第九章 钢的热处理原理
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热处理第一步 —加热奥氏体化
第二节钢在加热时的组织转变
钢加热的目的? 获得奥氏体!
钢加热的温度?
J
N
L+
G
+
L
+Fe3C
L+Fe3C
+Fe3C
实际加热和冷却时的相变点
平衡时—— A1 A3 Acm 加热时—— Ac1 Ac3 Accm 冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm
（一）奥氏体的形成过程
热处理的条件
(1) 有固态相变 (2) 加热时溶解度显著变化的合金
γ
α+γ
L
L+γ
L+β
γ+β α+ β
α+L α
L
L+β
α+ β
为什么钢能热处理?
A
H
δ JB
TN
γ G
α+γ αP S
Q Fe
铁碳相图
L
D L+γ
L +Fe3C F EC
γ +Fe3C
A1
K
α+Fe3C
→C%
6.69
Fe3C
①α→ γ 固态相变有相变重结晶 ② C溶解度显著变化可固溶强化 热处理温度区间 A1 ＜ T ＜ TNJEF
1-4 级粗，5-8 级细，8级以上极细 计算式为n = 2 N-1
N：晶粒度级别 n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数
标准晶粒度级别图
2.奥氏体晶粒大小的控制
⑴加热温度与保温时间
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，因
为这与原子扩散密切相关。
1250℃
⑵加热速度 加热速度越快，过热 晶
中温转变产物(550℃~MS) 贝氏体( B)—半扩散型
低温转变产物(MS~Mf)
马氏体( M)——非扩散型
② 存在孕育期 ——过冷奥氏体等温分解所需的准备时间 ——代表 A过冷稳定性
③ 存在鼻点 ——孕育期最短， A过冷最不稳定
④ T转↓，产物硬度↑ ⑤ 马氏体是过冷奥氏体连续冷却中的一种转变组织，非等温转变
（二）影响奥氏体形成速度的因素 （三）奥氏体晶粒大小及其影响因素
奥氏体化中成分组织结构的变化
以共析钢为例
F + Fe3C→ A (727 ℃)
成分(C%) 0.0218 6.69
0.77
结构 体心立方 复杂正交 面心立方
说明奥氏体化中须完成两个过程 ①C 成分变化：C 的扩散 ②铁晶格改组：Fe 扩散
。 在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小. 在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。 ⑵ C曲线明确表示了过冷奥
氏体在不同温度下的等温
转变产物。
高温转变产物——扩散类型
——Fe、C均扩散 亚共析钢：F+P 共 析 钢：P 过共析钢：P+Fe3C 化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现
金属学及热处理
第九章 钢的热处理原理
J
N
L+
GG
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
铁碳合金碳含量增加，组织按下列顺序变化： F、F+P、P、P+Fe3CⅡ、P+ Fe3CⅡ+ Ld′、Ld′、Ld′+ Fe3CⅠ、Fe3C 性能发生如图的变化：
问题的提出
1.改变成分可以改变材料的性能，还有没有其他手 段可以改变材料的性能呢？
第三 节 钢在冷却时的转变
冷却过程—热处理工艺的关键部分，对控制热处理以 后的组织与性能起着极大作用，不同的冷却速度获不同的 组织与性能
一、概述
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。
两种冷却方式 示意图
1——等温冷却 2——连续冷却
过冷奥氏体等温转变图TTT图或C曲线是获得 等温转变组织的主要依据，是等温淬火获得马氏 体组织或贝氏体组织的主要依据。
它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层 厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体.
