热处理原理

热处理原理
第一部分热处理原理
一、教学目的与要求
1.了解热处理的基本原理；
2.了解本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；钢在加热和冷却过程中产生的缺陷；
3.熟悉钢在加热和冷却时组织转变的机理；
二、教学课时数
1.理论教学14学时
2.实验教学4学时
合计18学时
三、学习重点
钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；
共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。

C曲线中种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。

非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素；
奥低体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；
四、教学手段：
以现代化的多媒体教学设施进行讲授，将各种曲线、金相图片播放在大屏幕上，帮助学生理解奥氏体的形成过程。

五、教学方法：
采用启发式方法。

以材料科学基础（上）为基本出发点，引导学生逐渐进入本课程的学习。

六、基本教材或主要参考书：
[1] 崔忠圻主编. 金属学与热处理(第二版) [M]. 武汉: 机械工业出版社, 2007.
[2] 李超主编. 金属学原理[M]. 西安: 哈尔滨工业大学出版社, 1989.
[3] 胡庚详主编. 金属学[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1980.
[4] 赵品主编. 材料科学基础[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2004.
[5] 热处理手册，中国机械工程学会，机械工业出版社，2006
[6] 邓文英主编，金属工艺学(上)，北京: 高等教育出版社，2000
七、思考题：
1、钢中奥氏体的点阵结构，碳原子可能存在的部位及其在单胞中的最大含量。

2、以共析碳钢为例说明奥氏体的形成过程，并讨论为什么奥氏体全部形成后还会有部分渗碳体未溶解？
3、合金元素对奥氏体形成的四个阶段有何影响。

4、钢在连续加热时珠光体奥氏体转变有何特点。

5、何谓奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度。

钢中弥散析出的第二相对奥氏体晶粒的长大有何影响。

6、试讨论奥氏体等温形成动力学的特点。

7、试讨论影响奥氏体形成速度的因素。

8、试叙述奥氏体晶粒的长大过程及影响因素。

第一节热处理的原理及分类
一、实验：钢丝的水冷与空冷
现象：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈而不断裂。

实验说明：虽然钢的成分相同，加热的温度也相，但采用不同的冷却方法，却得到了不同的力学性能。

这主要是因为在不同冷却速度的情况下，钢的内部组织发生了不同的变化，性能改变。

二、热处理定义：
将固态金属或合金采用适当的方法时行加热、保温、冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。

三、目的：
获得所需组织和性能（使用性能和工艺性能）；
充分发挥钢材潜力（共析钢热处理后P→M，25HRC→65HRC）；
延长零件使用寿命；
改善零件工艺性能，提高切削加工工艺性，减少刀具磨损。

四、热处理理论基础：
固态金属或合金的同素异构转变，通过适当的方法改变组织，从而得到不同的性能。

1、热处理的对象：固态金属或合金
原因：热处理加热在Ac1、Ac3、Accm附近，未达到熔点，金属处于固态；
热处理的理论基础同素异构现象是固态金属或合金才具备的特性。

2、工艺过程：加热、保温、冷却，其加热温度范围、保温时间长短、冷却速度快慢因条件不同而不同。

预备热处理：是零件加工过程中的一道中间工序（也称为中间热处理），其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。

最终热处理：是指能赋予工件使用性能的热处理，其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸的零件达到所需要的使用性能。

根据铁碳平衡相图，共析钢加热到超过A 1温度时，全部转变为奥氏体；而亚共析钢和过共析钢加热到A 3和Acm 以上获得单相奥氏体。

通常把加热时的实际临界温度标以字母“c”，如Ac 1、Ac 3、Ac cm ；而把冷却时的实际临界温度标以字母“r”，如Ar 1、Ar 3、Ar cm 等。

其物理意义分别为：
Ac 1：加热时珠光体向奥氏体转变的温度；
Ar 1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度；
Ac 3：加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；
Ar 3：冷却时奥氏体向铁素体转变的开始温度；
Ac cm ：加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；
Ar cm ：冷却时从奥氏体中开始析出二次渗碳体的温度。

3、工艺曲线：
五、热处理的分类：
1、一般分类：
2、按目的和工序分类：
预备热处理：退火、正火、调质
最终热处理：淬火、回火、表面热处理
3、热处理适用范围：
60～70%机床制造中零件；
70～80%拖拉机制造中零件；
工具、模具、轴承几乎全部要热处理；
NdFeB材料要通过热处理改善性能。

