低碳貝氏體鋼是以鉬鋼或鉬硼鋼為基礎，同時加入錳、鉻、鎳以及其他微合金化元素(鈮、鈦、釩)，從而開發(fā)出一系列低碳貝氏體鋼種。這類鋼的含碳量多數(shù)控制在0.16%以下，最多不應超過0.120%[3]。由于低碳貝氏體組織鋼比相同含碳量的鐵素體-珠光體鋼具有更高的強度，因此，低碳貝氏體鋼種的研發(fā)將成為發(fā)展屈服強度為450～800MPa級別鋼種的主要途徑。低碳貝氏體鋼中主要添加的合金元素及其作用如下:

　　(1)碳元素是強間隙固溶強化元素，可提高強度，但不能依靠其提高強度。盡量降低含碳量，即保持一定的韌性，也為了獲得良好的焊接性。

　　(2)鉬元素能夠使鋼在空冷條件下獲得貝氏體組織。鉬元素使鋼的奧氏體等溫轉變曲線中的鐵素體析出出現(xiàn)明顯右移，但并不明顯推移貝氏體轉變，所以過冷奧氏體得以直接向貝氏體轉變，而在此前沒有或者只有部分先共析鐵素體析出，這樣也就不再發(fā)生珠光體轉變。

　　(3)利用微量硼元素，使鋼的淬透性明顯增加。鉬硼復合作用使過冷奧氏體向鐵素體的等溫轉變曲線進一步右移，使貝氏體轉變開始線明顯突出。為了在空冷條件下得到全部低碳貝氏體組織，鉬硼復合作用十分有效。

　　(4)硅元素是固溶強化元素，使貝氏體轉變發(fā)生在更低的溫度，并使貝氏體轉變C曲線右移。

　　(5)加入其它能夠增大鋼過冷能力的元素，如錳、鉻、鎳等，以進一步增大鋼的淬透性，促使貝氏體轉變發(fā)生在更低的溫度，目的是獲得下貝氏體組織，增加其強度。

　　(6)加入強碳化物形成元素，即微合金化，以保證進一步細化晶粒。同時，微合金化也可以產(chǎn)生沉淀強化效果。

　　奧氏體化的鋼過冷到Bs(約550℃)至Ms溫度范圍等溫，將產(chǎn)生貝氏體轉變，也稱中溫轉變。它是介于擴散性珠光體轉變和非擴散性馬氏體轉變之間的一種中間轉變。在貝氏體轉變區(qū)域沒有鐵原子的擴散，而是依靠切變進行奧氏體向鐵素體的點陣重構，并通過碳原子的擴散進行碳化物的沉淀析出。一般貝氏體轉變會形成3種貝氏體組織:上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體。上貝氏體的形成溫度較高，呈羽毛狀，性能較差;下貝氏體的形成溫度低，其中鐵素體片較細，且是位錯亞結構，碳化物的彌散度也大，呈針狀，性能優(yōu)良;粒狀貝氏體的形成溫度最高，是由塊狀鐵素體和島狀的富碳奧氏體所組成，性能優(yōu)良。

　　由不同冷卻速率下的低碳貝氏體鋼的過冷奧氏體等溫轉變動力學曲線示意圖可知，對于鉬鋼，V1將發(fā)生鐵素體轉變，V2發(fā)生上貝氏體轉變，V3發(fā)生下貝氏體轉變。而對于鉬硼鋼，其過冷奧氏體等溫轉變動力學曲線明顯右移，表明在較低的冷卻速率下可發(fā)生貝氏體轉變。所以，低碳貝氏體鋼必須控制軋制與控制冷卻工藝，特別是嚴格地控制冷卻工藝，才能得到細小的貝氏體組織，以保證獲得優(yōu)良性能。