⑴ 珠光体： 形用成符温号度P表为示A.1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，
光镜下形貌
电镜下形貌
⑵ 索氏体
形成温度为650-600℃,片 层较薄，800-1000倍光镜 下可辨，用符号S 表示。
⑶ 托氏体 形成温度为600-550℃，片层 极薄，电镜下可辨，用符号 T 表示。
③ 对Ms点的影响 Co、Al 使 Ms ↑ 其它合金元素使 Ms↓
2 奥氏体组织
愈细，成分及组织愈不均匀，未溶第二相愈多， A 稳定性越差— —左移
T↑、t↑，晶粒粗大，成分、组织均匀，A 稳定性↑ ——右移
3 其它： 应力和塑性变形
四、珠光体转变
1、珠光体的组织形态 • 过冷奥氏体在 A1到 550℃间将转变为珠光体类型组织，
Ni,Si,Cu,Mn
Ni,Cu,Mn Ms
Co, Al 外所有合
金元素
τ
强碳化物形成元素的影响
W,Mo,V,Ti,Nb 等改变C 曲线位置和形态
T
中强碳化物形成 元素 Cr 的影响
τ
强碳化物形成元素
W,Mo,V,Ti,Nb 等的影
响
② 碳化物形成元素改变 C 曲线位置和形状 Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr 等
马氏体转变的主要特点
• 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是：
⑴ 无扩散性
铁和碳原子 都不扩散，因 而马氏体的含 碳量与奥氏体 的含碳量相同。
(2) 在一个温度范围内进行的
• 马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms 表示. 马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf 表示. 只要温度达到Ms以下即发生马氏体转变。 在Ms以下，随温度下降,转变量增加，冷却中断,转变 停止。
光镜下 电镜下
C%>1.0%C时 针状马氏体
• 立体形态为双凸透镜形的
片状。显微组织为针状。
• 在电镜下，亚结构主要是
孪晶，又称孪晶马氏体。
电镜下
光镜下 电镜下
马氏体的性能 • 高硬度是马氏体性能的主要特点。 • 马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 • 含碳量增加，其硬度增加。 当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。 合金元素对马氏体硬度的影响不大。 马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。 此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针 状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性.
(3) 转变不完全
即使冷却到Mf 点，也不可能获得100%的马氏体， 总
有部分奥氏体未能转变而残留下来，称残余奥氏体，用
A’ 或’ 表示。
六、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形态
• 过冷奥氏体在550℃-
230℃ (Ms)间将转变为贝氏 上贝氏体 体类型组织，贝氏体用符号
B表示。
• 根据其组织形态不同，贝
* 奥氏体化的目的
获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒 * 实际热处理中 须控制奥氏体化程度 例：球化退火，要求获得粒状珠光体
（三）奥氏体晶粒大小及其影响因素
一）、奥氏体晶粒度 1.晶粒大小的表示方法
通常将晶粒大小分为8级，1级最粗，8级最细。通常1-4 级为粗晶粒度，5-8级为细晶粒度。
奥氏体晶粒度概念 奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小 工业上一般分为8级
2.一把含碳量1.0%的高碳锯条不经过任何处理能使 用吗？
热处理是改变材料性能的另一重要手段。
待解决的问题：W-W-H
Why What How
1为什么要进行热处理?
2什么是热处理? 3如何进行热处理?
1. 为什么要进行热处理?
热处理是改变材料性能的一种加工工艺 热处理的作用
1、强化金属材料，充分发挥材料的潜力 2、热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
• 碳在-Fe中的过饱和固溶
体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中.
• 马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） • 轴比c/a 称马氏体的正方度。 • C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 • 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.