4、学习热处理的意义：
了解材料在不同加热、保温、冷却条件下组织变化规律，正确设计和实施热处理工艺。

第二节钢在加热时的组织转变
加热是热处理的首道工序，大多是先把钢件加热到高温，目的是使钢得到奥氏体组织。

通常将这一过程称为钢的奥氏体化。

一、奥氏体的形成
1、共析钢奥氏体化温度
加热冷却时，铁碳合金状态图上各临界点的位置
2、共析钢加热时奥氏体的形成过程
奥氏体的形成遵循一般的相变规律，包括形核与长大两个基本过程，可分为四个阶段：（1）奥氏体晶核的形成。

将钢加热到Ac1以上时，珠光体转变成奥氏体，奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体的相界面形成。

（2）奥氏体长大。

稳定的奥氏体晶核形成后，开始长大生成小晶体，同时又有新的晶核形成。

（3）残余渗碳体的溶解。

由于铁素体的碳浓度和结构与奥氏体相
近，铁素体转变为奥氏体的速度远比渗碳体向奥氏体中的溶解快。

（4）奥氏体成分的均匀化。

在渗碳体全部溶解完时，奥氏体的成分是不均匀的，需要保温一定时间，碳原子充分扩散，获得均匀的单相奥氏体。

3、亚共析钢与过共析钢加热时奥氏体的形成
亚共析钢与过共析钢的室温平衡组织分别为（P+F）和（P + Fe3CⅡ）。

其中，加热时珠光体转变为奥氏体的过程与共析钢的相同；不同的是：亚共析钢多了铁素体向奥氏体的转变
过程，过共析钢多了二次渗碳体的溶解过程。

所以，亚共析钢要得到全部奥氏体需加热到Ac3以上，对过共析钢要在Ac cm以上。

这一过程为完全奥氏体化。

如果亚共析钢仅在Ac1～Ac3温度之间加热，加热后的组织是“A + F”两相共存；对过共析钢在Ac1～Ac cm温度之间加热，加热后的组织应为“A + Fe3CⅡ”两相共存。

这一过程为不完全奥氏体化。

在加热后的冷却过程中，只是奥氏体向其它的组织转变，铁素体或二次渗碳体则不会发生转变，保留在钢的室温组织中，会对钢的力学性能产生影响。

二、奥氏体晶粒的大小及控制
1、奥氏体晶粒度—表示奥氏体晶粒大小
晶粒度评级（冶标）：00，0，1，2，…，10共12个等级；其中，3级以下为粗晶粒，4～6级中等晶粒，7～8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。

根据加热时奥氏体晶粒长大的超势，钢种有
本质细晶粒钢：加热时，A不容易长大，含Nb,Ti,V等元素的钢；意义：渗碳！
本质粗晶粒钢：加热时，A晶粒容易长大。

2、奥氏体晶粒的大小的控制
一般从以下几个方面考虑
（1）加热温度和保温时间。

加热温度高，保温时间长，奥氏体晶粒长大。

加热温度高，保温时间短，可获得细小的晶粒。

加热温度一定，延长保温时间，晶粒不断长大，并趋于稳定。

原因：原子的扩散能力主要与温度有关。

保温的目的主要是为了使工件温度均匀，奥氏体的成分均匀化。

（2）加热速度。

在实际生产中，常采用快速加热和短时保温的方法来获得细小晶粒。

原因：加热速度越快，过热度越大，奥氏体化温度越高，形核率和长大速率越大，但前者大于后者，可获得细小的奥氏体起始晶粒；另一方面，温度较高时，界面能高，原子扩散
能力增强，细小晶粒反而易于长大，所以保温时间又不能太长。

（3）原始组织。

（4）钢的化学成分
碳元素的影响：随碳含量增加，奥氏体晶粒长大倾向增加；当有未溶碳化物存在时，可阻碍晶粒长大，得到细小奥氏体晶粒。

合金元素影响：
A．钢中加入Al、V、Zr、Ti、Nb元素可起到细化晶粒的作用。

因为能形成高熔点、弥散分布的碳化物或氮化物，阻碍晶界移动，强烈阻碍奥氏体晶粒长大。

B．Mn、P及过量的Al等溶入奥氏体中，可加速铁的扩散，促进奥氏体晶粒的长大。

三、钢加热时常见的缺陷及防止措施
1．常见的缺陷
氧化：钢在氧化性气氛（如气氛中有O2、CO2、H2O等）加热时易被氧化，工件表面形成FeO、Fe2O3、Fe3O4等氧化物，导致钢的烧损，零件尺寸变小，表面粗糙，更重要的是严重影响后序热处理的质量。

