贝氏体组织形貌分析

下贝氏体是在贝氏体相变温度区的下部（贝氏体等温转变曲线鼻温以下）形成的，呈单个条片状，条片间经常互相呈交角相遇。如图6-8a所示，60Si2CrV钢的下贝氏体组织为黑色片状，与回火马氏体相似。在扫描电镜下观察时，贝氏体片中由许多亚片条组成，如图6-8b所示。

图6-8 60Si2CrV钢的下贝氏体组织

a）OM b）SEM

将有碳化物贝氏体在透射电镜下观察，可见片条内分布着碳化物，如图6-9所示。碳化物排列在片内，与片的长轴呈交角分布。如果在等温初期先形成ε-碳化物，经长时间等温，ε-碳化物将转变为θ-渗碳体，尤其在硅钢中易见到下贝氏体中存在ε-碳化物。由于下贝氏体由贝氏体铁素体和碳化物构成，因而极易被腐蚀，在金相显微镜下观察呈现黑色片状形貌。

准下贝氏体是无碳贝氏体，它不同于典型的下贝氏体，在它的铁素体内，按夹角排列的是残留奥氏体而不是碳化物。在准下贝氏体的铁素体片条内可以见到许多亚板条，它常在含硅钢中出现。延长等温时间，奥氏体薄膜将分解，析出碳化物，而成为经典的下贝氏体。下贝氏体是由贝氏体铁素体＋ε-碳化物＋残留奥氏体构成的整合组织。

图6-9 下贝氏体组织

a）23MnNiCrMo钢的下贝氏体（TEM） b）示意图

将9Cr2钢于1000℃奥氏体化，然后在300℃硝盐浴中等温得到下贝氏体组织，如图6-10所示，图6-10b是图6-10a中箭头所指处的放大照片，可见贝氏体呈针叶状或称为凸透镜状，其周围是残留奥氏体，下贝氏体在奥氏体晶内形核长大。从扫描电镜照片中可见，下贝氏体片被碳化物分割为许多亚片条（或亚单元），亚片条间分布着碳化物，这些片状碳化物与贝氏体片主轴方向的交角有大有小，并非为55°～60°。(www.xing528.com)

图6-10 高碳工具钢的下贝氏体组织（SEM）

贝氏体组织的形态复杂多样，书刊中的名称较多，如无碳贝氏体、上贝氏体、下贝氏体、羽毛状贝氏体、粒状贝氏体、板条状贝氏体、准下贝氏体、逆贝氏体、柱状贝氏体、特殊下贝氏体、正三角形贝氏体、N形贝氏体、蝴蝶形贝氏体等。贝氏体组织形态的多样性说明了贝氏体相变转变的过渡性和极其复杂性。

上贝氏体、下贝氏体是被广泛接受的传统的贝氏体分类，形态各异的贝氏体其实都是上贝氏体或下贝氏体的变态。贝氏体相变是自组织的，同一钢种在不同的热处理条件下，其系统可以转变为不同形貌的贝氏体组织。

钢中贝氏体的形貌还受转变温度、含碳量和合金元素等多种因素的影响。不同含碳量的铬钼钢具有不同的贝氏体形貌，低碳铬钼钢的贝氏体是条片状的无碳化物贝氏体或者粒状贝氏体；高碳铬钼钢则可以获得典型的羽毛状贝氏体和针状的下贝氏体。

条片状的贝氏体和板条状马氏体的形貌类似，但亚结构不同，如贝氏体中的位错密度较马氏体为低。高碳片状马氏体和针状下贝氏体的形貌类似，但马氏体的亚结构是孪晶＋极高密度的位错，而在下贝氏体中很少观测到孪晶，其亚结构主要由亚片条、亚单元组成。

无碳化物贝氏体和有碳化物贝氏体是贝氏体组织的两大类别。某些低碳合金钢和含有Si、Al合金元素的合金钢易于得到无碳化物贝氏体；而高碳钢和高碳铬钼钢易于获得有碳化物的贝氏体组织。

超低碳贝氏体是目前工业上迅速开发应用的组织，主要是通过细化贝氏体片条和亚单元来提高强度，但对组织名称的叫法不统一，如针状铁素体、板条贝氏体等，其实针状铁素体本质上就是贝氏体。超低碳贝氏体钢在控轧控冷条件下，由于冷却条件的差异，贝氏体铁素体呈现不同的形貌，有块状、针状、细片状、板条状、粒状等，其本质上均为无碳化物贝氏体。