【正文】 方能獲得所要求的使用性能，而淬油將導(dǎo)致嚴(yán) 重的、難于校正的變形發(fā)生。設(shè)計者必須經(jīng)常意識到：沒有最佳性能的鋼，所設(shè)計的是滿足性能要求的最便宜的鋼；沒有使用性能的具體要求，鋼種設(shè)計便失去了意義。通常，工業(yè)用鋼所要求的性能是多方面的，即以沒有特殊功能要求的高強(qiáng)度、高韌性鋼為例，它不僅要求滿足使用性能，還要求滿足工藝性能。C 以上，反應(yīng)在 4 分鐘后開始，顯然，后一種鋼比含 %鉬的鋼淬透性大大提高了。但是，由于它是奧氏體進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變的動力學(xué)曲線，所以，它只能是一個粗略的指南。 V5 相當(dāng)于水冷，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體和殘留奧氏體。另外，利用鋼件截面上各點(diǎn)的冷卻速度根據(jù)鋼的過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖方便地事先估計出熱處理后鋼件各部分的組織和硬度，為合理的選擇用鋼和進(jìn)行組織分析提供資料。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，等溫轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度大約是連續(xù)冷卻的 倍。 3. 奧氏體化溫度 多數(shù)鋼在高溫加熱時，會使奧氏體晶粒度增大，促使碳化物及其非金屬雜質(zhì)物溶入和奧氏體成分均勻化，將推遲過冷奧氏體的擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變和降低臨界冷卻速度。 影響臨界冷卻速度的因素有： 1. 碳含量 低碳鋼隨碳含量增高，臨界冷卻速度顯著降低；碳含量從 %增加約到 %C。冷卻速度小于 Vk`時，鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w， Vk`稱為下臨界冷卻速度。在某幾個特定的冷卻速度下，所得到的組織將發(fā)生突變，這些速度稱為臨界冷卻速度。將一組試樣加熱到奧氏體后，以不同冷卻速度連續(xù)冷卻，測出其奧氏體轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和終了點(diǎn)的溫度和時間，并在溫度－時間（對數(shù)）坐標(biāo)系中，分別連接不同冷卻速度的開始點(diǎn)和終了點(diǎn)，即可得到連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，也稱 CCT曲線。 22 過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 等溫轉(zhuǎn)變曲線反映的是過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的規(guī)律，可以直接用來指導(dǎo)等溫?zé)崽幚砉に嚨闹朴?。這應(yīng)該 是中溫轉(zhuǎn)變同高溫轉(zhuǎn)變在轉(zhuǎn)變動力學(xué)方面的重要區(qū)別。 復(fù)雜合金化的高強(qiáng)度鋼和高合金工具鋼通常有 如圖 （ d）所示的圖示。由于高溫區(qū)的升高和中溫轉(zhuǎn)變區(qū)的降低，兩個轉(zhuǎn)變區(qū)將分開。 低合金度的鎳鉻鋼和其它一些低合金鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線具有如圖 （ b） 所示的圖示。C 以上，在珠光體轉(zhuǎn)變發(fā)生后，由于珠光體轉(zhuǎn)變不致使未轉(zhuǎn)變奧氏體中的碳濃度增高，在經(jīng)較長時間孕育后，未轉(zhuǎn)變奧氏體中可能形成碳量極低的貧碳區(qū)域，貝氏體鐵素體有可能發(fā)生，即貝氏體轉(zhuǎn)變將繼珠光體轉(zhuǎn)變發(fā)生。C 時，鐵原子仍有足夠高的自擴(kuò)散能力，而此時形成的珠光體片層減薄，碳原子作較短距離的擴(kuò)散便足以使過冷奧氏體分解為鐵素體加滲碳體的片層狀珠光體一，因此，將優(yōu) 先發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。 