【導(dǎo)讀】高硬度、高韌性、優(yōu)良的焊接性能。通過(guò)貝氏體組織與其他類(lèi)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，貝氏體鋼大規(guī)模的推廣使用能節(jié)約社會(huì)資源。減少環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)

　　

【正文】 直到 Ms 點(diǎn)以下，才開(kāi)始馬氏體轉(zhuǎn)變。到 Mf 點(diǎn)，馬氏體轉(zhuǎn)變完成，得到的組織為 M＋ T，若冷卻到 Ms 和Mf之間，則得到的組織為 M＋ T＋ Ar。 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。臨界冷卻速度降低不多；碳含量超過(guò) %后，臨界冷卻速度增高。 2. 奧氏體晶粒度 隨著奧氏體晶粒度尺寸的增大，臨界冷卻速度降低。奧氏體晶粒度對(duì)抑制珠光體轉(zhuǎn)變的臨界冷卻速度的影響較大。 3. 奧氏體化溫度 多數(shù)鋼在高溫加熱時(shí)，會(huì)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(guò)冷奧氏體的擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變和降低臨界冷卻速度。 4. 奧氏體中非金屬夾雜物和穩(wěn)定碳化物 硫化物、氧化物、氮化物及難溶入奧氏體的穩(wěn)定碳化物等都阻礙加熱保溫時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，而且在淬火時(shí)可以促使非馬氏體組織的形成 ，從而增大臨界冷卻速度。 CCT 曲線(xiàn)和 C 曲線(xiàn)的比較和應(yīng)用 將相同條件奧氏體化冷卻測(cè)得的共析鋼 CCT 曲線(xiàn)和 C 曲線(xiàn)疊加在一起，就得到圖，其中虛線(xiàn)為連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)。從圖中可以看出，連續(xù)冷卻時(shí)， 過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性增加，奧氏體完成珠光體轉(zhuǎn)變的溫度更低，時(shí)間更長(zhǎng)。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。另外在連續(xù)冷卻過(guò)程中，沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程，即得不到貝氏體組織，只有等溫冷卻才能得到。 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)能準(zhǔn)確地反映在不同冷卻速度下，轉(zhuǎn)變溫度、時(shí)間及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系，可直接用于制定 熱處理工藝規(guī)范，一般手冊(cè)中給出的 CCT曲線(xiàn)中除有曲線(xiàn)的形狀及位置外，給出某鋼的幾種不同冷卻速度時(shí)，所經(jīng)歷的各種轉(zhuǎn)變以及應(yīng)得到的組織和性能（硬度），還可以清楚地知道該鋼的臨界冷卻速度等。這是制定淬火方法和選擇淬火介質(zhì)的重要依據(jù)。另外，利用鋼件截面上各點(diǎn)的冷卻速度根據(jù)鋼的過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖方便地事先估計(jì)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。如圖 中， V1 相當(dāng)于爐冷（退火），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體。 V2和 V3 相當(dāng)于以不同速度的空冷（正火），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體和托氏體。 V4 相當(dāng)于油冷，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為托氏體、馬氏體和殘留奧氏體。 V5 相當(dāng)于水冷，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為馬氏體和殘留奧氏體。 和 CCT曲線(xiàn)相比， C 曲線(xiàn)更容易測(cè)定，并可以用其制定等溫退火、等溫淬火等熱處理工藝規(guī)范。