下贝氏体

在贝氏体转变区的较低温度范围内形成的、贝氏体铁素体和碳化物组成的混合组织

下贝氏体（lower bainite）下贝氏体是在贝氏体转变区的较低温度范围内形成的，它也是贝氏体铁素体和碳化物组成的混合组织。低碳（低合金）钢中下贝氏体铁素体的形态为板条状，大致平行排列，高碳钢中贝氏体铁素体呈片状，各片间有一定角度。下贝氏体的碳化物是沉淀在贝氏体铁素体内，并与铁素体片的长轴呈55°～60°角。下贝氏体具有较高的强度和韧性，因此应用较广。

组成过程

在贝氏体转变区域的低温范围形成的贝氏体被称为下贝氏体。下贝氏体大约在350℃以下形成。碳含量低时，下贝氏体的形成温度有可能高于350℃。

下贝氏体也是由铁素体与碳化物两相组成。但铁素体的形态及碳化物的分布均不同于上贝氏体。

下贝氏体铁素体的形态与马氏体很相似，亦与奥氏体碳含量有关。碳含量低时呈板条状（图1中5-6），碳含量高时虽透镜片状（图1中5-7），碳含量中等时两种形态兼有。与马氏体不同，下贝氏体铁素体中的亚结构为位错，不存在孪晶。Hehenlanll用光镜及电镜观察发现，下贝氏体铁素体片与条也是由亚基元所组成。通常这些亚基元都是沿一个平直的边形核，并以约60°的倾斜角向另一边发展，最后终止在一定位置，形成一个锯齿状边缘。

特征与形态

典型的下贝氏体是由含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉淀的碳化物组成的机械混合物。

下贝氏体的空间形态呈双凸透镜状，与试样磨面相交呈片状或针状；在光学显微镜下当转变量不多时，下贝氏体呈黑色针状或竹叶状，针与针之间呈一定角度。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度角取向平行排列。

下贝氏体也是一种两相组织，是由铁素体和碳化物组成。但铁素体的形态及碳化物的分布均不同于上贝氏体。

下贝氏体铁素体的形态与马氏体很相似，亦与奥氏体碳含量有关。含碳量低时呈板条状，含碳量高时呈透镜片状，碳含量中等时两种形态兼有。形核部位大多在奥氏体晶界上，也有相当数量位于奥氏体晶内。碳化物为渗碳体或ε-碳化物，碳化物呈极细的片状或颗粒状，排列成行，约以55～60°的角度与下贝氏体的长轴相交，并且仅分布在铁素体的内部。钢的化学成分，奥氏体晶粒大小和均匀化程度等对下贝氏体组织形态影响较小。

Hehemann用光镜及电镜观察发现，下贝氏体铁素体片与条也是由亚基元所组成。通常这些亚基元都是沿一个平直的边形核，并以约60°的倾斜角向另一边发展，最后终止在一定位置，形成锯齿状边缘。

下贝氏体铁素体的碳含量远高于平衡碳含量。要测出初形成的铁素体的碳含量是比较困难的因为铁素形成后立即可以通过析出碳化物而使碳含量下降。故实际测出的碳含量均较初形成时的碳含量低。

下贝氏体中的碳化物均匀分布在铁素内。由于碳化物极细，在光镜下无法分辨，故看到的是与回火马氏体极相似的黑色针状组织，但在电镜下可清晰看到碳化物呈短杆状，沿着与铁素体长轴成55°～60°角的方向整齐地排列着。

转变机理

转变温度继续降低，碳不仅在奥氏体中的扩散难以进行，在铁素体中的扩散亦受到限制。

随转变温度降低，转变驱动力增加，转变所得贝氏体铁素体的碳过饱和度也增加。此时碳在铁素体中尚能作短程扩散，并在一定的晶面上偏聚，进而在贝氏体铁素体内以碳化物的形式析出，从而形成在片状铁素体基体上析出与主轴呈一定交角排列碳化物的下贝氏体。转变温度越低，铁素体的过饱和度越高，形成的碳化物的弥散度也越高。

温淬火工艺

典型工艺示见图2。奥氏体化温度为Ac+（30～50）℃，略低于上贝氏体奥氏体化温度。采用部分奥氏体化等温淬火时，奥氏体化温度略低于Ac。奥氏体化时间也是取决于铸件壁厚。等温淬火温度视性能要求而定，一般为280～320℃，延长等温淬火保持时间可减少残余奥氏体和马氏体数量，改善性能。等温淬火后进行回火，可以促使残余奥氏体转变为下贝氏体，马氏体转变为回火马氏体。

上下性能区别

上贝氏体和下贝氏体的性能差别很大。上贝氏体因碳化物颗粒粗大，强化作用较小，特别因有片状铁素体存在，可能成为裂纹发展的通道，所以不仅抗拉强度低，而且抗冲击性也较差。

下贝氏体组织因转变温度较低，碳的扩散困难，故碳化物弥散度高，强化作用大。在一般情况下，下贝氏体的强度和未经回火的马氏体组织相近，而上贝氏体则和珠光体相近，下贝氏体的冲击韧性优于同等强度的马氏体。

由此可见，上贝氏体的性能是强度低，脆性大；下贝氏体的性能是强度和韧性都比较高。因此，常采用等温淬火来获得下贝氏体组织。但实际上截面较大的零件淬火，往往不可避免地会出现上贝氏体。

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