§42 钢在加热及冷却时的组织转变PPT课件

二、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。
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。
一、钢在加热时的组织转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1 以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热， 目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
2、奥氏体的形成
Fe，C原子扩散和晶格改变的过程 1).奥氏体晶核的形成 2).奥氏体晶核的长大 3).残余渗碳体的溶解 4).奥氏体成分的均匀化
3、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。
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）
共析碳钢 C曲线建立过程示意图
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A1 104 时间(s)
等温转变曲线图的解说
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。
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。
温度 (℃)
800
700
过
冷
600
奥
氏
体
500
区
400
300 Ms
200
100
0 Mf
-100
0
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共析碳钢 C曲线的分析
稳定的奥氏体区
A
+ 产
物
A向产物 转变终止线
一、钢在加热时的组织转变
（一）共析碳钢A形成过程示意图
1. 1)奥氏体的形核
优先在铁素体和渗碳体的 相界面上形成。
2)奥氏体晶核的长大
在奥氏体中出现碳的浓度梯度，并 引起碳在奥氏体中不断地由高浓度 向低浓度的扩散。为了 维持原界面 碳浓度平衡，奥氏体晶粒不断向铁 素体和渗碳体两边长大，直至，铁 素体全部转变为奥氏体。
• 1.加热温度和加热速度的影响
提高加热T，将加速A的形成。随着加热 速度的增加,奥氏体形成温度升高 （Ac1越高），形成所需的时间缩短。
2.化学成分的影响
随着钢中含碳量增加，铁素体和渗碳体相界 面总量增多，有利于奥氏体的形成。
3.原始组织的影响
由于奥氏体的晶核是在铁素体和渗碳体的相界 面上形成,所以原始组织越细，相界面越多，形 成奥氏体晶核的“基地”越多，奥氏体转变就越快。
以共析钢为例，介绍等温转变曲线及转变产物。
建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 )
T --- time T --- temperature T --- transformation
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
-100 0
区
A向产 物转变开始线
A1
A1～550℃;高温转变区;
产
扩散型转变; P 转变区。
物
区
550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变;
贝氏体( B ) 转变区;
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)
1）、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃
A 均匀化
一、钢在加热时的组织转变 共析钢奥氏体化过程
一、钢在加热时的组织转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析
相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的
转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变
过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。
（3）托 氏 体 形 貌 像
形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用 符号T 表示。
）
共析碳钢三种珠光体型组织
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
⑴ 珠光体形貌 形成温度为A1～650℃
，片层较厚，500倍光 镜下可辨，用符号P表示 .
三维珠光体如同放在水中的包心菜
光镜下形貌
电镜下形貌
（2）索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
形成温度为650600℃,片层较薄， 800-1000倍光镜下可 辨，用符号S 表示。
对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温
度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐
渐溶入A，
对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1
以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体
逐步溶入奥氏体中。
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变 （三）影响奥氏体转变的因素
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）。
1．奥氏体的等温转变
奥氏体在A1线以上是稳定相，当冷却到A1线以下而又
尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。这是一种不稳定的过 冷组织，只要经过一段时间的等温保持，它就可以等温转 变为稳定的新相。这种转变就称为奥氏体的等温转变。
表示过冷奥氏体的等温转变温度、转变时间与转变产 物之间的关系曲线称为等温转变曲线图。
§4－2 钢在加热及冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变 二、钢在冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1．钢在加热和冷却时的相变温度
在加热时钢的转变温 度要高于平衡状态下的临 界点；在冷却时要低于平 衡状态下的临界点。
加热时的各临界点： Ac1、Ac3和Accm
冷却时的各临界点： Ar1、Ar3和Arcm
A 长大
A 形核
一、钢在加热时的组织转变
（一）共析碳钢A形成过程示意图
3)残留渗碳体的溶解
铁素体先于渗碳体消失。因此 ，奥氏体形成后，仍有未溶解 的渗碳体存在，随着保温时间 的延长，未溶渗碳体将继续溶 解，直至全部消失。
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。