上貝氏體：

　　上貝氏體是在貝氏體轉變溫度區的上部形成的，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，從形貌上難以區分，需要TEM鑒別

　　2)無碳(化物)貝氏體：

　　當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。

　　

 

　　

 

　　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，或其冷卻過程的產物。往往在如下情況時出現：

　　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碳化物所組成。

　　貝氏體鐵素體條間的碳化物是片狀形態的細小的滲碳體，組織形貌呈現羽毛狀。

　　

 

　　近年來發現的羽毛狀上貝

　　

 

　　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間形成。

　　下貝氏體有經典下貝氏體、柱狀貝氏體、準貝氏體等

　　

 

　　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：

　　實際鋼中還經常出現貝氏體和馬氏體的有機結合的組織。

　　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，但前者的亞結構是孿晶，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、下貝氏體是各學派都接受的傳統的貝氏體分類。

　　其他貝氏體形態名稱較多，諸如無碳貝氏體、粒狀貝氏體、準貝氏體、逆貝氏體、柱狀貝氏體、特殊下貝氏體、粒狀組織等，以及近年來發現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。

　　貝氏體組織形態的多樣性說明了貝氏體相變的極其復雜性。

　　貝氏體中的亞結構

　　氏體鐵素體是由更小的“亞單元”組成。

　　亞單元通常在已經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，再激發形核，在鐵素體板條頂部的側面(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。

　　亞單元重復形核長大構成了貝氏體中鐵素體的形核長大過程。

　　SEM 60Si2CrV鋼下貝氏體片和內部的亞單元形貌

　　

 

　　貝氏體的亞結構單元示意圖

　　

 

　　STM Fe-0.5C-3.3Mn上貝氏體中的亞結構

　　

 

　　下貝氏體的精細亞結構

　　一般認為，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，分析發現，在下貝氏體鐵素體內部存在亞單元，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

　　

 

　　

 

　　孿晶的發現對切變學派是驚喜，對于擴散學派是個震驚。擴散學派不承認貝氏體中存在孿晶。

　　方鴻生認為：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構

　　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構，如圖5-11所示。有的認為貝氏體亞單元內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系

　　P20鋼中下貝氏體的TEM像，較高密度的位錯亞結構

　　

 

　　貝氏體鐵素體與殘留奧氏體的取向關系

　　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關系和N-W關系。如圖所示。

　　具有K-S關系的貝氏體鐵素體和奧氏體的高分辨點陣像像

　　

 

　　貝氏體的本質和定義

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

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