40Cr钢是一种中碳低合金高强钢，具有良好的淬透性，优良的机械加工性能，较好的氮化、高频等表面热处理性能和可焊性，经调质处理后具有优异的综合力学性能、低温冲击韧性和较低的缺口敏感性，应用于中等或较高负荷、中等转速的机械零件制造中，是轴类、连杆、齿轮、紧固件等零件的常用原材料，40Cr钢是使用较多的钢种之一，是机械制造行业不可或缺的金属材料。

40Cr钢常用的热处理工艺是淬火+高温回火调质处理，调质处理中的裂纹和变形缺陷会引起工件报废。近些年来，不同钢种贝氏体的转变、性能研究受到了关注，尤其是中碳低合金钢的贝氏体化研究。研究表明，马氏体与少量下贝氏体的复相组织可以在不明显降低材料强度的条件下，改善材料的韧性。等温淬火处理可获得以下贝氏体为主的显微组织，虽然材料的强度略有下降，但是韧性却有较大的提高，同时等温淬火处理还可以有效降低工件的变形量，是结构复杂、薄壁零件的理想热处理工艺，例如一些40Cr钢零件便是采用等温淬火工艺来获得以下贝氏体为主的显微组织。

1.上贝氏体。①无碳贝氏体。无碳贝氏体形成于贝氏体相变温区的上部。它优先在奥氏体的品界或品界铁素体上形核,形成大致相互平行的条状铁素体束。铁素体内不含碳或近似不含碳,它的外表面不出现渗碳体粒子。通常钢中不能形成单一的无碳贝氏体,而是形成它与珠光体或马氏体共存的组织。②典型的上贝氏体。钢中典型的上贝氏体形成温度大致在250 ~ 350℃之间(低碳钢更高一些)。上贝氏体是成束平行排列的条状铁素体和条间渗碳体所组成的非层状组织,在光学显微镜中分辨不清条状的碳化物粒子,转变温度愈低条束愈细。在电子显微镜中能清晰看出上贝氏体的α-Fe和Fe,C两个相,α-Fe相相互之间以几度到十几度的小位向差成条束状排列。渗碳体沿条的长轴方向排列成行。上贝氏体中a-Fe的亚结构是位错,碳的过饱和度很低,u( C)<0.03%。惯习面为( 111),。与母相的位向关系为K-S关系。

2.下贝氏体。下贝氏体是片状铁素体内部有碳化物沉淀的组织,中,高碳钢的下贝氏体形成温度约在350℃至Ms 点(或稍低于Ms 点)之间,其铁素体的碳过饱和度大于上贝氏体,当形成温度在250 ℃以下可达0.2%（质量分数)左右。当转变量不多时,在光学显微镜下可清晰观察到在浅色的马氏体和残留奥氏体背景上黑色针状的下贝氏体。若在转变结束后因众多的针纤紧挨在一起,而使针状特征不甚明显,只有在电镜下观察才能分辨下贝氏体中的碳化物,它呈粒状或短条状沿着与铁素体长轴夹角为55~60°方向分布。下贝氏体中铁素体的外形似高碳马氏体,但亚结构与惯习面均不同。下贝氏体铁素体与母相的K-S位向关系符合,用光镜和电镜发现下贝氏体的铁素体片由亚基元组成。用扫描隧道显微镜观察到贝氏体超精细结构,发现亚单元由超亚单元和超水超亚单元组成。

下贝氏体组织中也有无碳贝氏体和有碳贝氏体。在高碳钢和高合金铬钼钢中易获得有碳化物贝氏体组织，在含有Si元素较多的钢中，其下贝氏体为无碳贝氏体。下贝氏体是在贝氏体相变温度区的下部( 贝氏体C曲线“鼻温”以下) 形成的。呈条片状，或竹叶状，片间互相呈交角相遇。

粒状贝氏体。低中碳合金钢中,连续冷却时往往出现粒状贝氏体(在等温冷却时也可能形成),其形成温度范围大致在上贝氏体转变温区的上部。显微组织的特征是在较粗大的块状铁素体内部出现孤立的“小岛”。它们呈粒状或长条状多样形态,很不规则。这些小岛是原先高碳奥氏体随后的转变产物。有3种可能:①分解为α-Fe和碳化物;②发生马氏体转变;③仍保持为高碳奥氏体。有时在一个组织中出现其中一种情况或同时出现多种情况,视奥氏体的化学成分和热处理工艺而异。

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