过冷奥氏体转变

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过冷奥氏体等温冷却转变曲线

过冷奥氏体等温冷却转变曲线概述●冷却是钢热处理时的最关键工序，冷却工艺不同可造成钢的热处理组织和性能有巨大差异，合理制订热处理工艺需要准确的理论依据。

●奥氏体的等温冷却转变曲线是冷却工艺的理论依据。

●实验研究建立奥氏体的等温冷却转变曲线的方法是本学科典型的研究方法之一。

内容1.引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析重点难点1.引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立•3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析目标掌握建立过冷奥氏体等温冷却曲线图的实验方法；掌握过冷奥氏体转变中的相变驱动力及原子扩理解热处理工艺的全过程及关键；能利用过冷奥氏体等温转变曲线分析钢在热处理过程中的各种组织变化。

初步形成实验研究解决具体问题的思维模式，具备一定的实验设计能力。

知识目标能力目标素质目标学情分析●授课对象为大学二年级第一学期或二年级第二学期的工科专业学生。

●学生对奥氏体在温度变化过程中的转变的认识往往还停留在铁碳相图这一阶段。

同时实验条件的不足使得用实验方法建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线只能通过课堂讲授来理解，这对课程学习均产生不利影响。

设计●主要采用讲授法教学，合理引导学生兴趣，提高课堂教学效率，采用线图、表格、金相照片等多种总结手段对比、归纳进行教学。

●精心设计课堂引言，动学生积极性，交代清楚本课堂要讲授和讨论的问题。

●注意讲授法和其他多种教学方法的有机结合。

过冷奥氏体的等温冷却转变曲线热处理的三个步骤：-Step1.加热-Step2.保温-Step3.冷却图1-1 两种不同的热处理工艺-1.连续冷却转变-2.等温冷却转变-Step1.加热到高于A1的某个温度。

-Step2.在高于A1的某个温度长时间保温。

-Step3.以不同的冷却速度和方式冷却，其目的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性能。

-Step1+Step2=奥氏体化-Step3 则是热处理的关键步骤1. 引言奥氏体转变为珠光体？Step1+Step2=奥氏体化获得微观组织: 均匀、稳定的奥氏体组织Step3.当温度降低到低于723℃时:1.稳定奥氏体→ 不稳定奥氏体2.然后，不稳定奥氏体→?(unknow)2.1. ?=珠光体可以！这从相图中也可以直接看出2.2. ?=暂时未知图1-2. 简化铁碳合金相图●等温热处理试验◆共析钢等温热处理实验步骤：Step1.加热；Step2.保温；Step3.淬火；Step4.盐浴保温；Step5.淬火；2134562. 过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立◆步骤Step1.加热Step2.保温Step3.淬火Step4.盐浴Step5.淬火Step6.观察微观组织◆目的1+2.奥氏体化，获得均匀稳定的奥氏体组织；3.迅速降温至低于A1线的某个温度；4.在3步所给定的温度下盐浴保温；5.淬火以保留4步所获得的热处理微观组织；6.观察区分第5步所获得5506502s5s10s30s40s过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体+珠光体珠光体过冷奥氏体过冷奥氏体+托氏体过冷奥氏体+托氏体托氏体在不同温度下保温将获得不同的组织；如图，从上至下依次为：珠光体（P）；索氏体（S）；托氏体（T）；上贝氏体（B上）；下贝氏体（B下）；马氏体（M）；过冷奥氏体等温冷却转变曲线每一种组织在不同的温度下都有转变的开始和终了点，将开始点和终了点依次相连就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。

