上海交通大学：《金属材料强韧化与组织调控》课程教学资源（课件讲稿）贝氏体组织与材料的强韧化（2/3）

3.贝氏体组织的强度、塑性和韧性 og/GPa 0307 铁泰体组织： -08-12 57 珠光休组织： 重变形细线 -05 -16 贝氏体组织： 06 44 马氏体组织： 碳纲低合金钢 一次硬化钢马氏体时效钢 TRP银 形变热处理银 图1实验室获得的各种组织的强度 Fig.I The strength of different structures of steels obtained in laboratory

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性

3.贝氏体组织的强度、塑性和韧性 3.1贝氏体组织的强度及其控制因素 [1]强度与等湿湿度(T1)的关条 220 0.9 0.8 1469C锡 奥天体机温竞830C 保遇时间：15min 00就00加000 0 160 b.7 A 140 50 0000销幼 20 60 40 人 10 20 10 10 10 10 10 时间，3 300 400 500 等温湿度() 图强度与等温温度(T)的关集

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 3.1 贝氏体组织的强度及其控制因素 [1] 强度与等温温度（TI）的关系 图 强度与等温温度（TI）的关系

3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 1- |在贝氏体转变温度范图内(BB),随T增加，O,和⊙b逐步减小。 上贝氏体区的屈强比：C,/o~0.6~0.7 接近珠光体组织 1下贝氏体匡的屈强比：0/σ6~0.85 接近回火马氏体 }应力-应变关集：S=ke 1 屈强比决定于应变强化指数n: b/os=(（eb/e)n。 「屈强比对于建筑用钢和成型性钢一般需要低的屈强比。建筑用 钢一般要求屈强比小于0.8，而对于结构件要求大于0.8

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 在 转变 度范 内 在贝氏体转变 温度范 围 内(Bs - B f )，随 TI增加， s 和  b 逐 步 减小。 上贝氏体区的屈强比： s /  b ‾ 0.6‾0.7 接近珠光体组织 下贝氏体区的屈强比： s /  b ‾ 0.85 接近回火马氏体 应力-应变关系：S=ken 屈强比决定于应变强化指数n： b / s =( eb / es )n 。 屈强比对于建筑用钢和成型性钢一般需要低的屈强比。建筑用 钢一般要求屈强比小于0.8，而对于结构件要求大于0.8

3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 2]控制贝氏体组织强度的因素 A.贝氏体铁素体（尺寸效应） B.贝氏体铁素体的固溶强化效应 C。贝氏体铁素体亚结构的强化作用 D。内应力的强化效应 E.贝氏体碳化物的强化效应

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 [2] 控制贝氏体组织强度的因素 A. 贝氏体铁素体（尺寸效应） B. 贝氏体铁素体的固溶强化效应 C.贝氏体铁素体亚结构的强化作用 D. 内应力的强化效应 E. 贝氏体碳化物的强化效应

3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 A.贝氏体铁素体的尺寸效应 贝氏体组织的主体：铁素体 贝氏体组织强度一铁素体的尺寸 Hall-Petch公式：贝氏体组织的粗 3.00 细与强度的关条 2.50 2.00 0 上贝氏体铁素体板条尺寸随形 1.50 成遥度的降低而减小，相变温度 1.00 50 60 70 越低强度越高，满足关象： 拉伸孟度(top/in =0o+k.d-1/2 式中的d代表铁素体板条的宽度。 图贝氏体铁素体板条平均尺 寸与抗拉强苏的关系图

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 贝氏体组织 的主体：铁素 体 A. 贝氏体铁素体的尺寸效应 贝氏 的 贝氏体组织强度—铁素体的尺寸 Hall -Petch公式：贝氏体组织的粗 贝氏体组织的粗 细与强度的关系 上贝氏体铁素体板条尺寸随形 成温度的降低而减小，相变温度 越低强度越高，满足关系：  =  0+kd-1/2 式中的d代表铁素体板条的宽度 。 图 贝氏体铁素体板条平均尺 寸与抗拉强苏的关系图