目前 C 曲線(xiàn)的資料比較充分，而有關(guān) CCT 曲線(xiàn)則仍然缺乏，因此利用 C曲線(xiàn)估算連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能，仍具有重要的實(shí)際意義。 24 分鐘 小時(shí) 天 周 月圖4.. 共析鋼CCT曲線(xiàn)和C曲線(xiàn)比較圖 另外， C 曲線(xiàn)還為淬透性試驗(yàn)提供了一個(gè)良好的起點(diǎn)。但是，由于它是奧氏體進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，所以，它只能是一個(gè)粗略的指南。例如，關(guān)于提 高含鉬量的影響，圖 表示的是 %C， %Mo 鋼和 %C、 2%Mo 鋼的 TTT 曲線(xiàn)。含 %Mo的鋼在 550186。C大約 1秒鐘后就開(kāi)始轉(zhuǎn)變，而當(dāng) Mo 增 加到 2%時(shí)，整個(gè) C 曲線(xiàn)向上移，并且反應(yīng)大大減慢，以致鼻子溫度在 700186。C 以上，反應(yīng)在 4 分鐘后開(kāi)始，顯然，后一種鋼比含 %鉬的鋼淬透性大大提高了。 25 貝氏體貝氏體（b)圖4. 一種 含鉬鋼（a) 0. 2 %Mo (b )2 %Mo 26 五、高強(qiáng)度、高韌性貝氏體鋼的設(shè)計(jì) 鋼種設(shè)計(jì)的一般原則 鋼種設(shè)計(jì)原則，概括地說(shuō)，是用金屬科學(xué)和物 理冶金作理論指導(dǎo)，以針對(duì)性、繼承性和實(shí)踐性為工作方法，用最低廉的費(fèi)用設(shè)計(jì)制造出滿(mǎn)足性能要求的鋼種來(lái)。從鋼種設(shè)計(jì)的目的看是要滿(mǎn)足性能要求。因此，在設(shè)計(jì)工作中必須牢牢把握這一重要環(huán)節(jié)。通常，工業(yè)用鋼所要求的性能是多方面的，即以沒(méi)有特殊功能要求的高強(qiáng)度、高韌性鋼為例，它不僅要求滿(mǎn)足使用性能，還要求滿(mǎn)足工藝性能。比如，高強(qiáng)度、高韌性鋼往往切削加工困難，在使用性能中，高強(qiáng)度和高韌性往往有矛盾，特別是超高強(qiáng)度鋼，要滿(mǎn)足高韌性要求往往有困難。因此，新鋼種設(shè)計(jì)要求緊緊抓住使用性能，這便是設(shè)計(jì)的針對(duì)性。為此，設(shè)計(jì)者必須深入了 解所需設(shè)計(jì)的鋼的用途，所要制造零件的具體工作條件及由此而提出的性能要求，經(jīng)過(guò)細(xì)致的理論分析，分清要求性能的主次并由此找出解決性能間存在矛盾的方法，作出對(duì)各種性能的初步定量估計(jì)。設(shè)計(jì)者必須經(jīng)常意識(shí)到：沒(méi)有最佳性能的鋼，所設(shè)計(jì)的是滿(mǎn)足性能要求的最便宜的鋼；沒(méi)有使用性能的具體要求，鋼種設(shè)計(jì)便失去了意義。在國(guó)家金屬材料標(biāo)準(zhǔn)中，列出了許多類(lèi)別的鋼的牌號(hào)，它們所能保證的基本性能和可供選擇的用途，這是根據(jù)工作條件大體相同、性能要求大體相近的某些零件長(zhǎng)時(shí)間使用所積累經(jīng)驗(yàn)的概括，為鋼材選用提供的參考依據(jù)。選用現(xiàn)有鋼材自然較設(shè) 計(jì)、制造新鋼種為便宜、方便，但在選用時(shí)應(yīng)注意到，必須根據(jù)零件的工作條件對(duì)所選用的鋼作全面的合理性估量。 鋼種設(shè)計(jì)是根據(jù)一定產(chǎn)品的一定零件的制造需求提出來(lái)的，而這一產(chǎn)品和零件在多數(shù)情況下是現(xiàn)有的，或有類(lèi)同、可比擬的，因?yàn)槿魏涡庐a(chǎn)品的設(shè)計(jì)總是在現(xiàn)有產(chǎn)品或前人工作積累基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此，在所需鋼種設(shè)計(jì)時(shí)，總是有前人工作提供的理論和實(shí)踐可資利用的。比如，在航空工業(yè)中過(guò)去多用 30CrMnSi 鋼以制造薄壁管材或板材、以焊接或其它成形加工方式制成形狀復(fù)雜的構(gòu)件，由于該鋼需要淬油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。因此，設(shè)計(jì)了不需淬油強(qiáng)化的高強(qiáng)度貝氏體鋼 18Mn2CrMoB 鋼以代替 30CrMnSi鋼。