下貝氏體

在貝氏體轉變區域的低温範圍形成的貝氏體被稱為下貝氏體。下貝氏體大約在350℃以下形成。碳含量低時，下貝氏體的形成温度有可能高於350℃。

下貝氏體也是由鐵素體與碳化物兩相組成。但鐵素體的形態及碳化物的分佈均不同於上貝氏體。

下貝氏體鐵素體的形態與馬氏體很相似，亦與奧氏體碳含量有關。碳含量低時呈板條狀（圖1中5-6），碳含量高時雖透鏡片狀（圖1中5-7），碳含量中等時兩種形態兼有。與馬氏體不同，下貝氏體鐵素體中的亞結構為位錯，不存在孿晶。Hehenlanll用光鏡及電鏡觀察發現，下貝氏體鐵素體片與條也是由亞基元所組成。通常這些亞基元都是沿一個平直的邊形核，並以約60°的傾斜角向另一邊發展，最後終止在一定位置，形成一個鋸齒狀邊緣。 ^[1] 

典型的下貝氏體是由含碳過飽和的片狀鐵素體和其內部沉澱的碳化物組成的機械混合物。

下貝氏體的空間形態呈雙凸透鏡狀，與試樣磨面相交呈片狀或針狀；在光學顯微鏡下當轉變量不多時，下貝氏體呈黑色針狀或竹葉狀，針與針之間呈一定角度。在電子顯微鏡下可以觀察到下貝氏體中碳化物的形態，它們細小、彌散，呈粒狀或短條狀，沿着與鐵素體長軸成55～65度角取向平行排列。

下貝氏體也是一種兩相組織，是由鐵素體和碳化物組成。但鐵素體的形態及碳化物的分佈均不同於上貝氏體。

下貝氏體鐵素體的形態與馬氏體很相似，亦與奧氏體碳含量有關。含碳量低時呈板條狀，含碳量高時呈透鏡片狀，碳含量中等時兩種形態兼有。形核部位大多在奧氏體晶界上，也有相當數量位於奧氏體晶內。碳化物為滲碳體或ε-碳化物，碳化物呈極細的片狀或顆粒狀，排列成行，約以55～60°的角度與下貝氏體的長軸相交，並且僅分佈在鐵素體的內部。鋼的化學成分，奧氏體晶粒大小和均勻化程度等對下貝氏體組織形態影響較小。

Hehemann用光鏡及電鏡觀察發現，下貝氏體鐵素體片與條也是由亞基元所組成。通常這些亞基元都是沿一個平直的邊形核，並以約60°的傾斜角向另一邊發展，最後終止在一定位置，形成鋸齒狀邊緣。

下貝氏體鐵素體的碳含量遠高於平衡碳含量。要測出初形成的鐵素體的碳含量是比較困難的因為鐵素形成後立即可以通過析出碳化物而使碳含量下降。故實際測出的碳含量均較初形成時的碳含量低。

下貝氏體中的碳化物均勻分佈在鐵素內。由於碳化物極細，在光鏡下無法分辨，故看到的是與回火馬氏體極相似的黑色針狀組織，但在電鏡下可清晰看到碳化物呈短桿狀，沿着與鐵素體長軸成55°～60°角的方向整齊地排列着。 ^[2] 

轉變温度繼續降低，碳不僅在奧氏體中的擴散難以進行，在鐵素體中的擴散亦受到限制。

隨轉變温度降低，轉變驅動力增加，轉變所得貝氏體鐵素體的碳過飽和度也增加。此時碳在鐵素體中尚能作短程擴散，並在一定的晶面上偏聚，進而在貝氏體鐵素體內以碳化物的形式析出，從而形成在片狀鐵素體基體上析出與主軸呈一定交角排列碳化物的下貝氏體。轉變温度越低，鐵素體的過飽和度越高，形成的碳化物的彌散度也越高。 ^[3] 

典型工藝示見圖2。奧氏體化温度為A_c+（30～50）℃，略低於上貝氏體奧氏體化温度。採用部分奧氏體化等温淬火時，奧氏體化温度略低於A_c。奧氏體化時間也是取決於鑄件壁厚。等温淬火温度視性能要求而定，一般為280～320℃，延長等温淬火保持時間可減少殘餘奧氏體和馬氏體數量，改善性能。等温淬火後進行回火，可以促使殘餘奧氏體轉變為下貝氏體，馬氏體轉變為回火馬氏體。

上貝氏體和下貝氏體的性能差別很大。上貝氏體因碳化物顆粒粗大，強化作用較小，特別因有片狀鐵素體存在，可能成為裂紋發展的通道，所以不僅抗拉強度低，而且抗衝擊性也較差。

下貝氏體組織因轉變温度較低，碳的擴散困難，故碳化物彌散度高，強化作用大。在一般情況下，下貝氏體的強度和未經回火的馬氏體組織相近，而上貝氏體則和珠光體相近，下貝氏體的衝擊韌性優於同等強度的馬氏體。

由此可見，上貝氏體的性能是強度低，脆性大；下貝氏體的性能是強度和韌性都比較高。因此，常採用等温淬火來獲得下貝氏體組織。但實際上截面較大的零件淬火，往往不可避免地會出現上貝氏體。