針狀鐵素體

針狀鐵素體（AF）是出現於原奧氏體晶內有方向性的細小鐵素體，寬2μm左右，長寬比多在3：1以至10：1的範圍內。 “針狀鐵素體”的概念是由Y．E．Smith在20世紀70年代初提出的，是指低合金高強度鋼在連續冷卻條件下獲得的不同於鐵素體和珠光體（F—P）的一種類貝氏體（Bainite-like）組織。它的轉變温度略高於上貝氏體，以擴散和剪切的混合機制實現轉變。因為相變只涉及鐵素體（F），不形成Fe₃C，其中的少量奧氏體只是殘留相（部分奧氏體冷卻時轉變為馬氏體），故稱該轉變產物為鐵素體，而不稱貝氏體。又由於鐵素體呈板形態，因此命名為針狀鐵素體，獲得這類組織的鋼稱為針狀鐵素體鋼。從本質上看，針狀鐵素體屬於貝氏體，針狀鐵素體鋼就是貝氏體鋼。 ^[1] 

在顯微鏡下觀察，典型的針狀鐵素體組織是許多細針雜亂無序交錯分佈的，單個的針狀鐵素體並非具有針狀的特徵，而是呈扁豆的形狀，其所以呈針狀，原因是刨開的試樣很難恰好在它的寬面上。針狀鐵素體的典型金相組織如圖1所示：

在奧氏體內非金屬夾雜物及奧氏體晶界等處形核形成的針狀鐵素體為晶內針狀鐵素體，如圖2所示。

晶內針狀鐵素體組織的特點是：

1、晶內針狀鐵素體分割了原奧氏體晶粒，其位向與晶界形核連續推進的鐵素體晶粒的位向完全不一樣，由此可明顯抑制非等軸鐵素體晶粒的形成及定向長大。

2、晶內針狀鐵素體的形成增加了鐵索體的體積分數，使鐵素體晶粒在細化的同時形狀和分佈更加趨於合理，使鋼材在塑、韌性不降低的情況下得到有效強化。

3、韌性較高的晶內針狀鐵素體完全包圍了傳統意義上屬於有害的非金屬夾雜物粒子，使夾雜物對鋼材塑、韌性和疲勞性能等的損害程度顯著降低甚至消除。

針狀鐵素體或低碳貝氏體是滿足大線能量低焊接裂紋敏感性的組織。這類鋼通過降低碳含量，提高低温韌性，降低焊接裂紋敏感性，加入少量合金提高強度，並通過控軋控冷工藝，達到減少珠光體量並使鐵素體成為細小的針狀組織或貝氏體組織。鋼材在熱軋後空冷條件下獲得貝氏體組織，來代替普通低碳低合金鋼構件的鐵素體—珠光體組織，既提高了屈服強度，又有良好的韌性配合。在控冷條件下，即使大截面構件亦可得到均勻的貝氏體組織，均勻的強韌性，同時即使是小截面也不會出現馬氏體組織。這就保證了新鋼種具有良好的冷塑成型性和可焊性。 ^[2] 

高温氧化物質點對針狀鐵素體的影響分為兩種情況：

1、對高温形成的先共析鐵素體的影響；

2、對中温轉變組織貝茵鐵素體的影響。

中温轉變組織貝茵鐵素體與高温轉變組織先共析鐵素體的轉變組織不同，從形態、亞結構上看，先共析鐵素體是完整的，而貝茵鐵素體是高密度的位錯亞結構如圖3：

從圖3可見，高温氧化物質點的形成，細化了奧氏體組織，最終不僅使高温轉變組織先共析鐵素體細化，而且也使中温轉變組織貝茵鐵素體中的針狀鐵素體針和針狀鐵素體束變細，從而優化了鋼的性能。 ^[2]