钢在加热冷却时的组织转变ppt课件
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热处理PPT课件
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
由Fe—Fe3C状态图可知，钢加热至稍高于727°C(PSK线或A1线) 时，将发生珠光体向奥氏体的转变。这种转变过程伴随着铁原子和碳原 子的扩散，所以其转变过程属于一种扩散型的转变。
以共析钢为例，分析奥氏体形成的过程。其基本过程可描述为四个步 骤
9
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
10
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热获得奥氏体组织后，如在不同的冷却条件 下冷却，最后可使钢获得不同的力学性能。例如用45 钢制造的直径为15mm的轴，经840°C加热后，若在 空气中冷却，其表面硬度小于HBS209；若在油中冷 却，其表面硬度可达HRC45左右；若在水中冷却， 其表面硬度可达HRC65左右。为了解这些差别的原 因，必须了解奥氏体在冷却过程中的组织变化规律。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
过冷到550℃~350℃之间的转变组织为上贝氏
体半扩散型（Ｂ上），Fe不扩散，羽毛状碳化物分
布在F间，韧性差，过冷到350℃~MS之间的转变组
织为下贝氏体（Ｂ下） ，C原子有一定的扩散能力，
针状碳化物分布在F内，韧性高，综合机械性能好。
③低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到 Ms230℃~Mf-50℃之间的转变产物,马氏体（M） 组织。是含碳过饱和的α —固溶体。由于马氏体中 溶入过多的碳使晶格严重扭曲，从而增加了变形抗 力，所以马氏体具有很高的硬度。含碳量越高其硬 度越大。马氏体是单相亚稳定的组织。
热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组 成的。因此，热处理工艺过程可用“温度—时间” 为坐标的曲线图表示，此曲线称为热处理工艺曲线。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
由Fe—Fe3C状态图可知，钢加热至稍高于727°C(PSK线或A1线) 时，将发生珠光体向奥氏体的转变。这种转变过程伴随着铁原子和碳原 子的扩散，所以其转变过程属于一种扩散型的转变。
以共析钢为例，分析奥氏体形成的过程。其基本过程可描述为四个步 骤
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热获得奥氏体组织后，如在不同的冷却条件 下冷却，最后可使钢获得不同的力学性能。例如用45 钢制造的直径为15mm的轴，经840°C加热后，若在 空气中冷却，其表面硬度小于HBS209；若在油中冷 却，其表面硬度可达HRC45左右；若在水中冷却， 其表面硬度可达HRC65左右。为了解这些差别的原 因，必须了解奥氏体在冷却过程中的组织变化规律。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
过冷到550℃~350℃之间的转变组织为上贝氏
体半扩散型（Ｂ上），Fe不扩散，羽毛状碳化物分
布在F间，韧性差，过冷到350℃~MS之间的转变组
织为下贝氏体（Ｂ下） ，C原子有一定的扩散能力，
针状碳化物分布在F内，韧性高，综合机械性能好。
③低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到 Ms230℃~Mf-50℃之间的转变产物,马氏体（M） 组织。是含碳过饱和的α —固溶体。由于马氏体中 溶入过多的碳使晶格严重扭曲，从而增加了变形抗 力，所以马氏体具有很高的硬度。含碳量越高其硬 度越大。马氏体是单相亚稳定的组织。
热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组 成的。因此，热处理工艺过程可用“温度—时间” 为坐标的曲线图表示，此曲线称为热处理工艺曲线。
钢的热处理及工艺课件(PPT 44页)
B上 HRC40－45
B下 HRC50－60
Mf（M终了线）
时间/s
马氏体型
贝氏体型
珠你体型
三种组织转变 返回
1、P区：A分解为F和Cm相间的片层状组织，是靠Fe与C原子长距离扩散迁移，F 和Cm交替形核长大而形成的；随温度的降低，加大，过冷A稳定性 变小，孕育期变短，P的片间距变小，组织变细； A1650ºC 为珠光体P；d=0.6-1微米
A晶1、粒A的起长始大晶是粒一度自：发一过般程较：小曲，折难晶于界测变量为，平但直通晶过界快，速大晶粒 吞并小晶短粒时。加热可获得细晶粒，对热处理工艺有重要意义。
凡是影响A过程的因素均影响A晶粒的长大： 如2加、影热A响实温钢际度的晶T；组粒织度性：能是，在具具有体重条要件的下实的际晶意粒义大。小，直接 加热速度v：越快，A的形成温度越高； 保3温、3时A－本间8h质τ）：晶所长粒获。度得。：的。是A。在晶。规粒。定大。的小短加，。热它。条表。件示。下了。（A。晶9。3粒0±在1高0C， 未溶温碳时化长物大对的晶倾界向推。移1的~4阻级碍为作本用质：粗晶粒钢；5~8级为 合金本元质素细除晶M粒n、钢P。外（一见般图均2有-62阻所碍示作）用；
1、A成分的影响(1)含碳量对C曲线的影响； (2)合金元素对C曲线的影响： 改变位置：大多数会延缓过冷A的分解，使C曲线右移； 改变形状：使P区与B区分开（b及d）。甚至P区消失（如c）。
2、A状态的影响（A晶粒度—细，则左移；组织不均匀—左移；T等） 加热温度和保温时间： 提高T或延长保温时间， 使A成分更为均匀，且 由于A晶粒的长大，晶 界面积减少，不利于A 晶粒的形核与长大，因 此提高了A的稳定性， 使C曲线右移。
转变终了线
4——T+M；
钢在加热时的转变 ppt课件
测定奥氏体的 转变量与时间 的关系
24
热 处 理 原 理
共析钢奥氏体等温形成图(TTA)
Time-Temperature-Austenitization
参考《钢的热处理》P23合金钢等温TTA曲线
25
热
处
4.2 连续加热时奥氏体形成特征
理 原
理