脱碳：指钢中的碳被烧损，导致钢件表面含碳量降低的现象，常伴随氧化发生。

脱碳的气氛主要有氧化性气氛和H2气氛。

脱碳使钢件表面的含碳量降低，使钢件强度硬度降低，特别是疲劳强度和耐磨性
严重下降。

过热：指加热温度比正常温度偏高，出现的奥氏体晶粒粗大的现象。

过热使钢件的强度和塑韧性降低，热处理后变形加大。

过热的工件可通过重新奥氏体化，细化晶粒来补救。

过烧：指钢加热的温度太高，奥氏体晶界局部或全部氧化甚至熔化的现象。

过烧使工件变脆，如果锻造一锻即裂。

过烧的工件只能报废，无法挽救，属于致命性缺陷。

2．防止措施
（1）在真空中加热：工件在真空中加热是防止氧化脱碳的最有效措施，是热处理工艺的发展方向，在发达国家应用普遍。

问题在于，真空热处理设备投资大，成本较高。

（2）可控气氛加热：工件加热过程中向炉内充入一定保护性气氛，保证钢在不脱碳、不增碳、不氧化的气氛下加热。

实践证明它是行之有效与可靠的方法，是现代热处理的发展方向之一。

（3）盐浴加热：将工件置于一熔化了的中性熔融的盐浴炉中加热，盐浴进行充分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧化。

缺点主要是粘在工件上的盐难以清洗，操作过程中盐液遇水易炸，不小心灼伤人体，不太安全，操作过程中要多加小心。

第二节钢在冷却时的转变
一、过冷奥氏体
定义：把在临界温度A 1以下尚未发生组织转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体。

等温转变：过冷奥氏体转变是在临界点以下某个温度下等温过程中发生的，就称为过冷奥氏体的等温转变。

连续转变：转变在连续冷却的过程中发生的就称为过冷奥氏体的连续冷却转变。

等温冷却和连续冷却是工业生产中常用的两种热处理冷却方式。

钢中过冷奥氏体在冷却过程中的转变规律常用过冷奥氏体转变图来描述，表示转变产物与温度、时间之间的关系，是选择和制定热处理工艺的重要依据。

图等温转变和连续转变
表45钢经840℃加热后，不同条件冷却后的机械性能
冷却方法σb,MN/m2σs,MN/m2δ，%ψ，%HRC
随炉冷却53028032.549.315～18
空气冷却670～72034015～1845～5018～24
油中冷却90062018～204845～60
水中冷却11007207～812～1452～6从这个表中，我们可以发现，同是一种钢，加热条件相同，但由于采用不同的冷却条件，钢所表出的机械性能明显不同。

为什么会出现性能上明显的差别？一句话是由于钢的内部组织随冷却速度的不同而发生不同的变化，导致性能上的的差别。

由于Fe-Fe3C相图是在极其缓慢加热或冷却条件下建立的，没有考虑冷却条件对相变的影响，而热处理过程中的过冷奥氏体等温转变曲线和过冷奥氏体连续冷却转变曲线是对这个问题的补充，下面分别讨论。

二、过冷奥氏体等温转变曲线（以共析钢为例）
过冷奥氏体（A）的概念：
加热到A状态的钢快速冷却到A1线以下后，A处于不稳定状态，但过冷到A1点以下的A并不是立即发生转变，而是经过一个孕育期后才开始转变象这个暂时处在孕育期，处于不稳定状态的A，我们就称作“过冷A”。

