钢冷却时的组织转变

1、钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变1.1.奥氏体是不是降温到临界温度以下就奥氏体是不是降温到临界温度以下就立即发生转变呢？立即发生转变呢？2.2.不同的冷却速度是否也得到同一种的不同的冷却速度是否也得到同一种的组织呢？组织呢？用用45#钢制造的钢制造的3根直径为根直径为15mm的小轴的小轴，都经，都经 840的加热，加热后的加热，加热后 小轴小轴放在空气中冷却，测得其表面硬度小于放在空气中冷却，测得其表面硬度小于209HBS 小轴小轴放在油中冷却，测得其其表面硬度达放在油中冷却，测得其其表面硬度达45HRC左右左右 小轴小轴放在水中冷却，测得其其表面硬度达放在水中冷却，测得其其表面硬度达56HR

2、C左右左右实例实例：事实证明：同样的钢加热条件相同，但由于事实证明：同样的钢加热条件相同，但由于冷却条件不同，它们在性能上会产生明显的差别。冷却条件不同，它们在性能上会产生明显的差别。为什么呢？很显然，上述差别是由于钢的内部组织为什么呢？很显然，上述差别是由于钢的内部组织不同而产生的。不同而产生的。也就是说经同样的加热但经不同的也就是说经同样的加热但经不同的冷却后钢的内部组织是不一样。冷却后钢的内部组织是不一样。结论：结论：钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变冷却方式冷却方式：等温冷却等温冷却方式和方式和连续冷却连续冷却方式方式由于组织转变的滞后性，当过冷奥氏体冷却到由于组织转变的滞后性，当过冷奥

3、氏体冷却到A1温温度以下并不立即发生转变，它在转变前需要停留一度以下并不立即发生转变，它在转变前需要停留一定的时间，这个时间称为孕育期。定的时间，这个时间称为孕育期。将高温奥氏体迅速冷却到低于将高温奥氏体迅速冷却到低于A1的某一温度下，并保的某一温度下，并保持恒温，让过冷奥氏体在此温度完成其转变的过程。持恒温，让过冷奥氏体在此温度完成其转变的过程。孕育期：过冷奥氏体：是在是在A1温度以下暂时存在的处于不稳定状态的奥氏体。温度以下暂时存在的处于不稳定状态的奥氏体。过冷奥氏体的等温转变（简称等温转变）：基本知识基本知识高温转变高温转变： A1 550过冷过冷A P 型组织型组织中温转变：中温转变：

4、 550 MS 过冷过冷A 贝氏体贝氏体低温转变：低温转变： MS Mf 过冷过冷A 马氏体马氏体共析钢过冷奥氏体等温转变曲线共析钢过冷奥氏体等温转变曲线TmTt转变开始线转变终了线C曲线：形状似曲线：形状似CTTT曲线：曲线：Time，Temperature、Transformation-1000100200300400500600700800温度/时间/s共析钢过冷奥氏体等温转变图10-1110102103104105MfMsM+AA1AaabbPSTB上B下A PA BA555043413832HRC新的转变产物区过冷奥氏体区过冷奥氏体与转变产物区鼻尖处孕育期最短马氏体区Ms=230Mf

5、=-50珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550, AP（F+Fe3C）)1）在）在A1650形成的珠光体形成的珠光体 ，因为过，因为过冷度小，片间距较大冷度小，片间距较大(0.4m)，在，在500以上的光学显微镜下，能分辨其片以上的光学显微镜下，能分辨其片层状形态；即为粗珠光体，习惯上称为层状形态；即为粗珠光体，习惯上称为珠珠光体（光体（P）。2）在）在650600形成片间距较小的珠光体形成片间距较小的珠光体(0.20.4m)，在光学显微镜，在光学显微镜8001500能分辨能分辨出其为铁素体薄层和碳化物（渗碳体）薄层交出其为铁素体薄层和碳化物（渗碳体）薄层交替重叠的复相组织称为替

6、重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体细珠光体或索氏体，用，用字母字母S表示（以英国冶金学家表示（以英国冶金学家HCSorby的名字的名字命名）。命名）。珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550, AP（F+Fe3C）)3）在）在600550形成片层间距极小的珠光体形成片层间距极小的珠光体( 0.2m) ，在光学显微镜下高倍放大已无法，在光学显微镜下高倍放大已无法分辨出其内部构造，在电子显微镜下可观测到很分辨出其内部构造，在电子显微镜下可观测到很薄的铁素体层和碳化物（渗碳体）层交替重叠的薄的铁素体层和碳化物（渗碳体）层交替重叠的复相组织，称为复相组织，称为极细珠光体或托氏体极细珠光体或

7、托氏体，用字母，用字母T表示（以法国金相学家表示（以法国金相学家LTroost的名字命名）。的名字命名）。珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550, AP（F+Fe3C）)珠光体索氏体托氏体注意：1.P、S、T无本质上的区别，都属于同一种组织，转变温度也无严格的界限，只是渗碳体片的厚度不同，片层间距大小不同。2.但P、S、T组织粗细的不同，性能上就有差别， 片层越细，强度、硬度越高。珠光体型的转变珠光体型的转变贝氏体转变：半扩散相变（贝氏体转变：半扩散相变（C C）550550Ms, AB)Ms, AB)上贝氏体：上贝氏体：过饱和片状过饱和片状F渗碳体，性脆无实用价渗碳体，性脆无实

8、用价值值 下贝氏体：下贝氏体：过饱和针状过饱和针状F弥散弥散Fe3C，综合性能好，综合性能好下贝氏体下贝氏体的形成的形成l C% 1.0 % ，针状M （孪晶M ）l C% = 0.251.0 % 时，混合M板条板条M 每个单元呈窄而细长的板条，许多板条总是成群地、相互平行地连在一起针状针状M（凸透镜状）（凸透镜状） 空间形态为双凸透镜片状，相邻的马氏体片一般不互相平行，而是呈一定交角分布 钢中马氏体的形态主要为板条状和针片状马氏体钢中马氏体的形态主要为板条状和针片状马氏体马氏体（过饱和马氏体（过饱和F）的转变）的转变马氏体的性能马氏体的性能时效强化时效强化固溶强化固溶强化亚结构亚结构强硬度高强硬度高u较高的强度和硬度，C % M 硬度u低碳M 塑韧性较好，高碳M ，塑韧性差，并且存在显微裂纹。u尽可能细化奥氏体粒度， 是细化马氏体晶粒提高 马氏体韧性的有效手段不同碳钢不同碳钢的的C C曲线曲线过冷奥氏体连续转变曲线过冷奥氏体连续转变曲线O时间MsMf温度tA1v1 v2v3vkv5PSTT+M+残余AM+残余A水冷水冷油冷油冷空冷空冷随炉冷却随炉冷却马氏体临界冷却速度只有只有P、M转变转变vk为临界冷却速度为临界冷却速度注意点注意点：1、Vk称马氏体临界冷却速度。它表示钢在称马氏体临界冷却速度。它表示钢在淬火时 抑制非马氏体转变所需的最小冷