第二节 钢在冷却时的转变第二节 钢在冷却时的转变一、过冷奥氏体的等温冷却转变

AA 体等温转变曲线（体等温转变曲线（ CC 曲线）的建立曲线）的建立

过冷 A :T < A1 时， A 不稳定 .

A 体等温转变曲线 (C 曲线或 TTT)高温转变 :A1 ~ 550℃ 　过冷 A → P 型组织中温转变 :550 ~ M℃ S过冷 A → 贝氏体 ( B )

低温转变 :

MS ~ Mf 过冷 A → 马氏体 ( M )

共析钢的共析钢的 CC 曲线分析曲线分析

二、冷却转变后的组织和性能二、冷却转变后的组织和性能 11 、珠光体（、珠光体（ A1 ～ 550℃ ）转变）转变

一是晶格重组，二是铁、碳原子扩散

属扩散型转变

P P 型组织 —— 型组织 —— F + F + 层片状 层片状 FeFe33CC

珠光体 P索氏体 S屈氏体 T

层片间距： P > S > T

珠光体 P ， 3800×

索氏体 S 8000×

屈氏体 T 8000×

过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能

组织名称 表示符号 形成温度范围 /℃ 硬度 片间距 /n

m能分辨片层的

放大倍数

珠光体 P A1~650170~200H

B150~450 ＜ 5 00×

索氏体 S 650~600 25~35HRC 80~150 ＞ 1000×

屈氏体 T 600~550 35~40HRC 30~80 ＞ 2000×

可见：珠光体的片层间距越小，硬度越高，同样强度也高可见：珠光体的片层间距越小，硬度越高，同样强度也高 ,, 韧性也随片层间距变化。也随片层间距变化。同一成分的钢，组织为片状珠光体时硬度和强度比粒状珠光体同一成分的钢，组织为片状珠光体时硬度和强度比粒状珠光体的高，但塑性、韧性低，为改善工具钢的切削性能，常用球化退的高，但塑性、韧性低，为改善工具钢的切削性能，常用球化退火来得到火来得到粒状珠光体组织，降低钢的硬度。组织，降低钢的硬度。

22 、贝氏体转变、贝氏体转变

上贝氏体： 550 ～ 350℃，呈羽毛状 ,小片状 Fe3C 分布在 F体条间。强度和韧性差。下贝氏体： 350 ℃～ Ms 点，呈针状 ,韧性高，综合力学性能好。

中温转变：中温转变： 550 ℃550 ℃ ～～ MsMs 点点转变特点：半扩散型，铁原子不扩散，碳原转变特点：半扩散型，铁原子不扩散，碳原子有一定的扩散能力。子有一定的扩散能力。转变产物：贝氏体，即转变产物：贝氏体，即 FeFe33CC 分布在含碳过分布在含碳过饱和的铁素体上的两相混合物。饱和的铁素体上的两相混合物。

上贝氏体的形成过程上贝氏体的形成过程

光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×45 钢， B 上 +B 下， ×400

上贝氏体中的上贝氏体中的 FeFe33CC 分布于铁素体条之间，分割了基分布于铁素体条之间，分割了基体的连续性，易脆断，故上贝氏体的强度和韧性较低体的连续性，易脆断，故上贝氏体的强度和韧性较低

下贝氏体的形成下贝氏体的形成

F 针内定向分布着细小 Fe2.4C 颗粒电子显微照片 12000×

T8 钢， B 下，黑色针状光学显微照片 ×400

等温转变温度 /℃

图 3-16 共析纲的力学性能与等温转变温度的关系

αk

3 3 、马氏体转变、马氏体转变

转变特点：转变特点：11 ）无扩散型转变）无扩散型转变 Fe Fe 和 和 C C 原子都不进行扩散，原子都不进行扩散， MM 是体心正方的是体心正方的 CC 过饱和的过饱和的 FF ，，固溶强化显著。固溶强化显著。22 ）降温形成）降温形成 连续冷却完成。连续冷却完成。33 ）瞬时性）瞬时性 M M 的形成速度很快， 温度越低，则转变量越多。的形成速度很快， 温度越低，则转变量越多。 44 ）转变的不完全性）转变的不完全性 M M 转变总要残留少量 转变总要残留少量 AA ，， AA 中的中的 C%C% 越多，则 越多，则 MMSS 、、 MMff 越低，越低，残余残余 AA 含量越多。含量越多。 AARR 的量主要取决于的量主要取决于 MMSS 和和 MMFF 点的位置。点的位置。

55 ） ） MM 形成时体积膨胀形成时体积膨胀 造成很大内应力。造成很大内应力。

马氏体 马氏体 (M)(M) ：： CC 在在 αα －－ FeFe 中的过饱和固溶中的过饱和固溶体。体。

马氏体的组织类型马氏体的组织类型C% < 0.2% 时，为板条 M （低碳 M ）。

C% > 1.0 % 时，为针状 M 。

Fe-1.8C ，冷至 -100℃ Fe-1.8C ，冷至 -60℃

板条 M, 平行的细板条束组成

针状 M （凸透镜状）

针片状和板条状马氏体性能比较针片状和板条状马氏体性能比较

C %↑→ M 硬度↑，针状 M 硬度高，塑韧性差。板条 M 强度高，塑韧性较好

三、影响三、影响 CC 曲线的因素曲线的因素11 ）含碳量）含碳量 (( 奥氏体的含碳量奥氏体的含碳量 )) 22 ）合金元素）合金元素 除除 CoCo 外，绝大多数合金元素溶入奥氏体后，都外，绝大多数合金元素溶入奥氏体后，都使使 CC 曲线右移，形状也可能会发生改变。曲线右移，形状也可能会发生改变。

33 ）加热温度和保温时间）加热温度和保温时间 随温度的提高和保温时间的延长，碳化物溶解充随温度的提高和保温时间的延长，碳化物溶解充分，奥氏体成分均匀，晶粒粗大，晶界减少（总形分，奥氏体成分均匀，晶粒粗大，晶界减少（总形核部位减少），这些都增加过冷奥氏体的稳定性，核部位减少），这些都增加过冷奥氏体的稳定性，使使 CC 曲线右移。曲线右移。

四、过冷奥氏体的连续冷却转变四、过冷奥氏体的连续冷却转变

Ps —— A→P 开始线

Pf —— A→P 终止线

K —— P 型转变终止线Vk —— 上临界冷却速度

MS —— A→ M 开始温度

Mf —— A→ M 终止温度

of 3.3 & Chapter 3