热处理原理（2）

1、第五章 钢的热处理第三节 钢在冷却时的组织转变一、过冷奥氏体的等温转变（一）共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线的建立（二）共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线分析（三）过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能（四）亚共析钢与过共析碳钢的过冷奥氏体的等温转变二、过冷奥氏体的连续冷却转变（一）连续冷却转变曲线简介（二）等温转变曲线在连续冷却转变中的应用（三）马氏体转变第五章 钢的热处理 钢件加热、保温后，采用不同的方式进行冷却，将获得不同组织和的性能，即钢热处理后的组织和性能主要是由冷却过程决定的。 在热处理工艺中，常采用等温冷却和连续冷却两种冷却方式。其工艺曲线如图5-4所示。第五章 钢的热处理 a）等温冷却

2、b）连续冷却 图5-5 两种冷却方式示意图第五章 钢的热处理 奥氏体在临界点A以上是稳定相，在临界点A以下是不稳定相，有发生转变的倾向，但并不是冷却到A温度以下就立即发生转变，而需经过一定时间后才开始转变。这种在A以下暂时存在的、处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷奥氏体在不同温度进行等温转变，将获得不同的组织和性能。而奥氏体等温转变曲线反映了过冷奥氏体在等温冷却时组织转变的规律。第五章 钢的热处理 过冷奥氏体等温转变曲线是用实验方法建立的。下面以共析钢为例来说明等温转变曲线的建立。 把含碳量为0.77的共析钢制成若干个一定尺寸的试样，加热到Ac1以上某温度，使其组织成为均匀的奥氏体。

3、然后，分别迅速地放入低于A1的不同温度（例如710，450，350）的熔盐槽中，迫使奥氏体过冷，并发生等温转变。测出过冷奥氏体等温转变开始和终了的时间，把它们记在时间-温度坐标图上，然后分别连接各转变开始点和转变终了点，便得到图5-5所示的曲线图。由于其形状类似“”，故亦称为曲线。第五章 钢的热处理 图5-6 共析钢过冷奥氏体等温转变曲线建立方法第五章 钢的热处理 图5-7中左边的曲线是由过冷奥氏体在不同温度下的等温转变开始点相连而成的，称为转变开始线，在转变开始钱左方是过冷奥氏体区；图中右边的曲线是由过冷奥氏体转变终了点相连而成的，称为转变终了线，在转变或了线右方是转变产物区。在转变开始线和

4、转变终了线之间是过渡区（过冷奥氏体和转变产物共存区），转变正在进行中。第五章 钢的热处理 图5-7中的下方有两条水平线，Ms是过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度，称为上马氏体点，约230；Mf是过冷奥氏体向马氏体转变的终止温度，称为下马氏体点，约-50。Ms与Mf之间是马氏体转变区，即马氏体与过冷奥氏体的共存区。 第五章 钢的热处理 图5-7 共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线第五章 钢的热处理 共析碳钢的过冷奥氏体在三个不同的温度区间，可发生三种不同的转变：珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。第五章 钢的热处理 1珠光体型转变 在A1至C曲线鼻部（约550）的温度范围内，由于温度较高，碳原子

5、都能充分扩散，所以奥氏体等温分解为铁素体与渗碳体的片层状混合物珠光体组织，即奥氏体发生珠光体型转变。第五章 钢的热处理 2贝氏体型转变 在C曲线鼻尖至Ms点（约550230）的温度范围内，过冷奥氏体等温转变产物与珠光体型组织明显不同。因转变温度较低，奥氏体发生转变时只有碳原子扩散而无铁原子扩散，所以奥氏作转变成含过他和碳的铁事体和极细小的渗碳体（或碳化物）的混合物，称为贝氏体，用符号“B”表示。根据等混转变温度和产物的组织形态不同，贝氏体又分为以下两种：第五章 钢的热处理 （1）上贝氏体。过冷奥氏体在550350温度范围内等温转变形成的贝氏体称为上贝氏体，用“B上”表示。在显微镜下呈羽毛状形态

6、，其中碳过饱和量不大的铁素体呈条状平行排列，而细小粒状或杆状的渗碳体不均匀地分布在条状铁索体之间，如图58所示。第五章 钢的热处理 a) 显微组织(羽毛状)(600） b）形成示意图 图5-8 上贝氏体（B上）第五章 钢的热处理 （2）下贝氏体。过冷奥氏体在350Ms点温度范围内等温转变形成的贝氏体称为下贝氏体，用“B下”表示。在显微镜下，下贝氏体呈黑色针片状形态，其中含过饱和碳的铁素作呈外片状，微细的碳化物（Fe2、4C）均匀而有方向地分布在外片状铁素体的内部，如图5-9所示。第五章 钢的热处理 a）显微组织（黑色针状）（600） b）形成示意图 图5-9 下贝氏体（B下）第五章 钢的热处理

7、 3马氏体型转变 过冷奥氏体在Ms温度以下将发生马氏体转变。马氏体转变是在极快的连续冷却过程中发生的。第五章 钢的热处理 亚共析碳钢、过共析碳钢的C曲线如图510所示。 图5-10 亚共析、过共析碳钢的C曲线第五章 钢的热处理 在实际热处理生产中，钢经奥氏体化后，其转变大多是在连续冷却条件下进行的。共析钢的连续冷却C曲线如图511所示。第五章 钢的热处理 图5-11 共析钢的连续冷却C曲线第五章 钢的热处理 由于过冷奥氏体连续冷却转变曲线测定比较困难，而且有些钢种连续冷却曲线至今尚未被测出，所以目前生产中常利用过冷奥氏体等温转变曲线来定性地分析奥氏体在连续冷却中的转变情况，近似地估计转变产物与性能，如图512所示。第五章 钢的热处理图5-12 在共析钢等温转变曲线上估计连续冷却转变产物第五章 钢的热处理 过冷奥氏体在Ms至Mf之间的转变产物为马氏体。由于转变温度低，只有-Fe向-Fe 晶格的改组，碳原子已不能进行扩散，故奥氏体中的碳被迫全部过量地溶解在-F