加热和冷却时的组织转变

1、第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-1 1课题一钢在加热和冷却时组织转变 第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-2 2教学重点奥氏体的形成及其晶粒大小的控制措施，C曲线及其应用。教学难点钢在加热时和冷却时组织转变。本课题重点与难点第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-3 3A1、A3、Acm各相变点是固态下铁碳合金的组织转变线，是在极其缓慢加热和冷却条 件下得到的。在实际生产中，固态相变时都有不同程度的过热度或过冷度（见右图）。为便于区别，将加热时各相变点用ACl、AC3、ACcm表示，冷却时各相变点用Arl、Ar3、Arcm表示。钢在加热时的组织转变 第五章：钢的热处理第

2、五章：钢的热处理1-1-4 4钢在加热时的组织转变 1、奥氏体的形成 以共析钢为例，当加热到AC1以上时，发生珠光体向奥氏体的转变（即奥氏体化）过程可分为三个阶段： 1）奥氏体晶核的形成和长大 2）剩余渗碳体的溶解 3）奥氏体均匀化 当加热到AC1线稍上时钢中的珠光体向奥氏体转变，只有分别加热到AC3或ACCm温度以上，保温足够时间，才能获得成分均匀的单相奥氏体。 第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-5 53）加入一定量合金元素（除锰、磷外）钢在加热时的组织转变 2、奥氏体晶粒长大及其控制措施 钢加热时珠光体向奥氏体转变刚刚结束时，奥氏体晶粒是比较细小的。如果继续加热或保温，奥氏体晶粒

3、会变粗大，影响热处理后钢的强度、塑性、韧性较低。因此，加热时获得细小晶粒的奥氏体对提高热处理效果和钢的性能有重要的意义。 控制奥氏体晶粒长大措施： 1）合理选择加热温度和保温时间 2）采用快速加热和短时间保温 第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-6 6钢在冷却时的组织转变 钢经加热奥氏体化后，可以采用不同方式冷却，获得所需要的组织和性能。 成分相同的钢，奥氏体化后，采用不同方式冷却，将获得不同的力学性能，见下表。第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-7 7钢在冷却时的组织转变 实际生产中，必须过冷到A1温度以下才开始转变。 在相变温度A1以下还没有发生转变而处于不稳定状态的奥氏体

4、称过冷奥氏体。 过冷奥氏体有等温转变和连续冷却转变两种冷却转变方式（见右图）。第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-8 8钢在冷却时的组织转变 1、过冷奥氏体的等温转变 以共析钢为例，介绍等温转变曲线及转变产物。 1）过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 左边曲线为过冷奥氏体转变开始线，右边曲线为过冷奥氏体等温转变终了线。 A1线以上是奥氏体稳定区；A1线以下，转变开始线的左边为过冷奥氏体区，转变终了线的右边是转变产物区，转变开始线和终了线之间为过冷奥氏体和转变产物共存区。第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-9 9钢在冷却时的组织转变 转变开始线与纵坐标轴之间的时间为孕育期。在C曲线

5、拐弯的“鼻尖处”（约550），孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定。 水平线MS为马氏体转变开始线（约230），水平线Mf为马氏体转变终了线（约50）。A：残余奥氏体，即淬火冷却到室温后残留的奥氏体。M：C溶于溶于-Fe中的过饱和固溶体，其力学性能取决于含碳量。（转变温中的过饱和固溶体，其力学性能取决于含碳量。（转变温度太低，度太低，A中的碳原子不能扩散，仍保留在中的碳原子不能扩散，仍保留在-Fe中中）A转换成转换成M，只是结构的改变而没有，只是结构的改变而没有成分的变化。成分的变化。第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-1010钢在冷却时的组织转变 2）过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 (

6、1)珠光体型转变（A1550）(2)贝氏体转变（550MS）F+Fe3C机械混合物机械混合物过饱和过饱和F+细小细小Fe3C机械混合物机械混合物第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-1111钢在冷却时的组织转变 3）亚共析钢和过共析钢的等温转变 由于亚共析钢和过共析钢的碳含量低于或高于共析成分，当过冷奥氏体在C曲线“鼻尖”上部区域等温时，亚共析钢先析出铁素体，然后进行珠光体转变，得到铁素体和珠光体组织；同理，过共析钢先析出渗碳体，然后进行珠光体转变，得到渗碳体和珠光体组织。第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-1212钢在冷却时的组织转变 2、过冷奥氏体的连续冷却转变 以共析钢为例

7、，介绍连续转变曲线及转变产物。 1）等温转变曲线在连续冷却转变中的应用 共折钢连续冷却时，根据冷却速度曲线V1、V2、V3、V4与C曲线相交的位置，可估计连续冷却转变的产物。 马氏体临界冷却速度k：与冷却曲线相切，称临界冷却速度，是获得全部马氏体转变的最小冷却速度。第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-1313钢在冷却时的组织转变 2、过冷奥氏体的连续冷却转变 过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织与性能见下表： 第五章：钢的热处理第五章：钢的热处理1-1-1414钢在冷却时的组织转变 2）马氏体转变（MSMf） 马氏体的组织形态有板条状和片状两种类型，主要取决于奥氏体中碳含量。1、当Wc0.20时，形成板条状低碳马氏体，有较好的强韧性；2、当Wc1.0时，形成片状（针状）高碳马氏体，性能硬而脆；3、当Wc在0.20l.0时，形成片状和板条状马氏体的混合组织。 强度、硬度随碳含量增加而增大，当碳含量超过0.6，强度和硬度增加不明显。马氏体转变不能进行到底