马氏体的组织形态 • 马氏体的形态分板条 和针状两类。 C%<0.25%时，板条马 氏体 • 在光镜下板条马氏体 为一束束的细条组织。 板条内的亚结构主要是 高密度的位错，又称位 错马氏体。
(Time-Temperature-Transformation diagram)
二、共析钢过冷奥氏体的等温转变图
膨胀法、磁性法、电阻法、热 分析法、金相法。
• 过冷奥氏体的等温转变图是表示 奥氏体急速冷却到临界点A1 以下 在各不同温度下的保温过程中转 变量与转变时间的关系曲线.又称 C 曲线、S 曲线或TTT曲线。
产物。将其画入，使过冷奥氏体等温转变曲线更完备、实用
三、 影响 C 曲线的因素
与奥氏体状态有关
1 化学成分
（1） 含碳量
指溶入奥氏体中的C
理论:奥氏体中 C%↑，C 曲线右移
F 相难析出，珠光体转变难进行
实际:亚共析钢：C%↑，C 曲线右移
过共析：C%↑，左移 （2） 合金元素
0.9%C T
0.9C+0.5Mn
• A1-Mபைடு நூலகம் 间及转变开 始线以左的区域为 过冷奥氏体区。
• 转变终了线以右及 Mf以下为转变产物 区。
• 两线之间及Ms与Mf 之间为转变区。
温 度
A1
A
过 冷
A→P
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间
C 曲线的分析
⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小. 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃
• 3、合金元素：
• ⑴C%的影响。C%高，C 在奥氏体中的扩散速度以及Fe 的自扩 散速度均增加，奥氏体晶粒长大倾向增加，但C%超过一定量时 ，由于形成Fe3CⅡ，阻碍奥氏体晶粒长大。
• ⑵合金元素影响。强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb 等熔 点较高，它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大；非碳化 物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。
中温转变产物——半扩散性
——Fe不扩散，C部分扩散
α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物 贝氏体类型( B) 化学成分的变化靠扩散实现
低温转变产物——非扩散型
Fe、C均不扩散
获得 C 在α-Fe 中的过饱和固溶体 马氏体
——马氏体类型( M)
要点
① 不同温度下转变产物不同
高温转变产物(A1~550℃) 珠光体( P)——扩散型
影响奥氏体晶粒长大的因素
• 1、加热温度和保温时间：加热温度越高、保温时间越长，形核 率I越大，长大速度G越大，奥氏体晶界迁移速度越大，其晶粒越 粗大。(温度升高，形核率增加，σ增加，r降低，σ/r增加，G′增 大)
• 2、加热速度：加热速度快，奥氏体实际形成温度高，形核率增 高，由于时间短奥氏体晶粒来不及长大，可获得细小的起始晶粒 度。
氏体又分为上贝氏体(B上)和
下贝氏体(B下).
下贝氏体
3、是机械零件加工工艺过程中的重要工序
4、使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化 学性能
2. 什么是热处理?
热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却， 以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。
特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸
钢为什么可以进行热处理？ 是不是所有金属材料都能进行热处理？ 只有固态相变的合金才能进行热处理。
（一）（共析钢）奥氏体的形成过程
1、形核 （在 F / Fe3C相界面上形核） 2、晶核长大 （F→ A晶格重构，Fe3C 溶解，C→ A中扩 散） 3、残余Fe3C溶解 4、奥氏体均匀化
（二）影响奥氏体形成速度的因素
1、加热温度和保温时间的影响 2、原始组织的影响 3、化学成分的影响 ➢碳 ➢ 合金元素的影响
电镜形貌
• 珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别，只 是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。
2. 珠光体的力学性能
片间距越小，钢的强度、硬度越高，塑性和韧性略有改善。
3 . 珠光体转变过程
珠光体转变也是形核和长大的过程。 珠光体转变是
扩散型转变。
五、 马氏体转变
• 当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。 • 马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。 马氏体的晶体结构
0.9C+1.2Mn 0.9+2.8Mn
0.5C 0.5C+2%Cr
T 0.5C+4%Cr
0.5C+8%Cr
τ
τ
① 除Co、Al（WAl>2.5%）外，其它合金元素Me%↑，C曲线右 移 ——须溶入 A 中
非碳化物形成元素
只改变C曲线位置： 如Co, Al, Ni, Cu, Si
T Si
Co,Al
度越大，奥氏体实际形成温度越高，
粒 度
可获得细小的起始晶粒。
1050 ℃
—常规加热速度下影响不大
—快速加热，短时保温的超细化工艺如 高频加热，激光加热等
900 ℃ 保温时间 t
⑶钢的化学成分 C、Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素。 合金元素Ti、Zr、V、Nb、Al等，当其形成弥散稳定的
碳化物和氮化物时，由于分布在晶界上，因而阻碍晶界的 迁移，阻止奥氏体晶粒长大，有利于得到本质细晶粒钢。
第二节钢在加热时的组织转变
钢加热的目的? 获得奥氏体!
