上貝氏體：

　　上貝氏體是在貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的上部形成的，形貌各異，主要分為三種：

　　1.無碳(化物)貝氏體 2.粒狀貝氏體3.羽毛狀上貝氏體

　　

 

　　上貝氏體組織形態(tài)示意圖

　　a. 無碳貝氏體 b. 粒狀貝氏體 c，無碳貝氏體 d. 羽毛狀上貝氏體

　　

 

　　1)超低碳貝氏體：

　　

 

　　超低碳貝氏體鋼的貝氏體組織，OM

　　超低碳貝氏體組織與板條狀馬氏體相似，從形貌上難以區(qū)分，需要TEM鑒別

　　2)無碳(化物)貝氏體：

　　當(dāng)上貝氏體組織中只有貝氏體鐵素體和殘留奧氏體，而不存在碳化物時，這種貝氏體就是無碳化物貝氏體，或稱無碳貝氏體。這種貝氏體通常在低碳低合金鋼中出現(xiàn)。

　　

 

　　

 

　　無碳貝氏體中的鐵素體板條平行排列，其尺寸及間距較寬，板條間是富碳奧氏體，或其冷卻過程的產(chǎn)物。往往在如下情況時出現(xiàn)：

　　1.由于Si、Al不溶于滲碳體中，故延遲滲碳體的形成，因此，在硅鋼和鋁鋼的上貝氏體中，常常在室溫時還保留殘余奧氏體，而不析出滲碳體，形成無碳貝氏體。

　　2. 在低碳合金鋼中，形成貝氏體鐵素體后，滲碳體尚未析出，貝氏體鐵素體間仍為奧氏體，碳充分向奧氏體中擴散，使奧氏體趨于穩(wěn)定而保留下來，形成無碳化物貝氏體。

　　3)粒狀貝氏體：

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　4)羽毛狀上貝

　　羽毛狀上貝氏體是由板條狀鐵素體和條間分布不連續(xù)碳化物所組成。

　　貝氏體鐵素體條間的碳化物是片狀形態(tài)的細(xì)小的滲碳體，組織形貌呈現(xiàn)羽毛狀。

　　

 

　　近年來發(fā)現(xiàn)的羽毛狀上貝

　　

 

　　SEM GCr15鋼的羽毛狀貝氏體組織

　　

 

　　高碳鋼的羽毛狀貝氏體組織，OM

　　下貝氏體組織

　　下貝氏體在貝氏體C-曲線鼻溫以下溫度區(qū)間形成。

　　下貝氏體有經(jīng)典下貝氏體、柱狀貝氏體、準(zhǔn)貝氏體等

　　

 

　　60Si2CrV鋼下貝氏體組織(a)OM和(b)SEM

　　

 

　　23MnNiCrMo鋼下貝氏體

　　

 

　　

 

　　SEM GCr15鋼下貝氏體組織

　　

 

　　粒柱狀貝氏體

　　實際鋼中的貝氏體組織：

　　實際鋼中還經(jīng)常出現(xiàn)貝氏體和馬氏體的有機結(jié)合的組織。

　　上貝氏體和低碳板條狀馬氏體形貌類似，但是上貝氏體中位錯密度較馬氏體為低。

　　高碳片狀馬氏體和下貝氏體的形貌類似，但前者的亞結(jié)構(gòu)是孿晶，而在下貝氏體中很少見到孿晶 。

　　23MnCrNiMo鋼板條狀馬氏體和下貝氏體的相結(jié)合的整和組織

　　

 

　　

 

　　貝氏體組織形貌的多樣性

　　上、下貝氏體是各學(xué)派都接受的傳統(tǒng)的貝氏體分類。

　　其他貝氏體形態(tài)名稱較多，諸如無碳貝氏體、粒狀貝氏體、準(zhǔn)貝氏體、逆貝氏體、柱狀貝氏體、特殊下貝氏體、粒狀組織等，以及近年來發(fā)現(xiàn)的類馬氏體形貌的貝氏體，如正三角型貝氏體、“N”貝氏體、蝴蝶型貝氏體等。它們可能都是典型貝氏體的變態(tài)。

　　貝氏體組織形態(tài)的多樣性說明了貝氏體相變的極其復(fù)雜性。

　　貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)