（一）共析碳钢过冷A等温曲线的建立
图共析钢等温转变图（TTT图或C曲线）
（1）准备几组共析钢小试样（5组，每组8个试样，小圆片试样的尺寸：直径10～15mm，厚度1.0～1.1mm）；
（2）把这些试样加热至A1(7270C)以上奥氏体化（如8000C）；
（3）然后迅速把各组试样分别迅速放入A1(7270C) 以下的不同温度（700，650，600，550，5000C）的恒温箱中保温；
（4）记录时间，每隔一定时间取出一块试样，立即淬入水中（保持当时的组织状态）；
（5）测量硬度，并在显微镜下观察其组织，找出各个等温温度下的转变开始时间和转变了时间，并画在“温度----时间”坐标系中；
（6）将转变开始点连接起来—A转变开始线；转变终了点连接起来—A转变终了线。

该曲线称过冷奥氏体等温曲线。

孕育期:试样放入临界温度以下到开始发生转变之间的这段时间，即A开始转变线到温度轴的距离。

鼻尖处孕育期最短，鼻尖处的温度称为鼻温，共析钢在5500C左右。

（二）过冷奥氏体等温转变曲线的分析
转变开始线：由过冷奥氏体（A）开始转变点连接起来的线；
转变终了线：由转变终了点连接起来的线；
A稳定区域：A1以上是奥氏体稳定区域；
过冷A区域：A1以下是转变开始以左的区域；
转变产物区：A1以下是转变终了线以右和Ms点以上的区域；
过冷A与转变产物共存区：转变开始线和转变中了线之间。

过冷到A1线以下的A进行等温转变时，都经过一段孕育期，转变开始线与纵坐标之间的距离即表示孕育期。

举例：
转变开始线上的某点到纵坐标之间的距离即表示在该温度下等温转变的孕育期。

孕育期长，过冷转变稳定，反之稳定性差Ms观察C曲线我们可以发现，在各温度下过冷奥氏体的稳定性不相同，在C曲线的鼻尖处，约550oC地方，它的孕育期最短，表示过冷A最不稳定，由于它的转变速度最快，所以距离纵坐标最近，称“鼻尖”，而在靠近A1点和Ms点处的孕育期较长，过冷A较稳定，转变速度也较慢。

共析碳钢的过冷A在三个不同温度区间，发生三种不同的转变
珠光体——A1点到C曲线鼻尖区间（高温转变），转变产物是珠光体，又称珠光体型转变；
贝氏体——C曲线鼻尖到Ms点区间中温转变，转变产物是贝氏体，又称贝氏体型转变；
马氏体——Ms点以下是低转变，转变产物是马氏体，又称马氏体型转变。

（三）过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能
根据过冷奥氏体在不同温度间的转变特点，将其分为三类：珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。

转变产物取决于等温的温度。

Ⅰ珠光体型转变
1、转变温度：
7270C—5500C
2、转变产物：
珠光体
珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，这种类型的转变称为珠光体转变。

根据奥氏体化温度和程度不同，过冷奥氏体可以形成片状珠光体和球状珠光体。

珠光体：由共析反应形成，是由铁素体片和渗碳体片交替排列的层片状组织，形貌为层片状。

珠光体中铁素体和渗碳体层片的粗细与转变温度有关。

转变温度越低，过冷度越大，珠光体的层片越细。

在7270C—6500C：珠光体片层较粗，称为粗片状珠光体，简称珠光体，用P表示；
在6500C—6000C：珠光体层片较细，称为索氏体，用S表示；
在6000C--5500C：珠光体层片极细，称为屈氏体，用T表示。

层片越细，珠光体的强度硬度越高，塑性韧性越好。

三者相比：屈氏体的强度硬度最高，塑性韧性最好；索氏体次之；珠光体再次之。

例如：冷拔弹簧钢丝，等温处理成索氏体，变性量可达80%，强度达到3000MPa。

珠光体的性能：P的性能取决于片层间的距离，片层间距离越小↓，
塑性变形，抗力能力↑，强度，硬度越高↑。

Ⅱ贝氏体型转变
1、转变温度：
上贝氏体：大约在C曲线鼻尖至350℃范围内
贝氏体：大约在C曲线350℃至M S点温度范围内
2、转变产物：
贝氏体，记为B。

3、定义：
贝氏体是由过饱和铁素体和渗碳体组成的机械混合物。

4、形成示意图
图贝氏体形成示意图
a)上贝氏体b)下贝氏体
贝氏体组织是由含碳过饱和的铁素体与渗碳体组成的两相混合物，因此A转变成贝氏体也包含了晶格的改组和碳原子的扩散，它的转变过程同样也是经过了固态下形核的长大来完成的，贝氏体的转变温度比珠光体还低，因此在低温下铁原子只能做很小的位移。