实际生产中，绝大多数情况下奥 氏体是在连续加热过程中形成的。
➢ 一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面上形成 晶核。
➢ 奥氏体晶核也可以在以往的粗大奥氏体晶界上 （原始奥氏体晶界）形核并且长大，由于这样的 晶界处富集较多的碳原子和其他元素，给奥氏体 形核提供了有利条件。
➢ 下图b)所示为在原始粗大奥氏体晶界上开始形成 许多细小的奥氏体晶粒。
16Biblioteka 热 处 理 原 理➢临界点A3和Acm也附加脚标c,r,即：Ac3、Ar3、 Accm、Arcm。
13
热
处
加热和冷却时的临界点
理 原
理
《钢的热处理》P15
14
热
处
3.1 奥氏体形成的热力学条件
理 原
理
➢驱动力
珠光体和奥氏体的自由能随温度变化的示意图
《钢的热处理》P15
15
热
处
3.2 奥氏体晶核的形成
理 原
理
3.2.1 形核地点
➢因此，一般来说 奥氏体形成后总是剩下渗碳体。 之后，进行渗碳体的溶解过程。
➢虽然珠光体中铁素体片厚度比渗碳体片大得多 （约7倍），仍然是铁素体先消失。
《钢的热处理》P25 扩散定律
33
热 处 理 原 理
4.4 影响奥氏体形成速度的因素
一切影响奥氏体的形核率和增大 速度的因素都影响奥氏体的形成 速度。
《钢的热处理》PPT课件
231形成当a过冷到a1线以下时a产生了变化在晶界处产生了fe3c晶核长大使侧a的含量下降当fe3c长大时使到原有的a的c含量达到f时fe3c两侧形成的晶核当f长大时cmax0006向周围的a排出多原子增加了两侧a的c含量促进了fe3c片的形成如此反复24形成f与fe3c层片相间的混合组织与此同时在晶界其他部位又可能产生新的晶核fe3c小片并不断交替生核长大直到各种不同取向的p晶团群彼此相遇a全部转变为p
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
钢的热处理钢在加热和冷却时组织转变课件
钢在冷却时的组织转变
珠光体的形成
总结词
珠光体是钢在冷却过程中形成的一种组织，由铁素体和渗碳体的层片状交替排 列构成。
详细描述
当钢在冷却时，奥氏体中的碳原子开始扩散并偏聚在铁素体和渗碳体的界面处， 形成富碳的铁素体和贫碳的渗碳体。随着温度的降低，这些富碳的铁素体和贫 碳的渗碳体会逐渐形成层片状结构，最终形成珠光体。
马氏体的转变
总结词
马氏体是钢在冷却过程中形成的一种组织，其特点是具有较 高的硬度和强度。
详细描述
当钢在冷却时，如果冷却速度足够快，奥氏体中的碳原子来 不及扩散，就会形成一种过饱和的固溶体，即马氏体。马氏 体的硬度高、强度大，因此在制造高强度、耐磨性好的刀具、 模具等产品时具有重要的应用。
贝氏体的转变
奥氏体的形成是一个扩 散过程，需要一定的时 间和温度。
04
奥氏体的形成与钢的成 分、加热速度和温度等 因素有关。
奥氏体晶粒的长大
01
02
03
04
随着温度的升高，奥氏体晶粒 逐渐长大。
晶粒的大小对钢的性能有重要 影响，晶粒越细，钢的强度和
韧性越好。
加热温度和时间是影响奥氏体 晶粒大小的主要因素。
为了获得细小的奥氏体晶粒， 通常采用快速加热和短时间保
回火
总结词
回火是一种将淬火后的金属重新加热至低温 并保持一段时间的过程，主要用于消除淬火 过程中产生的内应力、提高金属的韧性和塑 性。
详细描述
回火的主要目的是通过低温加热使金属内部 组织结构发生转变，消除淬火过程中产生的 内应力，提高金属的韧性和塑性。回火工艺 通常包括将淬火后的金属加热到低温回火温
开裂
是指热处理过程中，由于内应力过大 或组织转变不均匀，导致钢的表面出 现裂纹。开裂可以通过优化热处理工 艺、控制冷却速度和改善材料成分来 减少。
钢的热处理 PPT课件
组织：球化珠光体（球粒状渗碳体 +铁素体）。
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
钢的热处理ppt课件
滚动轴承
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3.1 概述
3.1.1 热处理的概念
为什么热处理后材料性能会改变？
热处理后材料内部的微观结构（组织）发生变化，使材料性能 改变。
问题1：
加热、冷却时材料内部的微观结构如何变化（热处理原理）？
问题2：
热处理工艺有哪些？工程实际中有何应用？
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3.1 概述
3.1.1 热处理的概念
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
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第3章 钢的热处理
3.适用范围 3.1.3 热处理分类 3.1.4 临界温度与实际转变温度
3.2 钢在加热时的组织转变 3.3 钢在冷却时的组织转变 3.4 钢的基本热处理工艺 3.5 钢的表面热处理 3.6 钢的其它热处理
钢加热时的实际转变温度分别用 Ac1、Ac3、Accm表示。
冷却时的实际转变温度分别用 Ar1、Ar3、Arcm表示。
因加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册中的数 据是以30-50℃/h的速度加热或冷却时测得的。
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第3章 钢的热处理
3.1 概述 3.2 钢在加热时的组织转变
目录
第0章：绪论 第1章：工程材料的结构与性能 第2章：金属材料的结晶与二元相图 第3章：钢的热处理 第4章：工程材料 第5章：金属的液态成形 第6章：金属的塑性成形 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料成形 第9章：新材料及其新工艺 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用
1
第3章 钢的热处理
改善钢的性能，主要有 两条途径： 一是合金化，这是 第4章研究的内容。 二是热处理，这是 本章要研究的内 容。
供应窄带钢行业热处理设备
2
第3章 钢的热处理
钢在加热及冷却时和组织转变ppt课件.ppt
（1）550～350℃: B上; 40～45HRC;脆性大，几乎无价值。
