贝氏体

贝氏体是一种板状微观结构，在 125–550 °C 的温度下（取决于合金含量）在钢中形成。 首先由 E. S. Davenport 和 Edgar Bain 描述，它是当奥氏体（铁的面心立方晶体结构）冷却到不再热力学稳定于铁素体、渗碳体、 或铁素体和渗碳体。

贝氏体是一种精细的非层状结构，通常由渗碳体和富含位错的铁素体组成。 贝氏体中铁素体中的大密度位错和贝氏体片晶的细尺寸，使这种铁素体比正常情况下更硬。

奥氏体向贝氏体转变的温度范围 (125–550 °C) 介于珠光体和马氏体之间。 事实上，贝氏体起始温度没有基本的下限。 当在连续冷却过程中形成时，形成贝氏体的冷却速度比形成珠光体所需的冷却速度快，但比形成马氏体所需的冷却速度慢（在相同成分的钢中）。 大多数合金元素都会延缓贝氏体的形成，尽管碳在这方面最有效。 铝或钴是例外，因为它们可以加速奥氏体的分解并提高转变温度。

马氏体和贝氏体的微观结构乍一看非常相似，由低合金钢中聚集在一起的薄板组成。 这是两种微观结构共享其转变机制的许多方面的结果。 然而，确实存在需要透射电子显微镜才能看到的形态差异。 在光学显微镜下，贝氏体的显微组织比未回火的马氏体更暗，因为贝氏体具有更多的亚结构。

贝氏体的硬度可介于同等钢硬度下的珠光体和未回火马氏体之间。 事实上，它可以在等温或连续冷却过程中生产，这是一个很大的优势，因为这有助于生产大型部件，而无需添加过多的合金元素。 与马氏体钢不同，基于贝氏体的合金在转变后通常不需要进一步热处理以优化强度和韧性。

在大约 900°C 以上，典型的低碳钢完全由奥氏体组成，奥氏体是铁的高温相，具有立方密排晶体结构。 冷却时，它往往会转变成铁素体和渗碳体相的混合物，具体取决于确切的化学成分。 共析成分的钢在平衡条件下会转变成珠光体——铁素体和渗碳体 (Fe3C) 的交错混合物。 除了相图所示的热力学考虑外，钢中的相变还受到化学动力学的严重影响。 这是因为在典型的加工条件下，铁原子的扩散在大约 600°C 以下变得困难。 因此，当原子迁移率受限时，会出现复杂的微结构阵列。 这导致受冷却速率强烈影响的钢微观结构的复杂性。 这可以通过连续冷却转化 (CCT) 图来说明，该图绘制了当样品以特定速率冷却时形成相所需的时间，从而显示了时间-温度空间中的区域，从中可以推断出预期的相分数 给定的热循环。

如果钢在升高的温度下缓慢冷却或等温转变，获得的微观结构将更接近平衡，包含例如异质铁素体、渗碳体和珠光体。