而不发生扩散。

5、组织形态：
有两种类型，其组织形态与等温温度有关。

（1）上贝氏体
记为B上：在550－3500C之间形成，呈羽毛状，细小的短棒状渗碳体分布在过饱和铁素体片间。

（2）下贝氏体
记为B下：在350－Ms（2300C）之间形成，呈针片状或竹叶状状，渗碳体以短片状分布在过饱和铁素体针片的内部，具有较高的位错密度。

6、性能特点
B上和B下性能相比较，B下不仅具有较高的硬度和耐磨性，而且B下的硬度，韧性和塑性均高于B上。

图是共析碳钢的机械性能与等温转变温度的关系，从这个图上可以看出，在350℃上贝氏体温度转变范围内B上的强度，硬度越低，韧性也越低而B下相反（350℃至MS）它的强度，硬度，塑性和韧性的综合机械性能较高，因此生产中常采用等温淬火获取B下组织。

Ⅲ马氏体型转变
1、转变温度：
Ms（2300C）～M f之间。

2、转变产物：
马氏体，记为M。

3、定义、结构：
马氏体是碳在 F e中形成的过饱和固溶体，体心正方晶格结构。

C轴的晶格常数大于a轴的晶格常数
C/a称作M的正方度
正方度的产生完全是由于M中过饱和碳原子强制分布在晶胞的某一晶轴的空隙处，结果使α—Fe的体心立方晶格被歪曲，M含碳量越高↑，正方度越大↑，M比容越大↑，由A→M 体积变化越大↑，这就是造成高碳钢淬火时容易变形和开裂的原因之一。

4、马氏体的组织形态和性能特点：
有两种类型。

（1）板条马氏体：呈板条状；具有较高的强度和良好的韧性，即良好的综合力学性能。

Ms温度较高、含碳量较低的钢淬火时易得到板条马氏体。

它的立体形态呈椭圆形截面的细长条状而它的显微组织在金相试面上是板条状M截面形态。

板条马氏体是低、中碳钢和低、中碳合金钢淬火组织中的一种典型组织形态。

（2）片状马氏体：呈针片状或竹叶状；具有高的强度和硬度，但塑性韧性差，即硬而脆。

M f较低、含碳量较高的钢淬火时易得到。

在显微镜下我们可以看到在同一视场中，许多长短不一与互成一定角度分布的M，由于片状M形成时一般不能穿过A晶界，而后形成的M
又不能穿过先形成的马氏体，所以越是后形成的马氏体片尺寸越少，片状M的立体形态是双凸透镜状，而显微镜下所看到的则是金相试面上的M截面形态，因而呈针状。

片状马氏体主要出现在中高碳钢、中高碳合金钢和高镍的铁镍合金的淬火组织中。

必须经过回火处理后才能使用。

5、M的性能
实验表明：当奥氏体的含碳量大于1%的钢淬火后，马氏体形态为片状M，片状M又称高碳M，当奥氏体的含碳量小于0.2%的钢淬火后，M形态基本为板条状M，因此又称低碳M，当A的含碳量在1%与0.2%之间，则为两种马氏体的混合组织。

M的含碳量增高，强度与硬度也增高，从图中明显看出，含碳量较底时，强度，硬度增高明显。

造成硬度，强度提高的主要原因是过饱和的碳原子使晶格正方畸变，产生固溶炭化，同时在M中存在大量的弯晶及位错，它们都会阻碍位错运动，提高塑性变形抗力，从而产生相变强化。

另外M的塑性和韧性与含碳量有关，高碳片状M的塑性，韧性很差，而低碳M则不然，它具有较高的塑性与韧性。

表板条状马氏体与片状马氏体的性能比较
淬火钢中含碳量，% 马氏体
形态
σb,MN/m2σs,MN/m2HRC δ，% ψ，% σb,J/cm2
0.25-0.25 板条状1020-1530 820-1330 30-50 9-17 40-65 60-180
0.77 片状2350 2040 66 ≈130 10
表为含碳量不同的板条状与片状M的性能比较，从表中比较可见，片状M性能特点是硬度高而脆性大，板条状M不仅强度，硬度较高，而且还有良好的塑性和韧性。