但是兩種轉(zhuǎn)變又有其共性：它們在轉(zhuǎn)變前均有孕育期，轉(zhuǎn)變在一個時間范圍內(nèi)成核、成長，均屬于擴(kuò)散型相變。C 的 Ms 點(diǎn)溫度的 Bs 曲線，即貝氏體轉(zhuǎn)變開始線組成的。C到稍高于 400186。因而也將表現(xiàn)出它能成為一種有別于其它轉(zhuǎn)變的特性。故奧氏體晶粒尺寸大小對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響較小。 應(yīng)當(dāng)指出，合金元素只有溶入奧氏體后，才能增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，而未溶的合金化合物因有利于奧氏體的分解，則降低過冷奧氏體的穩(wěn)定性。在碳含量較低的鋼中較為明顯，但對轉(zhuǎn)變結(jié)束線的影響小。鉬是貝氏體鋼基本添加元素之一。 （ 3） 鉬和鎢的影響 鉬對珠光體轉(zhuǎn)變曲線有顯著推遲作用，對貝氏體轉(zhuǎn)變只有較小的影響。鉻對貝氏體轉(zhuǎn)變的推遲作用大于對珠光體轉(zhuǎn)變的推遲作用。而碳化物形成元素（如鉻、鉬、鎢、釩等）不僅使 C 曲線的位置發(fā)生變化，還改變 C 曲線的形狀。它表示非共析鋼在過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w前，有先共析相析出。C） 2. 貝氏體轉(zhuǎn)變――中 溫轉(zhuǎn)變（ 550186。C 以下的溫度，雖然驅(qū)動力足夠大，但原子的擴(kuò)散能力下降，此時的轉(zhuǎn)變速度主要受原子擴(kuò)散速度的制約，使轉(zhuǎn)變速度變慢。過冷奧氏體轉(zhuǎn)變速度隨溫度變化的規(guī)律，是由兩種因素造成的。孕育期的長短不一，在曲線的鼻尖處（ 550186。它表明了過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時間和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系。現(xiàn)以共析鋼為例討論過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變。 表 40Cr 鋼在不同冷卻條件下的力學(xué)性能 冷卻方式 б b/MPa б s/Mpa δ (%) Ψ (%) Ak/(J/cm2 ) 爐冷 574 289 22 61 空冷 678 387 80 油冷并經(jīng)200186。因此，利用某一冷卻速度區(qū)間就可以得到完全的貝氏體鋼。但是，由于貝氏體反應(yīng)和馬氏體反應(yīng)非常貼近，要得到完全的貝氏體組織，仍然是很困難的。即使采用等溫轉(zhuǎn)變，如果鐵素體反應(yīng)非常快，要得到貝氏體也有許多困難。因此，在高碳鋼中，從上貝氏體向下貝氏體的轉(zhuǎn)折，將在比低碳鋼高的溫度下進(jìn)行。C)=830270(%C)90(%Mn)37(%Ni)70(%Cr)83(%Mo) 碳濃度還以頗為復(fù)雜的方式，影響著上貝氏體向下貝氏體的轉(zhuǎn)折溫度。C下進(jìn)行的貝氏體轉(zhuǎn)變速度增加 6－ 7倍。 在較低溫度下實(shí)行部分的貝氏體轉(zhuǎn)變或部分的馬氏體轉(zhuǎn)變將會增加以后較高溫度進(jìn)行的貝氏體轉(zhuǎn)變的速度。C 下保溫 17分鐘，約有 36%的奧氏體轉(zhuǎn)變，接著轉(zhuǎn)移到 350186。C以上保溫一定時間后，由于有碳化物析出而可促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變。中碳鉻鎳硅鋼 隨著拉伸應(yīng)力的增加，鋼在 300186。 Si 的作用更弱。這種觀點(diǎn)的依據(jù)是上貝氏體和下貝氏體長大的激活能值是分別與 C 原子在奧氏體和在鐵素體中的擴(kuò)散激活能值相近的。所以說下貝氏體反應(yīng)特征部分像馬氏體。 由于在下貝氏體中觀察到的表面移動，對每個片來說似乎都是均勻的，這意味著它們是通 過切變類型反應(yīng)形成的。它在等溫時發(fā)生，從不發(fā)生轉(zhuǎn)變的孕育期開始，隨后轉(zhuǎn)變速度提高到最大值，然后又逐漸緩慢下來。鋼在這個溫度區(qū)間保溫，即使幾個月之后也不能完全轉(zhuǎn)變。