钢加热的温度?
J
N
L+
G
+
L
+Fe3C
L+Fe3C
+Fe3C
实际加热和冷却时的相变点
平衡时—— A1 A3 Acm 加热时—— Ac1 Ac3 Accm 冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm
（一）奥氏体的形成过程
热处理的条件
(1) 有固态相变 (2) 加热时溶解度显著变化的合金
γ
α+γ
L
L+γ
L+β
γ+β α+ β
α+L α
L
L+β
α+ β
为什么钢能热处理?
A
H
δ JB
TN
γ G
α+γ αP S
Q Fe
铁碳相图
L
D L+γ
L +Fe3C F EC
γ +Fe3C
A1
K
α+Fe3C
→C%
6.69
Fe3C
①α→ γ 固态相变有相变重结晶 ② C溶解度显著变化可固溶强化 热处理温度区间 A1 ＜ T ＜ TNJEF
1-4 级粗，5-8 级细，8级以上极细 计算式为n = 2 N-1
N：晶粒度级别 n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数
标准晶粒度级别图
2.奥氏体晶粒大小的控制
⑴加热温度与保温时间
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，因
为这与原子扩散密切相关。
1250℃
⑵加热速度 加热速度越快，过热 晶
中温转变产物(550℃~MS) 贝氏体( B)—半扩散型
低温转变产物(MS~Mf)
马氏体( M)——非扩散型
② 存在孕育期 ——过冷奥氏体等温分解所需的准备时间 ——代表 A过冷稳定性
③ 存在鼻点 ——孕育期最短， A过冷最不稳定
④ T转↓，产物硬度↑ ⑤ 马氏体是过冷奥氏体连续冷却中的一种转变组织，非等温转变
（二）影响奥氏体形成速度的因素 （三）奥氏体晶粒大小及其影响因素
奥氏体化中成分组织结构的变化
以共析钢为例
F + Fe3C→ A (727 ℃)
成分(C%) 0.0218 6.69
0.77
结构 体心立方 复杂正交 面心立方
说明奥氏体化中须完成两个过程 ①C 成分变化：C 的扩散 ②铁晶格改组：Fe 扩散
。 在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小. 在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。 ⑵ C曲线明确表示了过冷奥
氏体在不同温度下的等温
转变产物。
高温转变产物——扩散类型
——Fe、C均扩散 亚共析钢：F+P 共 析 钢：P 过共析钢：P+Fe3C 化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现
金属学及热处理
第九章 钢的热处理原理
J
N
L+
GG
+
L
L+Fe3C
+Fe3C
+Fe3C
铁碳合金碳含量增加，组织按下列顺序变化： F、F+P、P、P+Fe3CⅡ、P+ Fe3CⅡ+ Ld′、Ld′、Ld′+ Fe3CⅠ、Fe3C 性能发生如图的变化：
问题的提出
1.改变成分可以改变材料的性能，还有没有其他手 段可以改变材料的性能呢？
第三 节 钢在冷却时的转变
冷却过程—热处理工艺的关键部分，对控制热处理以 后的组织与性能起着极大作用，不同的冷却速度获不同的 组织与性能
一、概述
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。
两种冷却方式 示意图
1——等温冷却 2——连续冷却
过冷奥氏体等温转变图TTT图或C曲线是获得 等温转变组织的主要依据，是等温淬火获得马氏 体组织或贝氏体组织的主要依据。
它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层 厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体.