顯然，這一貝氏體鋼的設(shè)計(jì)是針對(duì) 30CrMnSi 鋼的熱處理工藝性能不能滿(mǎn)足飛機(jī)薄壁復(fù)雜構(gòu)件的制造而進(jìn)行的，這是設(shè)計(jì)的針對(duì)性。這一鋼的設(shè)計(jì)是以 50 年代后期伊爾文等人提出的用 %Mo－ B 的合金元素配合可獲得高貝氏體淬透性的低碳貝氏體鋼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，和原 30CrMnSi 鋼制構(gòu)件所需保證的力學(xué)性能二者的結(jié)合為依據(jù)的，這是對(duì)前人工作的繼承和發(fā)展。這一例證還說(shuō)明，為了繼承前人的工作成果，設(shè)計(jì)者必有注 意信息工作，注意對(duì)資料的搜集、整理、分析，用對(duì)比研究的方法，從中獵取有益的啟示和尋求合理的解決矛盾、制定方案的途徑。 所謂實(shí)踐性是指從提出問(wèn)題、提出設(shè)計(jì)任務(wù)、針對(duì)問(wèn)題作調(diào)查研究開(kāi)始，經(jīng)過(guò)資料工作，理論分析，實(shí)驗(yàn)工作方案的擬定和論證，實(shí)驗(yàn)工作及其結(jié)果的綜合分析，生產(chǎn)試制，直到產(chǎn)品定型的實(shí)踐過(guò)程，所設(shè)計(jì)的鋼能正常的用于生產(chǎn)后，設(shè)計(jì)任務(wù)才算是完成了；但是，任何新生事物在它出現(xiàn)后，必然會(huì)提出一些新的、有待研究解決的問(wèn)題，其中有有關(guān)生產(chǎn)實(shí)踐的，也有有關(guān)理論分析的。比如，在熱鍛模鋼 3Cr3Mo3VNb 鋼的設(shè)計(jì)工作中，為 了使鋼具有良好的回火二次硬化效應(yīng)，一是加入較多的鉬，適量加入釩和鈮；二是用等溫淬火以獲得部分貝氏體。從鍛造不銹耐熱鋼的使用效果看，它是優(yōu)于原用鋼 27 種的，即設(shè)計(jì)滿(mǎn)足使用性能要求。但是，發(fā)現(xiàn)鋼有嚴(yán)重的貝氏體脆性和在高溫長(zhǎng)時(shí)間使用后的脆化。為此，要求對(duì)鋼進(jìn)行更深入的理論研究，因而研究了貝氏體的轉(zhuǎn)變機(jī)制及其脆性發(fā)生的原因，貝氏體在回火過(guò)程中的相和組織變化，和鋼在回火的高溫階段脆性發(fā)生的原因等。據(jù)此提出了這一鋼從冶煉到熱處理，以及在生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)注意或改進(jìn)的事宜。這些工作應(yīng)該也是鋼種設(shè)計(jì)工作的一部分。 鋼種設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ) 是金屬科學(xué)和物理冶金。前人在這方面做過(guò)許多工作。從 60年代后期的工作看，是根據(jù)化學(xué)元素周期表討論鋼中組元間的相互作用到形成合金相；根據(jù)合金相圖討論合金成分、溫度對(duì)合金相生成、相對(duì)量及由此而來(lái)的組織的控制；由于以鐵和碳作為基本組元的鋼有固態(tài)相變，它的過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)對(duì)于生成不同類(lèi)別、不同組織形態(tài)的鋼有著重要的指導(dǎo)意義，因而以等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)為依據(jù)、設(shè)計(jì)具有不同組織類(lèi)型的鋼受到極大的重視；對(duì)于回火，主要是研究回火的第四階段、復(fù)雜合金鋼中的碳化物轉(zhuǎn)化過(guò)程及其對(duì)性能的影響。比如，以鐵和碳為基本組元的鋼，它的各 種類(lèi)別和不同形態(tài)的組織是從過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變而來(lái)的，因此，加入鋼中的合金元素必須能固溶入奧氏體中以改變過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)，而鋼的熱處理過(guò)程首先是奧氏體化。因此，加入鋼中的合金元素主要是同鐵在周期表中位置相近、并同屬于過(guò)渡金屬的一些元 Ⅲ A Ⅳ A Ⅴ A Ⅵ A Ⅶ A Ⅷ Ⅰ B Ⅱ B Ⅲ B Ⅳ B Ⅴ B Ⅵ B 2 B C N 3 Al Si P S 4 Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu As 5 Nb Mo Sn Sb 6 La W 表 常用合金元素在周期表中位置 素，和位置在碳附近、并有較碳金屬性為強(qiáng)的一些元素，如表 中所示。