3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 另外一种观点： 0.12C-2.25Cr-1.0Mo钢经热处理得到的上贝氏体组织， 其铁素体板条宽度稳定在0.5~1.5μm,即热处理工艺不明显 改变板条的单元尺寸，但影响上贝氏体铁素体束的大小。并 发现原始臭氏体晶粒尺寸呈线性关条。 有效晶粒：上贝氏体铁素体束的大小 这样就满足Hall-Petch关象。 下贝氏体的组织强度与其铁素体的尺寸也有关，但铁素体尺寸 与原始臭氏体晶粒尺寸密切相关，对于下贝氏体组织，其强化 效果主要是奥氏体晶粒尺寸控制

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 另外 种观点 一 ： 0.12C-2.25Cr-1.0Mo钢经热处理得到的上贝氏体组织， 其铁素体板条宽度稳定在0.5‾1.5 m，即热处理工艺不明显 改变 单 板条的 单元尺寸，但影响上贝氏体铁素体束的大小。并 发现原始奥氏体晶粒尺寸呈线性关系。 有效晶粒：上贝氏体铁素体束的大小 这样就满足Hall-Petch关系。 下贝氏体的组织强度与其铁素体的尺寸也有关，但铁素体尺寸 与原始奥氏体晶粒尺寸密切相关，对于下贝氏体组织，其强化 效果主要是奥氏体晶粒尺寸控制

3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 140 120叶 马氏体 贝氏体 100 20 8名021 -2(4m) 图中碳合金结构钢回火马氏体(40CNi2Mo)和下 贝氏体的00.2与1间的关集

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 图 中碳合金结构钢回火马氏体（40CrNi2Mo）和下 贝氏体的 0.2 与 -1间的关系

3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 B.贝氏体铁素体的固溶强化效应 根据间隙固溶强化模型，间隙强化增量△σ与碳浓度()的关 条如下： △oscC2N/m2) 进一步的关系式可表示为： △os=A+B×C2N/m2) 也有人得到如下关系式： △os=A+B×C/BN/m2) 综合表达式为： △oss=A+Bx C/n(N/m2) 适用范圆及条件： [1]C0,B>0; [3]n=2或3由具体的材料来确定。 上贝氏体铁素体固溶碳含量很小，可忽略；下贝氏体铁素 体固溶碳含量小、于0.3wt%

B. 贝氏体铁素体的固溶强化效应 3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 根据间隙固溶强化模型，间隙强化增量ss与碳浓度(C)的关 系 下如 ： ss  C1/2(N/m2) 进一步的关系式可表示为：  A+B C1/2(N/m2  ) ss = A + BC1/2(N/m2) 也有人得到如下关系式： ss = A + BC1/3(N/m2) ss 综合表达式为： ss = A + BC1/n(N/m2) 适用范围及条件： [1] C 0，B>0; [3] n=2或3由具体的材料来确定。 上贝氏体铁素体固溶碳含量很小，可忽略；下贝氏体铁素 体固溶碳含量小于 体固溶碳含量小于0.3wt%

③ 3。贝氏体组织的强度、塑性和韧性 900 800 700 马氏体， 600 (A间制点 500 贝氏 400 1Cr- a-B 0 00 风氏体 200 分随o-B 0. 0.40.60.81.012 C% 图碳含量与贝氏体组织硬度的关条

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 图 碳含量与贝氏体组织硬度的关系

3。贝氏体组织的强度、塑性和初性 铁素体置换固溶强化效应 合金元素的原子半径与铁原子半径不同导致晶格明显的畸变， 从而引起的圆溶强化作用。如中碳合金结构钢，合金元素C,Ni 等的加入量可达到3%，从而引起的固溶强化作用为1.7 ×10N/m2

3. 贝氏体组织的强度、塑性和韧性 铁素体置换固溶强化效应 合金元素的原子半径与铁原子半径不同导致晶格明显的畸变， 从而引起的固溶强化作用 。如中碳合金结构钢，合金元素Cr Ni , 等的加入量可达到3%，从而引起的固溶强化作用为1.7 10 6N/m 2