第一，有一個意義明確的溫度 Bs，高于 Bs 溫度，將不能形成貝氏體。 14 形成貝氏體的反應(yīng)動力學(xué) 在普通碳素鋼中，要把貝氏體反應(yīng)與鐵素體和珠光體反應(yīng)分離開來，常常是困難的。兩種轉(zhuǎn)變過程均屬于半擴(kuò)散型相變。－ 60186。 鋼的碳含量愈高，形成的鐵素體中 C 的過飽和度就愈大；在某些含碳量接近共析成分的鋼中，大部分滲碳體沉淀于各個鐵素體板條內(nèi)部，形成所謂的共析鋼上貝氏體。 （一） 上貝氏體 上貝氏體的形成過程：首先在奧氏體晶界上形成鐵素體晶核，然后向晶內(nèi)沿一定方向成排長大。假如溫度 T1，在孕育期時間內(nèi)，過冷奧氏體中就發(fā)生了碳濃度的不均勻分布，即形成了貧碳區(qū)和富碳區(qū)，隨著時間的增長，貧碳區(qū)的碳濃度愈來愈低，如果此貧碳區(qū)的尺寸大 于臨界晶核，則此貧碳區(qū)便以非擴(kuò)散的切變形式轉(zhuǎn)變成過飽和的ａ固溶相。上、下貝氏體的相是通過切變形成，而碳化物則是通過擴(kuò)散形成。C 之間，而與碳和合金元素含量無關(guān)。至于低碳鋼是否出現(xiàn)下貝氏體組織則尚有不同的看法。貝氏體相變區(qū)有一個起始點(diǎn) Bs 和一個終結(jié)點(diǎn) Bf，它們的位置主要取決于鋼的化學(xué)成分（確切的說是與鋼的原始奧氏體化學(xué)成分有關(guān)）。 隨著轉(zhuǎn)變溫度的降低，貝氏體的性質(zhì)發(fā)生變化。C 有一很寬的溫度區(qū)間，此時即不形成珠光體也不形成馬氏體。 （ 2） 馬氏體的韌性 當(dāng)碳含量小于 %時，馬氏體具有高韌性；當(dāng)碳含量大于 %時，馬氏體韌性很低。 ③ 時效強(qiáng)化 室溫下碳原子即可通過產(chǎn)生偏聚而引起時效強(qiáng)化。因此，強(qiáng)化機(jī)制可能有幾種： （ 1） 替代式和填隙式固溶體； （ 2） 位錯強(qiáng)化，即加工硬化； （ 3） 細(xì)小的孿晶； （ 4） 晶粒尺寸； （ 5） C 原子的偏聚； （ 6） Fe 的碳化物析出。即如果鋼中不含碳，硬度就會大大降低。因此，上貝氏體的強(qiáng)度較低，塑性和韌性都很差 ，這種組織一般不適用于機(jī)械零件。這三方面的因素都使貝氏體的強(qiáng)度增加。由于貝氏體鐵素體中碳含量比較低， C 的固溶強(qiáng)化對強(qiáng)度所作用的貢獻(xiàn)要小得多。碳素鋼的抗拉強(qiáng)度與貝氏體中單位面積內(nèi)碳化物的數(shù)量 成正比。而貝氏體中鐵素體晶粒大小則取決于鋼的化學(xué)成分和貝氏體形成溫度，尤其是貝氏體形成溫度。相鄰的馬氏體片一般互不平行，而是呈一定角度排列。所以板條馬氏體也稱為位錯馬氏體。影響馬氏體形態(tài)的主要因素是奧氏體的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 圖 下貝氏體 （二）馬氏體組織 馬氏體的組織形態(tài)與鋼的成分、原始奧氏體晶粒的大小以及形成條件有關(guān)。 圖 上貝氏體組織 2. 下貝氏體組織 下 貝氏體組織也是兩相組織，由鐵素體和碳化物組成。它們均應(yīng)屬于以切應(yīng)力為主導(dǎo)因素的成核成長轉(zhuǎn)變機(jī)制生成的貝氏體，并可能與上貝氏體、下貝氏體鐵素體成長機(jī)制相似；只是由于作用應(yīng)力和先共析碳化物生成對貝氏體鐵素體的成核、成長過程產(chǎn)生了一定的影響，因而對貝氏體鐵素體的形態(tài)有了影響，成為組織形態(tài)不同于通常的或典型的上、下貝氏體的柱狀貝氏體和反常貝氏體。由于定義各類貝氏體時是為了便于識別和區(qū)分它們，它們的典型組織主要是突出形態(tài)的某些特殊性而不是共性， 因此，當(dāng)試圖根據(jù)各類貝氏體的共性來定義貝氏體是，發(fā)現(xiàn)根據(jù)顯微組織來尋求共性是很困難的。隨著轉(zhuǎn)變量的增加，當(dāng)切應(yīng)力消耗到不足以促進(jìn)貝氏體轉(zhuǎn)變繼續(xù)進(jìn)行時，轉(zhuǎn)變終止，具有轉(zhuǎn)變的不完全性。但是， 這些貝氏體都是以貝氏體鐵素體亞結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)基元的成核和成長形成的。