　　氏體鐵素體是由更小的“亞單元”組成。

　　亞單元通常在已經(jīng)形成的鐵素體端部附近形核，通過縱向伸長與增厚的方式長大。

　　亞單元長大受阻時，再激發(fā)形核，在鐵素體板條頂部的側(cè)面(上貝氏體)或鐵素體針的頂端(下貝氏體)形成新的亞單元核心。

　　亞單元重復(fù)形核長大構(gòu)成了貝氏體中鐵素體的形核長大過程。

　　SEM 60Si2CrV鋼下貝氏體片和內(nèi)部的亞單元形貌

　　

 

　　貝氏體的亞結(jié)構(gòu)單元示意圖

　　

 

　　STM Fe-0.5C-3.3Mn上貝氏體中的亞結(jié)構(gòu)

　　

 

　　下貝氏體的精細(xì)亞結(jié)構(gòu)

　　一般認(rèn)為，下貝氏體片條由亞單元組成。對Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si鋼的下貝氏體的觀察表明，下貝氏體條片由亞片條組成，亞片條由亞單元組成。亞單元相互平行，近似于平行四邊形。如圖。采用隧道掃描顯微鏡，分析發(fā)現(xiàn)，在下貝氏體鐵素體內(nèi)部存在亞單元，如圖。

　　Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si鋼的下貝氏體

　　

 

　　STM Fe-1.0C-4.0Cr-2.0Si鋼的下貝氏體的精細(xì)亞單元 ，亞單元為四邊形

　　

 

　　中碳Mn-Si鋼貝氏體鐵素體的亞片條，高分辨電鏡(HREM)形貌。A)明場像，b)暗場像

　　

 

　　孿晶亞單元也是四邊形

　　貝氏體的孿晶

　　

 

　　

 

　　孿晶的發(fā)現(xiàn)對切變學(xué)派是驚喜，對于擴散學(xué)派是個震驚。擴散學(xué)派不承認(rèn)貝氏體中存在孿晶。

　　方鴻生認(rèn)為：下貝氏體近似圓片狀，由亞片條組成，亞片條又由亞單元組成，亞單元由更小的超亞單元組成。

　　Fe-1.0C-2.0Si-4.0Cr下貝氏體掃描隧道顯微鏡(STM)形貌：浮凸。

　　

 

　　Fe-0.2C-2.5Mn-1.5Si-0.6Cr下貝氏體的原子力顯微鏡(AFM)形貌：貝氏體亞單元浮凸。

　　

 

　　高度2～3nm,寬度約60～80nm.

　　指出：浮凸為帳篷狀。

　　較高密度的位錯亞結(jié)構(gòu)

　　貝氏體中的位錯密度不如馬氏體中那樣高，但也有較高密度的位錯亞結(jié)構(gòu)，如圖5-11所示。有的認(rèn)為貝氏體亞單元內(nèi)部有較高密度的位錯，ρ=1010cm-2。

　　

 

　　鐵素體的位錯密度與溫度的關(guān)系

　　P20鋼中下貝氏體的TEM像，較高密度的位錯亞結(jié)構(gòu)

　　

 

　　貝氏體鐵素體與殘留奧氏體的取向關(guān)系

　　貝氏體中往往存在殘留奧氏體，在無碳化物貝氏體中，室溫下還保留大量殘余奧氏體，在粒狀貝氏體中存在M/A島，在條片狀貝氏體鐵素體間存在奧氏體薄膜。

　　研究表明，貝氏體鐵素體和奧氏體之間同時存在K-S關(guān)系和N-W關(guān)系。如圖所示。

　　具有K-S關(guān)系的貝氏體鐵素體和奧氏體的高分辨點陣像像

　　

 

　　貝氏體的本質(zhì)和定義

　　貝氏體本質(zhì)上是貝氏體鐵素體和θ-滲碳體(或ε-碳化物)的有機結(jié)合的整合組織。組織中常夾雜著殘余奧氏體、馬氏體等相。組成相較多，形態(tài)多變。

　　在較高溫度區(qū)形成上貝氏體，在”鼻溫”以下的較低溫度區(qū)域形成下貝氏體。二者在組織上的主要區(qū)別，一是貝氏體鐵素體的形態(tài)差異，二是碳化物的形態(tài)和析出的位置不同。