过冷奥氏体转变图

现象：
大型锻件在淬火时，如果在空气中停留时间比较长，或在具有较长蒸汽膜覆盖期的油中冷却后，钢钢件的表面硬度会低于心部硬度，即出现逆硬化。
解释：
在钢件表面，由于在空气中预冷（从临界点A1到P点），空冷冷速（β）低于淬火冷速（α），当继续以淬火冷速（α）冷却到 TR’ 温度时，孕育期消耗量已超过1，从而发生部分珠光体相变，使淬火后的表面硬度下降。而在钢件内部，从 A1点到 TR’ 温度，一直以淬火冷速（α）冷却，孕育期消耗量小于1，未发生珠光体相变，全部淬成马氏体组织，所以硬度反而比表面高。
6. 在Ms点以上不出现C曲线，但可能有碳化物析出的C形曲线。奥氏体钢
§6.3 影响C曲线的因素
（1）碳含量亚共析钢中，随碳含量的上升, C曲线右移；过共析钢中，随碳含量的上升，C曲线左移。因此，共析钢的C曲线离纵轴最远，共析钢的过冷奥氏体最稳定。
（2）合金元素除Co、Al以外，合金元素均使C曲线右移，即增加过冷奥氏体的稳定性，具体影响见图 6-4 。（3）加热条件奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大，成分也越均匀，同时也有利于难溶碳化物的溶解。所有这些都降低奥氏体分解时的形核率，增加奥氏体的稳定性，使 C曲线右移。
4. 只有贝氏体转变的C曲线含碳量低（＜0.25%）而含Mn、Cr、Ni、 W、Mo量高的钢。如：18Cr2Ni4WA、18Cr2Ni4MoA 扩散型的珠光体转变受到极大阻碍，只出现贝氏体转变的C曲线。
5. 只有珠光体转变的C曲线中碳高铬钢 3Cr13、3Cr13Si、4Cr13等
3. Vc的工程意义（1）代表钢接受淬火的能力；（2）决定钢件淬透层深度的主要因素（3）合理选用钢材和正确制定热处理工艺的重要依据之一。 4. Vc的影响因素 CCT图左移的因素增大Vc CCT图右移的因素减小Vc

7过冷奥氏体等温转变过程及转变产物汇总

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板条马氏体（左）和针状马氏体（右）
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马氏体的形态主要取决于奥氏体的碳含量，当碳小于0.2％时，组织中几乎完全是板条状马氏体，当碳大于1.0％时，则几乎全部是针状马氏体，碳含量介于0.2~1.0％之间时，为板条状和针状马氏体的混合组织。
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（3）马氏体的力学性能特点高硬度是马氏体性能的主要特点，其强化机
（1）马氏体晶体结构特点转变在低温下进行的，铁、碳原子均不能扩散，
转变时只发生-晶格改组，而无成分的变化，即固溶在奥氏体中的碳，全部保留在晶格中，使-Fe超过其平衡含碳量。因此，马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体，用符号“M”表示。
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（2）马氏体组织形态特点（板条和针状）板条马氏体的立体形态呈细长的扁棒状，显
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6
当温度较高(550~350C)时，条状或片状铁素体从奥氏体晶界开始向晶内以同样方向平行生长。随着铁素体的伸长和变宽，其中的碳原子向条间的奥氏体中富集，当碳浓度足够高时，便在铁素体条间断续地析出渗碳体短棒，奥氏体消失，形成典型的羽毛状上贝氏体。
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上贝氏体形成过程
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马氏体的塑性和韧性主要取决于其内部亚结构的形式和碳的过饱和度。高碳马氏体的碳过饱和度大，晶格畸变严重，晶内存在大量孪晶，且形成时相互接触撞击而易于产生显微裂纹等原因，硬度虽高，但脆性大、塑性、韧性均差。
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低碳板条马氏体的亚结构是高密度位错，碳的质量分数低，形成温度较高，会产生“自回火” 现象，碳化物析出弥散均匀，因此在具有高强度的同时还具有良好的塑性和韧性。