表中，框內(nèi)的是位置在鐵和碳附近的常用合金元素，框外的從 Ⅳ B 到Ⅵ B 族元素是導(dǎo)致回火脆性的雜技元素，Ⅲ A 的鑭族元素則是有效治療這一脆性的合金元素。在 60 年代以前，前人便以總結(jié)出一些合金元素同鐵和碳在周期表中的關(guān)系位置與其間的相互作用的規(guī)律，如合金元素在 α 鐵或γ鐵中的固溶度，同碳形成碳化物的傾向，以及如何應(yīng)用合金以改變鐵碳合金相圖及過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)圖 式，以獲得某種組織、改善某種性能等。 鋼是以鐵碳合金為基礎(chǔ)的，碳是鋼中最主要的合金元素。因此，在研究合金元素在鋼中的作用時(shí)，應(yīng)以鐵－碳合金相圖為依據(jù)。圖 是鐵碳合金相圖。 28 圖5. 　 鐵碳合金相圖C（ %）溫度當(dāng)合金元素加入到鋼中時(shí)，首先是對(duì)鐵碳合金相圖產(chǎn)生影響。從周期表中可以看到，鋼中大多數(shù)合金元素是位置在表中鐵以左的過(guò)渡元素，它們與碳的關(guān)系位置較鐵為遠(yuǎn)，在鋼中是較鐵為強(qiáng)的碳化物形成元素，它們的存在將使鋼中的碳化物從滲碳體變?yōu)楹辖饾B碳體或合金碳化物，由于多種碳化物形成元素的 存在和碳原子的活潑性，還可能生成過(guò)渡型碳化物，不僅改變了碳化物的性質(zhì)，也可能影響過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變過(guò)程。從周期表中可以看到，位置鐵以左的合金元素、除錳外，均為具有體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)或密堆六方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的元素，因此，同鎳錳等元素相反，它們是使鐵碳合金相圖的 γ 相區(qū)縮小的合金元素。 如果將等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)加以分析，不難看出，如果在鋼中加入較多量的錳和鎳，還有鉻，并用淬冷的連續(xù)冷卻方法，將鋼的 Ms 點(diǎn)壓低到室溫以下，便有可能使奧氏體存在于室溫，得到奧氏體鋼；如果在鋼中加入一定量的碳，加入鉬、錳、鉻、鎳等多種少量的 合金元素使奧氏體復(fù)雜合金化、以延長(zhǎng)等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)的高溫和中溫轉(zhuǎn)變區(qū)的孕育期，使鋼在連續(xù)冷卻時(shí)能在較大冷卻速率范圍內(nèi)得到馬氏體，或者在稍高于 Ms點(diǎn)溫度等溫以獲得以下貝氏體為主的貝氏體，這就有了馬氏體鋼和等溫淬火貝氏體鋼；如果使鋼保持有較低碳量以使中溫轉(zhuǎn)變區(qū)不致顯著右移，但用 %Mo 或 %Mo+B 以使高溫轉(zhuǎn)變區(qū)顯著右移，使鋼在很寬的冷卻速率范圍內(nèi)獲得貝氏體，即鋼有高的貝氏體淬透性，在空冷等慢冷條件下可獲得貝氏體的貝氏體鋼；如果鋼中加入少量或微量的強(qiáng)碳化物形成元素，如釩、鈦、鈮等，并按形成 VC、 TiC 或 NbC 的配比適量加入碳，可在空冷條件下獲得在鐵素體基體中均勻分布有以相界面析出方式生成的合金碳化物質(zhì)點(diǎn)的低碳、微合金高強(qiáng)度鋼。這類(lèi)鋼由于分散分布的碳化物量不多，可以看成鐵素體鋼，當(dāng)然，從合金相圖中可以看到，位置在周期表中錳以左的鉻、鉬、鎢、釩、鈮、鈦等碳化物形成元素均為封閉鐵 —合金相圖和鐵 —碳合金相圖中 γ 相區(qū)的元素。如果加入適量鉻，或配合加入鉻、鎢、鉬等元素，在淬冷或慢冷條件下，均有可能獲得更為典型的鐵素體鋼。由此說(shuō)明，利用等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)可以設(shè)計(jì)出各種組織類(lèi)型的鋼種，轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)可以作為設(shè)計(jì)不同鋼種的依 據(jù)。 29 另外，自 60 年代以來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)將合金結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體化溫度從常規(guī)提高到 1100186。