十一页，共三十七页。图5—7贝氏体的亚单元示意图

a上贝氏体亚单元b.下贝氏体亚单元

第二十二页，共三十七页。STMFe-0.5C-3.3Mn上贝氏体中的亚结构500nm第二十三页，共三十七页。下贝氏体的精细亚结构

一般认为，下贝氏体片条由亚单元组成。对Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si钢的下贝氏体的观察表明，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。如图。采用隧道扫描显微镜，分析发现，在下贝氏体铁素体内部存在亚单元，如图。Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si钢的下贝氏体第二十四页，共三十七页。STMFe-1.0C-4.0Cr-2.0Si钢的下贝氏体的精细亚单元，亚单元为四边形。第二十五页，共三十七页。中碳Mn-Si钢贝氏体铁素体的亚片条，高分辨电镜（HREM)形貌。A)明场像，b)暗场像孪晶亚单元也是四边形第二十六页，共三十七页。贝氏体中的孪晶近年来有些学者发现，贝氏体铁素体片条由5～30nm细小孪晶组成，贝氏体铁素体亚片条就是细小的精细孪晶，各亚片条之间存在孪晶关系。第二十七页，共三十七页。孪晶的发现对切变学派是惊喜，对于扩散学派是个震惊。

扩散学派不承认贝氏体中存在孪晶。方鸿生认为：下贝氏体近似圆片状，由亚片条组成，亚片条又由亚单元组成，亚单元由更小的超亚单元组成。

第二十八页，共三十七页。Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr下贝氏体扫描隧道显微镜（STM）形貌：浮凸。第二十九页，共三十七页。Fe-0.2C-2.5Mn-1.5Si-0.6Cr下贝氏体的原子力显微镜（AFM)形貌：贝氏体亚单元浮凸。高度2～3nm,宽度约60～80nm.指出：浮凸为帐篷状。第三十页，共三十七页。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，如图5－11所示。有的认为贝氏体亚单元内部有较高密度的位错，ρ＝1010cm－2。铁素体的位错密度与温度的关系第三十一页，共三十七页。P20钢中下贝氏体的TEM像，较高密度的位错亚结构第三十二页，共三十七页。贝氏体铁素体与残留奥氏体的取向关系

贝氏体中往往存在残留奥氏体，在无碳化物贝氏体中，室温下还保留大量残余奥氏体，在粒状贝氏体中存在M/A岛，在条片状贝氏体铁素体间存在奥氏体薄膜。研究表明，贝氏体铁素体和奥氏体之间同时存在K-S关系和N-W关系。如图所示。第三十三页，共三十七页。具有K-S关系的贝氏体铁素体和奥氏体的高分辨点阵像像第三十四页，共三十七页。5.3.7贝氏体的本质和定义贝氏体本质上是贝氏体铁素体和θ－渗碳体（或ε－碳化物）的有机结合的整合组织。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，一是贝氏体铁素体的形态差异，二是碳化物的形态和析出的位置不同。

第三十五页，共三十七页。贝氏体的定义：

钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温过渡性转变产物，它以贝氏体铁素体为基体、同时可能存在渗碳体或ε－碳化物、残留奥氏体、马氏体等相，贝氏体铁素体由亚片条、亚单元、较高密度位错等亚结构组成，这种整合组织称为贝氏体。第三十六页，共三十七页。内容总结5.1贝氏体的组织结构。1.由于Si、Al不