过冷奥氏体转变因素对其影响规律

过冷奥氏体转变因素对其影响规律过冷奥氏体等温转变的速度反映过冷奥氏体的稳定性，而过冷奥氏体的稳定性可在C曲线上反映出来。

过冷奥氏体越稳定，孕育期越长，则转变速度越慢，C曲线越往右移。

过冷奥氏体的等温转变因素有多个：（一）奥氏体成分的影响1、含碳量的影响2、合金元素的影响（二）奥氏体状态的影响（三）应力和塑性变形的影响。

一、奥氏体成分的影响过冷奥氏体等温转变的速度在很大程度上取决于奥氏体的成分，改变奥氏体的化学成分，影响C曲线的形状和位置，从而可以控制过冷奥氏体的等温转变速度。

1、含碳量影响与共析钢C曲线不同，亚、过共析钢上部各多一条先共析相析出线，说明过冷奥氏体在发生珠光体转变之前，在亚共析钢中先要析出铁素体，在过共析钢中要先析出渗碳体。

亚共析钢随奥氏体含碳量增加，C曲线逐渐右移，说明过冷奥氏体稳定性增高，孕育期变长，转变速度减慢。

这是由于在相同的转变条件下，随着亚共析钢中含碳量的增高，铁素体形核的几率减少，铁素体长大需要扩散离去的碳量增大，故减慢铁素体的析出速度。

一般认为，先共析铁素体的析出可以促进珠光体的形成。

因此，由于亚共析钢先共析铁素体孕育期增长且析出速度减慢，珠光体转变速度也随之减慢。

2、合金元素对的影响合金元素溶解到奥氏体中后，都增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。

V、Ti、Nb、Zr等强碳化物形成元素，当其含量较多时，能在钢中形成稳定的碳化物，在一般加热温度下不能融入奥氏体中而以碳化物形式存在，则反而降低过冷奥氏体的稳定性。

二、奥氏体状态的影响奥氏体晶粒越细小，单位体积内晶界面积越大，从而使奥氏体分解时形核率增多，降低稳定性。

铸态原始组织不均匀，存在成分偏析，而经轧制后，组织和成分变得均匀。

因此在同样加热条件下，铸锭形成的奥氏体很不均匀，而轧材形成的奥氏体比较均匀，不均匀的奥氏体可以促进奥氏体分解，使C曲线左移。

奥氏体化温度越低，保温时间越短，奥氏体晶粒越细，未溶第二相越多，同时奥氏体的碳浓度和合金元素浓度越不均匀，从而促进奥氏体在冷却过程中分解，使曲线左移。

7-第七讲-过冷奥氏体等温转变过程及转变产物

在实际生产中，过冷奥氏体的转变大多是在连续冷却过程中进行的，因此，连续冷却转变曲线对于选材及确定其热处理工艺具有实际意义。连续冷却转变曲线又称CCT曲线，它是通过测定不同冷却速度下过冷奥氏体的转变量
而得到的。因此，它表示了冷却速度与过冷奥
氏体转变产物及其转变量之间的关系。
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CCT曲线分析
上贝氏体中短杆状的渗碳体分布于自奥氏
体晶界向晶内生长的铁素体条间，在光镜下呈
羽毛状。下贝氏体氏体中碳化物以小片状分布
于铁素体针内。在光学显微镜下．下贝氏体呈黑针状。
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上贝氏体（左）和下贝氏体（右）
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上贝氏体和下贝氏体组织性能比较
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马氏体转变
当奥氏体快速冷却到MS点以下时（共析钢 230
增高。当碳的质量分数超
过0.6％以后，硬度的增加趋于平缓。合金元素对马氏体的硬度影响不大。
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马氏体的塑性和韧性主要取决于其内部亚
结构的形式和碳的过饱和度。高碳马氏体的碳
过饱和度大，晶格畸变严重，晶内存在大量孪
晶，且形成时相互接触撞击而易于产生显微裂
纹等原因，硬度虽高，但脆性大、塑性、韧性
550C)至M S之间温度范围的等温转变产物，通
常用符号B表示。过冷奥氏体在这一温度区间转
变时，由于过冷度较大。原子扩散能力下降，这时铁原子已不能扩散，碳原子的扩散也不充分，因此，贝氏体转变是半扩散型相变。
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当温度较高(550~350C)时，条状或片状铁素体从奥氏体晶界开始向晶内以同样方向平行生长。随着铁素体的伸长和变宽，其中的碳原子向条间的奥氏体中富集，当碳浓度足够高时，便在铁素体条间断续地析出渗碳体短棒，奥氏体消失，形成典型的羽毛状上贝氏体。