C以上有可能顯著提高鋼的韌性，并在 70 年代認(rèn)識(shí)到韌性提高的原因，是此時(shí)在條束馬氏體中條間生成了穩(wěn)定的殘余奧氏體薄膜，因而引起了對(duì)殘余奧氏體穩(wěn)定性及與此有關(guān)的奧氏體成分、數(shù)量、形態(tài)和分布等的研究，以及如何利用和控制這些因素以設(shè)計(jì)高強(qiáng)度、高韌性鋼的興趣，其中突出的例子是托馬斯的工作。他不僅分析了殘余奧氏體的各種穩(wěn)定性，有提高鋼的奧氏體化溫度以獲得穩(wěn)定奧氏體薄膜的條件，聯(lián)系回火馬氏體脆性以驗(yàn)證條束馬氏體條間奧氏體薄膜分解對(duì)韌性的嚴(yán) 重危害等，而且，他熔配了多種可能獲得高強(qiáng)度、高韌性的實(shí)驗(yàn)用鋼，其中包括含硅雙相鋼。看來(lái)，他一直在探索如何利用穩(wěn)定的奧氏體薄膜以創(chuàng)制高強(qiáng)度、高韌性鋼的有效途徑。 經(jīng)淬火以獲得馬氏體的鋼，必須回火以消除淬火狀態(tài)的應(yīng)力和脆性，并賦予或調(diào)節(jié)鋼的使用性能。對(duì)高強(qiáng)度、高韌性鋼來(lái)說(shuō)，回火是使鋼盡可能保持有馬氏體所具有的高強(qiáng)度條件下獲得高韌性。鋼在回火時(shí)不是隨著溫度的升高或時(shí)間的延長(zhǎng)而韌性不斷上升的，在低溫回火階段在回火馬氏體脆性，在高溫回火階段有回火脆性，有二次硬化效應(yīng)的合金度較高的鋼還有在回火第四階段的碳化物轉(zhuǎn)化引致的 脆性。因此，在鋼種設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮回火對(duì)鋼的性能的決定性意義，和如何消除或避免在回火過(guò)程的脆化。 根據(jù)研究，高強(qiáng)度、高韌性鋼的回火，應(yīng)選擇在回火的從馬氏體析出碳化物的、從細(xì)碳化物向 Fe3C 型碳化物轉(zhuǎn)化的低溫回火階段；一般說(shuō)來(lái)，這一溫度約為 200250186。C，此時(shí)，馬氏體的淬火應(yīng)力有了很大程度的消除，脆性有了很大程度的改善，而上述各類(lèi)在回火過(guò)程中出現(xiàn)的脆性則尚未發(fā)生。 貝氏體鋼和等溫淬火貝氏體鋼設(shè)計(jì) 貝氏體組織的獲得 高強(qiáng)度、高韌性貝氏體鋼包括低碳、低合金度的、以空冷或控制的連續(xù)冷卻以獲 得以粒狀貝氏體為主的、在連續(xù)冷卻過(guò)程中還有上、下貝氏體生成的貝氏體鋼，和中碳、低合金度的、在稍高于 Ms 點(diǎn)溫度等溫以獲得下貝氏體為主的、在等溫過(guò)程中還將有上貝氏體和塊狀貝氏體生成的等溫淬火貝氏體鋼。作為合金結(jié)構(gòu)鋼，在設(shè)計(jì)時(shí)所面臨的主要是獲得貝氏體組織和使鋼具有高強(qiáng)度和高韌性。 貝氏體組織的獲得，對(duì)于貝氏體鋼來(lái)說(shuō)，應(yīng)以過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)為依據(jù)。 3Cr3Mo3VNb 鋼不屬于貝氏體鋼或等溫淬火貝氏體鋼，它的等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)如圖 和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)如圖 所示。以此來(lái)討論有關(guān)貝氏體組織獲得的含義。 30 圖5. 等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)圖 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn) 圖 說(shuō)明，由于 3Cr3Mo3VNb 鋼中有多量的鉬和鉻，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)的高溫轉(zhuǎn)變區(qū)顯著右移；由于鋼中的碳量不夠高，由于在 1060186。C奧氏體化條件下，有少量碳以 NbC和 VC 的形式存在而未溶入奧氏體中，由于鋼中沒(méi)有鎳、錳等合金元素同鉻、鉬等配合加入，連續(xù)冷卻的中溫轉(zhuǎn)變區(qū)右移不顯著，因此，過(guò)冷奧氏體能在很寬的冷卻速率范圍內(nèi) 31 以連續(xù)冷卻方式通過(guò)貝氏體區(qū)以獲得貝氏體。如果實(shí)驗(yàn)用鋼 為低碳、低合金鋼，當(dāng)過(guò)冷奧氏體通過(guò)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)時(shí)，隨著溫度的降低，將先后生成粒狀貝氏體、上下貝氏體等貝氏體組織。