以前人们对M的概念是“硬而脆”，随着科学技术的发展，对板条状M（低碳M）认识不断加深，从而使得低碳M在各领域广泛应用，具有良好的机械性能的低碳M，对节约钢材，减轻设备重量，延长使用寿命，都有重要意义。

钢的组织不同，
比容也不同，M比容最大，A比容最小，P居中，且M的比容随含碳量增高而增高，钢在淬火后由A—>M，钢件体积必然增大，因而导致淬火件常有变形与开裂事故发生。

6、马氏体转变的特点及冷处理
6.1 马氏体相变特点
M转变与我们前面所介绍的相变一样，它也具有形核与长大两个过程，但它与其它相变相比，又有以下特点：
1．马氏体转变是无扩散型转变P，B体型转变都属于扩散型转变，A—>M由于过冷度极大，依次A中的铁，碳原子不能进行扩散，转变是只发生γFe-αFe转变，过饱和的碳未析出而形成碳在α-Fe中的过饱和固溶体，因此说M转变是无扩散变。

2．M转变速度快M形成不需要孕育期，形成仅需10-7秒（0.1微秒）。

3．M转变是在某一温度范围内形成的。

过冷奥氏体一大于V1c的速度冷却到M s点时，就转变为M，冷却到M f线时，M转变结束。

实验表明：M s与M f点的位置与冷却速度无关，而与A的含碳量有关，含碳量越高，M s与M f点的温度越低。

4．M转变的不完全性
含碳量超过0.5%后，Mf温度将到室温，因此淬火时，在室温下必然有一部分A被留下来，这部分A称残余A，含碳量高，Ms温度高，淬火后残余A增多。

我们不希望残余A 出现，但是在保证M转变的条件下，A过冷到Mf点以下，仍有少量的参与奥氏体被留下来，这就是我们所说的“马氏体转变不完全性”。

追究M转变为什么会保留残余A？原因是M转变时，体积要膨胀，体积的膨胀使还没转变的A 产生多向应力，因此阻止了A—>M，而保留下来A。

6.2 冷处理
残余A不仅降低淬火钢的硬度和耐磨性，而且在工件使用过程中，残余A会继续转变成M，使这就要求高精度的工件，如，精密丝杠，精密量具，精密轴承等。

为了保证使工件形状，尺寸发生变化，影响
工件的尺寸精度，用期间的精度，淬火工件冷却到室温后，在冷却到-78oC或-183oC，来最大限度消除残余A，达到增加硬度，耐磨性与尺寸稳定性的目的，这种处理成“冷处理”。

7、影响马氏体性能的因素
马氏体组织的最主要特点是高强度和高硬度。

硬度：主要取决于其本身的含碳量，与合金元素含量关系不大。

随着碳含量的增加，马氏体的硬度升高。

对淬火钢来说，当含碳量为0.6～0.8％时，硬度达到最高；含碳量进一步增加时，硬度提高趋于平缓。

马氏体的高强度：是由于碳在α-Fe中的过饱和而产生的固溶强化，相变时在马氏体内部造成大量的位错或孪晶等晶格缺陷而产生的相变强化，以及时效强化效应等综合作用的结果。

另外，奥氏体晶粒越细小，马氏体尺寸越小，其强度也越高。

塑性和韧性：取决于马氏体的亚结构。

板条马氏体的亚结构为位错，具有高的强度和良好的韧性，特点是具有良好的综合机械性能；片状马氏体的亚结构为孪晶，具有高的强度和硬度，但塑韧性很差，特点是硬而脆。

8、应用
要求高硬度高耐磨性的零件，得到高碳的片状马氏体组织，如工模具、渗碳件等。

要求综合力学性能好的零件，得到低碳马氏体，如发动机连杆、螺栓、石油钻井的吊环和吊钳等。

四、影响C曲线的主要因素
1．含碳量的影响
对C曲线形状的影响：亚共析钢，在P转变之前有先共析铁素体析出，C曲线上有A→F 转变线。

过共析钢，在P转变之前有二次渗碳体析出，C曲线上有A—Fe3C转变线。

对C曲线位置的影响：亚共析钢，Wc↑,C曲线右移，转变推迟。

过共析钢：Wc↑，C曲线左移，C曲线左移。

共析钢的C曲线最靠右。

三者相比，淬火时，共析钢最易获得马。