钢在冷却时的转变

过 冷 A
A→P
转变结束
P 5~25HRC S
25~35HRC 35~40HRC 40~50HRC
A→S A→T
T
A→上 过 B 冷 A
Ms
上B
A→下B
下B 50~60HRC
200 100 0 -100 0
Mf
A→M
M+A'
60~65HRC
M
Βιβλιοθήκη Baidu
1
10
10
2
10
3
10
4
5 10 时间/s
60~65HRC
M
1
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5 10 时间/s
二、冷却转变后的组织和性能
1、珠光体（A1～550℃）转变
一是晶格重组，二是铁、碳原子扩散
属扩散型转变
P 型组织 —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P 索氏体 S 屈氏体 T 层片间距：P > S > T
索氏体 S 8000×
屈氏体 T 8000×
三、影响C曲线的因素
1）含碳量(奥氏体的含碳量) 2）合金元素
除Co外，绝大多数合金元素溶入奥氏体后，都 使C曲线右移，形状也可能会发生改变。
3）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 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， 使C曲线右移。
钢在冷却时的转变
一、过冷奥氏体的等温冷却转变
共析钢的C曲线分析
过冷A : T < A1时，A不稳定. A体等温转变曲线 (C 曲线或TTT)
800 700 600 500 T/℃
A1
A
始 转变开
过 冷 A
A→P
转变结束
P 5~25HRC S
25~35HRC 35~40HRC 40~50HRC
A→S A→T
＜ 5 00× ＞1000× ＞2000×
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。 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 火来得到粒状珠光体组织，降低钢的硬度。
2、贝氏体转变
中温转变：550
αk
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
3 、马氏体转变
马氏体 (M)：C在α－Fe中的过饱和固溶体。
转变特点： 1）无扩散型转变 Fe 和 C 原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固 溶强化显著。 2）降温形成 连续冷却完成。 3）瞬时性 M 的形成速度很快， 温度越低，则转变量越多。 4）转变的不完全性 M 转变总要残留少量 A，A中的C%越多，则 MS、Mf越低，残余 A含量越多。AR的量主要取决于MS和MF点的位置。
5） M形成时体积膨胀 造成很大内应力。
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
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
上贝氏体的形成过程
上贝氏体中的Fe3C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
45钢，B上+B下，×400 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×
下贝氏体的形成
T8钢，B下，黑色针状 光学显微照片 ×400
F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000×
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
800 700 600 500 400 300
T/℃
A1
A
始 转变开
℃～Ms点 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。 转变产物：贝氏体，即Fe3C分布在含碳过饱 和的铁素体上的两相混合物。
上贝氏体： 下贝氏体：
550 ～ 350℃，呈羽毛状,小 片状Fe3C分布在F体条间。强度和韧性差。 350 ℃～Ms点，呈针状,韧性 高，综合力学性能好。
T
高温转变:A1 ~ 550℃ 400 过冷A → P 型组织 中温转变:550℃ ~ MS 300 过冷A →贝氏体 ( B ) 200 低温转变: MS ~ M f 过冷A →马氏体 ( M )
100 0 -100 0
Mf Ms
过 冷 A
A→上 B
A→下B
上B
下B 50~60HRC
A→M
M+A'
珠光体 P ，3800×
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 /nm 能分辨片层的 放大倍数
珠光体 索氏体 屈氏体
P S T
A1~650 650~600 600~550
170~200H B 25~35HRC 35~40HRC
150~450 80~150 30~80