过共析钢过冷奥氏体连续冷却转变

过共析钢是一种特殊的钢材，其具有良好的强度和耐磨性，因此在工程领域得到了广泛的应用。

过冷奥氏体连续冷却转变技术是制备过共析钢的一种重要方法，其通过控制奥氏体形核和长大过程，实现了钢的微观组织和性能的优化。

本文将对过共析钢的形成机理、过冷奥氏体连续冷却转变技术的工艺特点和研究进展进行详细介绍。

一、过共析钢的形成机理1.1 过共析钢的定义过共析钢是指在固态转变过程中，共析相组织萌发和生长，最终形成的一种特殊的钢材。

其主要特点是共析相的均匀分布和细小尺寸，能够显著提高钢材的强度和耐磨性。

1.2 过共析钢的形成机理在过共析钢的形成过程中，共析相的形核和生长是非常关键的。

过共析相主要是由碳化物和硬质合金相组成，其形核和长大受到奥氏体形核和生长的影响。

了解过共析钢的形成机理对于控制其微观组织和性能具有重要意义。

二、过冷奥氏体连续冷却转变技术的工艺特点2.1 过冷奥氏体连续冷却转变技术的原理过冷奥氏体连续冷却转变技术是一种通过快速冷却和保持在α+γ两相区进行组织调控的方法。

其基本原理是在合适的温度范围内，通过适当的冷却速度和延时时间，促进奥氏体形核和长大的控制，实现共析相的均匀分布和细小尺寸。

2.2 过冷奥氏体连续冷却转变技术的工艺特点过冷奥氏体连续冷却转变技术具有工艺简单、成本低、生产效率高等特点。

通过合理的工艺参数选择和控制，可以获得具有优异性能的过共析钢材。

三、过冷奥氏体连续冷却转变技术的研究进展3.1 过冷奥氏体连续冷却转变技术在过共析钢制备中的应用目前，过冷奥氏体连续冷却转变技术在过共析钢制备中得到了广泛的应用。

