过冷奥氏体转变

（二）奥氏体等温转变图的特点
开始线以左部分为过冷奥氏体区，转变终了线以 右区域为P或B区，两条线之间为转变过渡区（A+P或 A+B），水平线MS为马氏体转变开始温度，MS以下为 马氏体区。
1、过冷奥氏体在不同温度等温分解都有一个孕育期。
孕育期的长短随等温温度而变，鼻子点处的孕育 最短，即，在此温度奥氏体最不稳定、最易分解。鼻 子点的出现是因为转变的形核及长大均受C原子及Fe 原子扩散的控制。
第五章 过冷奥氏体转变动力学
聊城大学材料学院
5.1四种冷却类型
平衡冷却
冷
却
条
等温冷却
件
非平衡冷却 恒速冷却
变速冷却
钢在冷却时，主要的冷却方式有两种: 一种是等温冷却，另一种是连续冷却，如图所示。
不同冷却方式示意图
5.2过冷奥氏体等温转变动力 学图
一、过冷奥氏体等温转变图
用来描述转变开始和转变终了时间、转变产物和 转变量与温度、时间之间的关系曲线，称为过冷奥氏 体等温转变曲图。（C曲线、TTT图）
800 700 600 500
400 300 200 100
0
共析碳钢 TTT 曲线的分析
稳定的奥氏体区
过
A
冷 奥 氏
+ 产
体 区
Awk.baidu.com产
A向产物 产
转变终止线 物
物
区
区
Ms 物转变开始线
Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变;
马氏体的形态主要取决于其含碳量。当含碳量小于0.2% 时，转变后的组织几乎全部是板条马氏体，而当含碳量 大于1.0%时，则几乎全部是针状马氏体。含碳量在 0.2~1.0%之间为板条状与针状的混合组织。
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， 其硬度也随之提高，当含碳 量大于0.6%时，其硬度趋于 平缓，如图所示。合金元素 对马氏体的硬度影响不大。 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，而板条马氏 体具有较好的塑性和韧性。
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。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
线、区的意义 线：纵坐标为温度，横坐标为时间，以对数分
度。 图上部一条虚线表示临界点A1线，下部一条实
线表示马氏体转变开始点MS，MS线下面为Mf线。 两横线之间有三条C形曲线：左边一条为转变开
（一）过冷奥氏体等温转变图的建立
将奥氏体的试样迅速冷至临界温度以下的一定温 度，进行等温，在等温过程中所发生的相变称为等温 转变。测量转变的方法很多，如金相法、硬度法、膨 胀法、磁性法、电阻法、热分析法等。通常用金相硬 度法和膨胀法配合使用，利用过冷奥氏体转变产物的 形态或物理性能的变化进行测定。
温度 (℃)
下贝氏体 :形成温度为 350℃- Ms（230℃），在 光镜下呈竹叶状，在电镜 下为细片状碳化物分布于 铁素体针上，并与铁素体 针长轴方向呈55-60°角， 如图所示。
马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下时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。 碳在α- Fe中的过饱和固溶体称为马氏体，用符号M 表示。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，如图所示。马氏体含碳 量越高，其正方度越大，正方畸变也越严重。当含 碳量小于0.25%时，c/a=1，此时马氏体为体心立方 晶格。
始线，右为转变终了线，中间一条为转变量为50% 的线。
纵坐标和转变开始线之间的区域为孕育区。这 个区域横坐标的长度称为孕育期。孕育期最短的部 位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。
区：稳定A区、过冷A区（过冷A等温转变的孕 育期）、过冷A等温转变区、等温转变产物区、M形 成区、M转变产物区。
三个温度区（过冷度增加，过冷A发生的三种转变）：
(1)、珠光体型转变：高温区（在临界点A1以下）、过 冷度小，珠光体型组织转变区，A→P；扩散型相变
(2)、马氏体型转变：低温区（在MS以下）、过冷度大， 发生马氏体转变的区域，A→M；非扩散型相变
(3)、贝氏体型转变：中温区（在A1以下、MS以上）， 发生贝氏体转变的区域，A→B。半扩散型相变
在转变终了线右边，对A→P而言，A全部转变为P； 在转变终了线右边，对A→B而言，A不能全部转变为B， 会保留有未转变的AR； 在转变开始线和终了线之间为二相组织。 由于形状的缘故，上述C形曲线也称为C曲线，或TTT 曲线。
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。 如图所示。
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。如图 所示。
贝氏体转变 过冷奥氏体在550℃ - Ms （对于共析钢，Ms 为230℃） 间将转变为贝氏体类型组织， 贝氏体用符号B表示。根据 其组织形态不同，又分为上 贝氏体（B上）和下贝氏体 （B下） 上贝氏体: 形成温度为550350℃，在光镜下呈羽毛状， 在电镜下为不连续棒状的渗 碳体分布于自奥氏体晶界向 晶内平行生长的铁素体条之 间，如图所示。
2、在不同温度下等温具有不同的转变产物 （1）珠光体转变区 （2）贝氏体转变区 （3）马氏体转变区 （4）珠光体与贝氏体、贝氏体与马氏体可能重叠
珠光体转变
过冷奥氏体在A1到550℃间将转变为 珠光体类型组织，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，又可细分为：
珠光体: 形成温度为A1-650℃，片 层较厚，500倍光镜下可辨，用符号 P表示。如图所示。
马氏体的形态 钢中马氏体的组织形态可分为板条状和针状两大类。 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。 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 针状马氏体：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。Mf较低、含碳 量较高的钢淬火时易得到。 针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。