⑴ 珠光体： 形用成符温号度P表为示A.1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，
光镜下形貌
电镜下形貌
⑵ 索氏体
形成温度为650-600℃,片 层较薄，800-1000倍光镜 下可辨，用符号S 表示。
⑶ 托氏体 形成温度为600-550℃，片层 极薄，电镜下可辨，用符号 T 表示。
③ 对Ms点的影响 Co、Al 使 Ms ↑ 其它合金元素使 Ms↓
2 奥氏体组织
愈细，成分及组织愈不均匀，未溶第二相愈多， A 稳定性越差— —左移
T↑、t↑，晶粒粗大，成分、组织均匀，A 稳定性↑ ——右移
3 其它： 应力和塑性变形
四、珠光体转变
1、珠光体的组织形态 • 过冷奥氏体在 A1到 550℃间将转变为珠光体类型组织，
Ni,Si,Cu,Mn
Ni,Cu,Mn Ms
Co, Al 外所有合
金元素
τ
强碳化物形成元素的影响
W,Mo,V,Ti,Nb 等改变C 曲线位置和形态
T
中强碳化物形成 元素 Cr 的影响
τ
强碳化物形成元素
W,Mo,V,Ti,Nb 等的影
响
② 碳化物形成元素改变 C 曲线位置和形状 Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr 等
马氏体转变的主要特点
• 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是：
⑴ 无扩散性
铁和碳原子 都不扩散，因 而马氏体的含 碳量与奥氏体 的含碳量相同。
(2) 在一个温度范围内进行的
• 马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms 表示. 马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf 表示. 只要温度达到Ms以下即发生马氏体转变。 在Ms以下，随温度下降,转变量增加，冷却中断,转变 停止。
光镜下 电镜下
C%>1.0%C时 针状马氏体
• 立体形态为双凸透镜形的
片状。显微组织为针状。
• 在电镜下，亚结构主要是
孪晶，又称孪晶马氏体。
电镜下
光镜下 电镜下
马氏体的性能 • 高硬度是马氏体性能的主要特点。 • 马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 • 含碳量增加，其硬度增加。 当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。 合金元素对马氏体硬度的影响不大。 马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。 此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针 状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性.
(3) 转变不完全
即使冷却到Mf 点，也不可能获得100%的马氏体， 总
有部分奥氏体未能转变而残留下来，称残余奥氏体，用
A’ 或’ 表示。
六、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形态
• 过冷奥氏体在550℃-
230℃ (Ms)间将转变为贝氏 上贝氏体 体类型组织，贝氏体用符号
B表示。
• 根据其组织形态不同，贝
* 奥氏体化的目的
获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒 * 实际热处理中 须控制奥氏体化程度 例：球化退火，要求获得粒状珠光体
（三）奥氏体晶粒大小及其影响因素
一）、奥氏体晶粒度 1.晶粒大小的表示方法
通常将晶粒大小分为8级，1级最粗，8级最细。通常1-4 级为粗晶粒度，5-8级为细晶粒度。
奥氏体晶粒度概念 奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小 工业上一般分为8级
2.一把含碳量1.0%的高碳锯条不经过任何处理能使 用吗？
热处理是改变材料性能的另一重要手段。
待解决的问题：W-W-H
Why What How
1为什么要进行热处理?
2什么是热处理? 3如何进行热处理?
1. 为什么要进行热处理?
热处理是改变材料性能的一种加工工艺 热处理的作用
1、强化金属材料，充分发挥材料的潜力 2、热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
• 碳在-Fe中的过饱和固溶
体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中.
• 马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） • 轴比c/a 称马氏体的正方度。 • C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 • 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.