通过对工艺参数和设备的优化，可以获得具有良好性能和稳定质量的过共析钢产品。

3.2 过冷奥氏体连续冷却转变技术的未来发展方向随着科学技术的不断发展和进步，过冷奥氏体连续冷却转变技术在过共析钢制备中的应用仍将不断深化和拓展。

未来的发展方向包括对工艺参数、设备性能和产品质量的进一步提高，以及对新型材料和新工艺的探索和研究。

过冷奥氏体转变总结

概述
热处理过程：加热、保温、冷却冷却方式有二种：连续冷却方式
等温冷却方式
dT/dτ→∞时是平衡条件，否则就是非平衡条件。过冷奥氏体在非平衡条件下冷却，可有三种形式。其中：(a) dT/dτ= 0，为等温冷却；
(b) dT/dτ= C，为连续冷却； (c) dT/dτ= f(τ)，为实际冷却。
过冷奥氏体：过冷奥氏体转变动力学图：体等温转变和连续转变动力学图：过冷奥氏体主要转变类型：P型转变、M型转变、B型转变
（1）高温时，过冷度小，驱动力△Gv小，扩散系数D大，原子扩散能力大，以驱动力△Gv影响为主。
（2）低温时，过冷度大，驱动力△Gv大，扩散系数D小，原子扩散能力小，以扩散系数D影响为主。
上述两个因素综合作用的结果，在550℃是驱动力和原子的扩散的作用都充分发挥，使孕育期最短，使TTT图呈“C” 字形。
(b) 表示转变终了线出现的二个鼻子；
(c) 表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远；
(d) 表示形成了二组独立的C曲线。
综上所述，C曲图为珠光体等温转变、马氏体连续转变、贝氏体等温转变的综合。需指出的是珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到珠光体加贝氏体混合组织。贝氏体转变与M转变也会叠。
当奥氏体化温度下降，保温时间缩短, 奥氏体成分不均匀，晶粒减小，晶界面积增加，珠光体形核位置增加，形核率增加，C曲线左移。
上述二种影响，当珠光体转变是在高温时更为剧烈。
（2）对马氏体转变
加热温度和保温时间的影响是两方面的。① 提高奥氏体化加热温度和保温时间，奥氏体晶粒长大，缺陷减少及奥氏体均匀化。马氏体形成的阻力减小，Ms升高。②提高奥氏体化加热温度和保温时间，有利于碳和合金元素溶入奥氏体中。Ms下降。若排除化学成分的影响，提高奥氏体化加热温度和保温时间，使MS升高。（3）对贝氏体转变

过冷奥氏体转变

A 700 A过冷
T
500
A→P
A1 HRC 15 P B 40 45 55 Mf >60 103 104 105
——过冷奥氏体转变产物： P：珠光体 B：贝氏体 M：马氏体
鼻点
200
τ孕
Ms A→M
1
A→B
M+AR 10 102
τ
① 不同温度下转变产物不同；
高温转变产物(A1~550℃)
高温
珠光体( P) — 扩散型
中温转变产物(550℃~MS)
中温
贝氏体( B) — 半扩散型
低温
低温转变产物(MS~Mf)：
Mf
马氏体( M) — 非扩散型
共析碳钢 C 曲线
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，非等温转变产物。将其画入，使过冷奥氏体等温转变曲线更完备、实用
Z (T )函数由C曲线转变开始线决定。
连续冷却转变时：
每一个极小的时间段 i 都对应一个相应的温度 Ti ，同时在 C曲线上也对应一定的孕育期 Zi ，在任一温度Ti下，孕育期消耗量 IP i 从 A1冷至Tn时的IP为:
n 1 2 IP Z1 Z2 Zn i i 1 Z i
4 CCT 与 TTT 的应用：
（1）从CCT 曲线可获钢的真实临界淬火速度VC及 VC′，为热处理（淬火、退火等）提供依据；（2）从TTT 曲线可获知等温处理的有关数据；（3）利用TTT 曲线近似代替 CCT 曲线。如确定转变产物、τ始及τ终、VC等。 **连续冷却的VC值是等温冷却C曲线中与鼻点相切的VC的1/1.5倍，故可用等温冷却C曲线中VC估算.