过饱和碳α-Fe条状 羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
上贝氏体形貌
在光镜下呈羽毛状. 在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
10
102
103
104
时间(s)
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1）、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃
）
残余Fe3C溶解
4)奥氏体成分均匀化
延长保温时间，让碳原子 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
一、钢在加热时的组织转变 共析钢奥氏体化过程
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
电镜下
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良
好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。
过饱和碳α-Fe条状 羽毛状
B上 =过饱和碳 α-Fe条状 + Fe3C细条状
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
上贝氏体形貌
在光镜下呈羽毛状. 在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
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时间(s)
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
1）、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃
）
残余Fe3C溶解
4)奥氏体成分均匀化
延长保温时间，让碳原子 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
一、钢在加热时的组织转变 共析钢奥氏体化过程
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
电镜下
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良
好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。
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本课题重点与难点
教
学
奥氏体的形成及其晶粒大小
重
的控制措施，C曲线及其应用。
点
教
学
钢在加热时和冷却时组织转变。
难
点
精品课件
1
2.3.1 钢在加热时的组织转变
A1、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
在工件长期使用过程中残余奥氏体会逐步转变为马氏体，使
工件变形而引起尺寸的不稳定。
减少残余奥氏体的措施：冷处理。即把淬火后的工件继续冷
却到室温以下－80～－50℃，以减少残余奥氏体的含量。
精品课件13Fra bibliotek感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
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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。
精品课件
2
2.3.1 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
氏体，有较好的强韧性；2、当Wc＞1.0％时，形成片状（针
状）高碳马氏体，性能硬而脆；3、当Wc在0.20％～l.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。
残余奥氏体的存在，会降低淬火钢的硬度和耐磨性，并且
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
精品课件
5
2.3.2 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）。
精品课件
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2.3.2 钢在冷却时的组织转变
1、过冷奥氏体的等温转变
精品课件
11
2.3.2 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：
精品课件
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2.3.2 钢在冷却时的组织转变
2）马氏体转变（MS～Mf）
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Wc＜0.20％时，形成板条状低碳马
精品课件
10
2.3.2 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，介绍等温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Ｖk： 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。
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2.3.2 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 (1)珠光体型转变（A1～550℃）
(2)贝氏体转变（550℃～MS）
精品课件
9
2.3.2 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。
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2.3.2 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。