在機(jī)械電子工業(yè)中，又以工程機(jī)械行業(yè)、農(nóng)機(jī)行業(yè)與食品機(jī)械行業(yè)、機(jī)械基礎(chǔ)件行業(yè)、汽車工業(yè) 、集裝箱行業(yè)、石化行業(yè)、船舶工業(yè)、鐵路行業(yè)等對鋼材的需求量增長較快，并且對鋼材的品質(zhì)要求也越來越高。 貝氏體鋼能用空冷等緩慢冷卻以獲得高強(qiáng)度，避免了鋼以淬火所造成的變形和裂紋等嚴(yán)重問題，避免了薄壁或形狀復(fù)雜零件在成形加工后的淬火、回火處理所帶來的生產(chǎn)困難，因此，它具有十分優(yōu)異的熱處理工藝性能。因?yàn)殇撌且环N應(yīng)用最廣泛的金屬材料，這主要是因?yàn)殇撃車?yán)格地按照技術(shù)工藝規(guī)范，較廉價地進(jìn)行大量生產(chǎn)。歷史證明，每一次重大新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，往往都依賴于材料的發(fā)展。 46 參考文獻(xiàn) 45 七、實(shí)驗(yàn) 43 貝氏體鋼在其它方面的應(yīng)用 41 貝氏體鋼應(yīng)用于制造汽車前軸 22 CCT 曲線和 C 曲線的比較和應(yīng)用 19 過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線 14 合金元素的作用 5 貝氏體的定義 貝氏體鋼大規(guī)模的推廣使用能節(jié)約社會資源。通過貝氏體組織與其他類型鋼的綜合性能的比較表明貝氏體鋼在實(shí)際應(yīng)用中可減少鋼材的使用量，提高鋼材使用壽命，節(jié)約熱處理費(fèi)用，降低成本。 4 一、 貝氏體的定義 5 貝氏體的分類 7 貝氏體與馬氏體組織形態(tài)的區(qū)別 12 貝氏體轉(zhuǎn)變機(jī)理 17 影響 C 曲線的因素 29 貝氏體組織的獲得 46 貝氏體組織的等溫生成 48 致謝 目前，能源、信息和材料已成為現(xiàn)代科技和現(xiàn)代文明的三大支柱，而在這三者之間，材料又是最重要的基礎(chǔ)。 其中鋼的研究是頗為重要的。鋼也許已形 成最龐大的一類常用合金。 隨著中國經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)發(fā)展，各工業(yè)部門對鋼材的需求顯著增加，特別是機(jī)械電子工業(yè)。 先概括出貝氏體轉(zhuǎn)變的一些共性：（ 1）貝氏體轉(zhuǎn)變是 過冷奧氏體在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)發(fā)生的轉(zhuǎn)變，貝氏體是過冷奧氏體中溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物；（ 2）貝氏體轉(zhuǎn)變有轉(zhuǎn)變前的孕育期，轉(zhuǎn)變速率以碳在奧氏體中的擴(kuò)散速率作為控制因素，屬于擴(kuò)散型相變；（ 3）貝氏體轉(zhuǎn)變以相變驅(qū)動力及由此而來的切應(yīng)力、碳原子在奧氏體中的擴(kuò)散和鐵原子的自擴(kuò)散三者作為支配因素；（ 4）貝氏體轉(zhuǎn)變過程主要是貝氏體鐵素體的成核和成長過程；（ 5）在等溫轉(zhuǎn)變曲線圖中，從等溫溫度看，隨著等溫溫度的降低，作為主導(dǎo)因素的來自相變驅(qū)動力的切應(yīng)力發(fā)生明顯的變化，因而在不同溫度范圍內(nèi)生成了不同形態(tài)的粒狀貝氏體、上貝氏體、和下貝氏體。從轉(zhuǎn)變機(jī)制看，應(yīng)屬于另一類。 貝氏體的分類 過去在命名貝氏體時，多以貝氏體的組織形態(tài)、或者說，光學(xué)顯微組織特征作為基礎(chǔ)的，突出的例子是粒狀貝氏體；上貝氏體、下貝氏體是以形成溫度來定義貝氏體的，但是，為了便于識別和區(qū)分各類貝氏體，對它們均賦予了一定的典型組織形態(tài)，通常是從組織形態(tài)來理解它們的性質(zhì)的。 至于柱狀貝氏體和反 常貝氏體，從一些資料看，在高壓下，即在大應(yīng)力作用下生成的柱狀貝氏體其貝氏體鐵素體為細(xì)密的分枝條束；過共析鋼中的反常貝氏體，除粗大的先共析碳化物外，貝氏體鐵素體呈條束狀。如圖 所示。如圖 所示。其形態(tài)主要分為兩大類，即板條馬 氏體和片狀馬氏體。顯微組織表現(xiàn)為一束束細(xì)條狀的組織，每束內(nèi)的條與條之間以小角度晶界分開，束與束之間有較大