过冷奥氏体连续冷却转变

过冷奥氏体连续冷却转变
过冷奥氏体连续冷却转变是一种金属材料的相变过程，通常发生在高温状态下。

在这个过程中，金属材料的温度被快速降低到低于其临界转变温度的温度以下，但是材料仍然处于液态。

在这种情况下，过冷奥氏体可以在没有形成晶体的情况下存在。

当过冷奥氏体被连续冷却时，它会发生一系列的相变，最终形成固态晶体。

这个过程可以分为两个阶段：先是过冷奥氏体的转变，然后是晶体的形成。

在第一个阶段，过冷奥氏体可以通过两种方式转变：等温转变和连续冷却转变。

等温转变是指过冷奥氏体在一定的时间内逐渐转变为珠光体或索氏体。

连续冷却转变是指过冷奥氏体在一定的速度下以一定的时间冷却到室温以下，从而形成不同的晶体结构。

在第二个阶段，过冷奥氏体转变为固态晶体。

这个过程可以通过两种方式进行：马氏体转变和贝氏体转变。

马氏体转变是指过冷奥氏体在快速冷却过程中形成的马氏体。

贝氏体转变是指过冷奥氏体在缓慢冷却过程中形成的贝氏体。

过冷奥氏体连续冷却转变是一个复杂的相变过程，它对金属材料的性能和组织结构具有重要的影响。

过冷奥氏体转变

过冷A等温转变动力学图的基本形式
（一）共析钢的C曲线分析 1.线、区的意义线：纵坐标为温度，横坐标为时间，临界点A1 线， MS 线， Mf 线，转变开始线，转变终了线。区： A1 以上为稳定 A 区，过冷A区，过冷A等温转变区（A→P、A→B），转变产物区（P、B）， M形成区（A→M）、M转变产物区（M 或M+Ar）孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。
（二）非共析钢的过冷A等温转变图与共析钢的A等温转变图不同的是：对亚共析钢在发生 P转变之前有先共析 F 析出，因此亚共析钢的过冷 A等温转变曲线在左上角有一条先共析 F析出线，且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。对过共析钢在发生P转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳体析出线，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失。
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。
上贝氏体贝氏体组织的透射电镜形貌下贝氏体

过冷奥氏体的低温（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。 1）马氏体的晶体结构
马氏体组织
碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中.
光镜下形貌
电镜下形貌

⑵ 索氏体
电镜形貌
形成温度为650-600℃,片层较薄(0.2~0.4μm)， 800-1000倍光镜下可辨，
光镜形貌
用符号S 表示。

⑶ 托氏体
形成温度为600-550℃，片层极薄(<0.2μm)，电镜下可辨，用符号T 表示。

第三章奥氏体在冷却时的转变

第三章奥⽒体在冷却时的转变第六节钢在冷却时的转变⼀、共析钢的过冷奥⽒体转变由铁碳相图可知，共析钢从奥⽒体状态冷却到临界点A1点以下时将要发⽣珠光体转变。

实际上，迅速冷却到A1点以下温度时，转变并不是⽴即开始的，在A1点以下未转变的奥⽒体称为过冷奥⽒体。

1．过冷奥⽒体转变曲线(1)过冷奥⽒体等温转变曲线图10—38是通过实验测定的共析钢过冷奥⽒体等温转变动⼒学曲线，⼜称过冷奥⽒体等温转变等温图(⼜称TTT图或C曲线)。

图中左边的曲线是转变开始线，右边的曲线是转变完了线。

它的上部向A1线⽆限趋近，它的下部与Ms线相交。

Ms点是奥⽒体开始向马⽒体转变的温度。

由图可以看出，过冷奥⽒体开始转变需要经过⼀段孕育期，在550～500℃等温时孕育期最短，转变最快，称为C曲线的“⿐⼦”。

在⿐温以上的⾼温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期缩短，转变加快；在⿐温以下的中温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期变长，转变变慢。

这是因为共析转变是扩散型相变，转变速率是由相变驱动⼒和扩散系数D两个因素综合决定的(参看第三节)。

过冷奥⽒体在不同的温度区间会发⽣三种不同的转变。

在A1～500~C区间发⽣珠光体转变，转变的产物是珠光体(P)，其硬度值较低，在11～40HRC之间；550~C～Ms点区间发⽣贝⽒体转变，产物是贝⽒体(B)，硬度值较⾼在40～55HRC之间；在Ms点以下将发⽣马⽒体转变，得到马⽒体(M)，马⽒体的硬度很⾼，可达到60HRC以上。