但是， 3Cr3Mo3VNb 鋼為中碳鋼；鋼中鉻含量較高， Bs 溫度較低，當(dāng)這一鋼的過(guò)冷奧氏體通過(guò)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)時(shí)沒(méi)有粒狀貝氏體出現(xiàn)，隨著溫度的降低，先后生成上、下貝氏體，在慢冷條件下還將生成塊狀貝氏體。這便是用連續(xù)冷卻以獲得貝氏體的貝氏體鋼的組織獲得的設(shè)計(jì)依據(jù)。圖 說(shuō)明，由于 3Cr3Mo3VNb 鋼中有足夠高的鉬和鉻，碳含量屬于中碳鋼，等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)的高溫區(qū)顯著右移，中溫區(qū)也有一定程度和右移，如果將 鋼淬入稍高于 Ms 點(diǎn)溫度的槽浴中時(shí)，過(guò)冷奧氏體不致因冷卻較慢，在冷卻過(guò)程中發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，而是在等溫溫度作等溫轉(zhuǎn)變，即隨著等溫時(shí)間的增長(zhǎng)，過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變生成以下貝氏體為主的上、下貝氏體組織，這是鋼進(jìn)行等溫淬火的依據(jù)，也是淬火貝氏體鋼組織獲得的設(shè)計(jì)依據(jù)。 用端淬法以測(cè)定鋼的獲得馬氏體的淬透性，并用這樣測(cè)得的端淬淬透性帶作為評(píng)比、選用和設(shè)計(jì)制造合金結(jié)構(gòu)鋼的依據(jù)。利用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)與淬透性的關(guān)系來(lái)考察獲得貝氏體的條件時(shí)，圖 說(shuō)明，貝氏體生成是在低于馬氏體生成的一定冷卻速率范圍內(nèi)進(jìn)行的，即貝氏體轉(zhuǎn)變?cè)趦蓚€(gè)低于馬氏體轉(zhuǎn)變的臨界速率間的冷卻范圍內(nèi)進(jìn)行的。這兩個(gè)臨界速率，一個(gè)是同中溫區(qū)鼻部相切的、稍小于 24 秒的獲得馬氏體的臨界冷卻速率，另一個(gè)是同高溫區(qū)鼻部相切的、稍小于 5500 秒的不致轉(zhuǎn)變成高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的臨界冷卻速率。如果冷卻速率 =5500s,即冷卻很慢，或零件截面尺寸很大時(shí)，零件或零件心部的冷卻曲線(xiàn)將先通過(guò)高溫轉(zhuǎn)變區(qū)，在貝氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生前將先有高溫區(qū)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物生成，也就是鋼的獲得貝氏體的淬透性不足，冷卻到轉(zhuǎn)變終止后將得到高 溫區(qū)和中溫區(qū)先后轉(zhuǎn)變生成的混合組織。如果冷卻速率小于 24 秒時(shí)，比如為 5 秒，奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而得不到貝氏體。圖 表明，貝氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始的 Bs 線(xiàn)和轉(zhuǎn)變終止的 Bf 線(xiàn)都不是水平線(xiàn)，它們?cè)?Ms 點(diǎn)溫度處相交，因此，當(dāng)奧氏體以 24 秒的冷卻速率冷卻時(shí)，貝氏體生成量小于30%，越靠近中溫轉(zhuǎn)變區(qū)鼻部，即冷卻速率的秒數(shù)減小而冷速增大時(shí)，貝氏體生成量越少而馬氏體生成量越多。 從 Bf 線(xiàn)上標(biāo)注的貝氏體轉(zhuǎn)變量，從冷卻曲線(xiàn)上冷至室溫的硬度看，這一鋼在 300186。C以上貝氏體轉(zhuǎn)變終止，最大轉(zhuǎn)變量約稍大于 70%，即貝氏體轉(zhuǎn)變是不完全轉(zhuǎn)變 ；當(dāng)貝氏體轉(zhuǎn)變量超過(guò) 63%后，鋼的硬度明顯下降，看來(lái)，這是鋼在緩慢冷卻條件下，以鐵素體條作為基元的上、下貝氏體條束或條片束的轉(zhuǎn)變已經(jīng)結(jié)束，此時(shí)，貝氏體轉(zhuǎn)變量的增加是由于塊狀貝氏體生成 。 提高鋼的淬透性的合金元素可分為三類(lèi)：第一類(lèi)是錳、鎳、碳，還有鉻，這些