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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 3）加入一定量合金元素（除锰、磷外）
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2.3.2 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。
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。
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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。
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2.3.1 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。
教
学
奥氏体的形成及其晶粒大小
重
的控制措施，C曲线及其应用。
点
教
学
钢在加热时和冷却时组织转变。
难
点
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2.3.1 钢在加热时的组织转变
A1、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
在工件长期使用过程中残余奥氏体会逐步转变为马氏体，使
工件变形而引起尺寸的不稳定。
减少残余奥氏体的措施：冷处理。即把淬火后的工件继续冷
却到室温以下－80～－50℃，以减少残余奥氏体的含量。
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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。
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2.3.1 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
氏体，有较好的强韧性；2、当Wc＞1.0％时，形成片状（针
状）高碳马氏体，性能硬而脆；3、当Wc在0.20％～l.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。
残余奥氏体的存在，会降低淬火钢的硬度和耐磨性，并且
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2.3.2 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）。
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2.3.2 钢在冷却时的组织转变
1、过冷奥氏体的等温转变
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2.3.2 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：
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2.3.2 钢在冷却时的组织转变
2）马氏体转变（MS～Mf）
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Wc＜0.20％时，形成板条状低碳马
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2.3.2 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，介绍等温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Ｖk： 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。
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2.3.2 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 (1)珠光体型转变（A1～550℃）
(2)贝氏体转变（550℃～MS）
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2.3.2 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。
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2.3.2 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。
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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 3）加入一定量合金元素（除锰、磷外）
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2.3.2 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。
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。
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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。
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2.3.1 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。