马氏体的组织形态 • 马氏体的形态分板条 和针状两类。 C%<0.25%时，板条马 氏体 • 在光镜下板条马氏体 为一束束的细条组织。 板条内的亚结构主要是 高密度的位错，又称位 错马氏体。
(Time-Temperature-Transformation diagram)
二、共析钢过冷奥氏体的等温转变图
膨胀法、磁性法、电阻法、热 分析法、金相法。
• 过冷奥氏体的等温转变图是表示 奥氏体急速冷却到临界点A1 以下 在各不同温度下的保温过程中转 变量与转变时间的关系曲线.又称 C 曲线、S 曲线或TTT曲线。
产物。将其画入，使过冷奥氏体等温转变曲线更完备、实用
三、 影响 C 曲线的因素
与奥氏体状态有关
1 化学成分
（1） 含碳量
指溶入奥氏体中的C
理论:奥氏体中 C%↑，C 曲线右移
F 相难析出，珠光体转变难进行
实际:亚共析钢：C%↑，C 曲线右移
过共析：C%↑，左移 （2） 合金元素
0.9%C T
0.9C+0.5Mn
• A1-Mபைடு நூலகம் 间及转变开 始线以左的区域为 过冷奥氏体区。
• 转变终了线以右及 Mf以下为转变产物 区。
• 两线之间及Ms与Mf 之间为转变区。
温 度
A1
A
过 冷
A→P
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间
C 曲线的分析
⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小. 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃
• 3、合金元素：
• ⑴C%的影响。C%高，C 在奥氏体中的扩散速度以及Fe 的自扩 散速度均增加，奥氏体晶粒长大倾向增加，但C%超过一定量时 ，由于形成Fe3CⅡ，阻碍奥氏体晶粒长大。
• ⑵合金元素影响。强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb 等熔 点较高，它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大；非碳化 物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。
中温转变产物——半扩散性
——Fe不扩散，C部分扩散
α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物 贝氏体类型( B) 化学成分的变化靠扩散实现
低温转变产物——非扩散型
Fe、C均不扩散
获得 C 在α-Fe 中的过饱和固溶体 马氏体
——马氏体类型( M)
要点
① 不同温度下转变产物不同
高温转变产物(A1~550℃) 珠光体( P)——扩散型
影响奥氏体晶粒长大的因素
• 1、加热温度和保温时间：加热温度越高、保温时间越长，形核 率I越大，长大速度G越大，奥氏体晶界迁移速度越大，其晶粒越 粗大。(温度升高，形核率增加，σ增加，r降低，σ/r增加，G′增 大)
• 2、加热速度：加热速度快，奥氏体实际形成温度高，形核率增 高，由于时间短奥氏体晶粒来不及长大，可获得细小的起始晶粒 度。
氏体又分为上贝氏体(B上)和
下贝氏体(B下).
下贝氏体
3、是机械零件加工工艺过程中的重要工序
4、使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化 学性能
2. 什么是热处理?
热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却， 以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。
特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸
钢为什么可以进行热处理？ 是不是所有金属材料都能进行热处理？ 只有固态相变的合金才能进行热处理。
（一）（共析钢）奥氏体的形成过程
1、形核 （在 F / Fe3C相界面上形核） 2、晶核长大 （F→ A晶格重构，Fe3C 溶解，C→ A中扩 散） 3、残余Fe3C溶解 4、奥氏体均匀化
（二）影响奥氏体形成速度的因素
1、加热温度和保温时间的影响 2、原始组织的影响 3、化学成分的影响 ➢碳 ➢ 合金元素的影响
电镜形貌
• 珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别，只 是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。
2. 珠光体的力学性能
片间距越小，钢的强度、硬度越高，塑性和韧性略有改善。
3 . 珠光体转变过程
珠光体转变也是形核和长大的过程。 珠光体转变是
扩散型转变。
五、 马氏体转变
• 当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。 • 马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。 马氏体的晶体结构
0.9C+1.2Mn 0.9+2.8Mn
0.5C 0.5C+2%Cr
T 0.5C+4%Cr
0.5C+8%Cr
τ
τ
① 除Co、Al（WAl>2.5%）外，其它合金元素Me%↑，C曲线右 移 ——须溶入 A 中
非碳化物形成元素
只改变C曲线位置： 如Co, Al, Ni, Cu, Si
T Si
Co,Al
度越大，奥氏体实际形成温度越高，
粒 度
可获得细小的起始晶粒。
1050 ℃
—常规加热速度下影响不大
—快速加热，短时保温的超细化工艺如 高频加热，激光加热等
900 ℃ 保温时间 t
⑶钢的化学成分 C、Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素。 合金元素Ti、Zr、V、Nb、Al等，当其形成弥散稳定的
碳化物和氮化物时，由于分布在晶界上，因而阻碍晶界的 迁移，阻止奥氏体晶粒长大，有利于得到本质细晶粒钢。