碳素钢的贝⽒体转变温度区间与珠光体、马⽒体转变的温度区间没有严格的界限，相互之间有重叠。

⼀般认为过冷奥⽒体有了1％的转变即为转变的开始，转变已完成99％即为转变完了。

在转变开始线和转变完了线之间，还可以划出转变量为10％、50％、90％等等⼏条⼤体平⾏的曲线(图中以虚线表⽰)。

转变开始线、终⽌线与A。

线、Ms线之间将等温转变图划分成⼏个区域，各个区域表⽰组织状态及转变量与温度和时间之间的关系。

过冷奥氏体转变曲线图

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3）加热条件的影响
加热条件主要指加热温度和保温时间。奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大，成分越均匀。同时，加热温度的提高也有利于先析出相及其他难熔质点的熔化。所有这些因素都将提高奥氏体的稳定性，使C曲线右移。
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1.2 过冷奥氏体连续冷却转变
实际中多数热处理工艺应用的是连续冷却转变，即过冷奥氏体是在不断的降温过程中发生转变的，这就需要研究过冷奥氏体的连续冷却转变规律。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过冷奥氏体连续冷却转变曲线
如图4-16所示为共析钢的连续冷却转变曲线，又称CCT曲线（Continuous Cooling Transformation）。它反映了过冷奥氏体的冷却状况与组织结构之间的关系，是研究钢在冷却转变时组织转变的理论基础，也是选择热处理冷却工艺的重要依据。
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图4-16 共析钢连续冷却转变曲线示意图
图4-16中的Ps线为过冷奥氏体转变为珠光体的开始线，Pf 线为转变终了线，两线之间为转变过渡区。 KK ' 线为转变的中止线，当冷却曲线碰到此线时，过冷奥氏体便中止向珠光体型组织转变，剩余的奥氏体将被过冷到 Ms点以下转变为马氏体。Vk是与Ps线相切的冷却速度，它是钢在淬火时可抑制非马氏体组织转变的最小冷却速度，称为淬火冷却速度或上临界冷却速度。Vk' 是获得全部珠光体组织的最大冷却速度，称为下临界冷却速度。
2）合金元素的影响
除Co，Al以外，所有的合金元素溶于奥氏体后都会提高过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。其中，非碳化物形成元素（如Ni，Si，Cu等）只改变C曲线的位置，不改变其形状。碳化物形成元素（如Cr，Mo，V等）可同时改变C曲线的位置和形状。必须指出，碳化物形成元素必须溶于奥氏体中才能提高过冷奥氏体的稳定性，否则作用相反。

过冷奥氏体转变总结

过冷奥氏体转变总结
过冷奥氏体是一种具有高硬度、脆性和较小晶粒尺寸的组织，通常由
于快速冷却或淬火过程中金属内部组织的产生而形成。

过冷奥氏体的形成
是由于金属中的碳的含量过高，无法尽量溶解到铁晶格中。

过冷奥氏体转
变是为了减少金属的硬度和脆性，提高其韧性和可加工性。

首先是回火过程。

当过冷奥氏体加热到一定温度时，金属的硬度开始
减小，形成亚稳定的奥氏体。

回火时，金属内部的原子会重新排列，形成
新的原子结构，改变材料的组织结构和性能。

回火过程中，随着温度的升高，原子间的浸润力增加，金属结构变得更稳定，硬度减小。

接下来是回火软化过程。

经过回火后的奥氏体比过冷奥氏体更为稳定，硬度更低，但仍然具有较高的强度。

当过冷奥氏体继续加热到一定温度时，回火过程中形成的碳化物析出，使得金属结构变得更加稳定。

此时，材料
的硬度进一步降低，但强度仍然较高。

最后是晶粒再长大过程。

当过冷奥氏体加热到一定温度时，金属内部
的晶粒开始再长大。

晶粒再长大过程中，刚性晶粒和软化的过渡相开始形成，继而在回火温度下通过回复和再结晶来增大晶粒尺寸。

这个过程会使
金属组织的晶粒尺寸变大，从而进一步降低材料的硬度和强度。

总的来说，过冷奥氏体转变是固态金属材料加热过程中的一种相变过程，主要包括回火、回火软化和晶粒再长大。

通过这些过程，材料的硬度
和脆性得到降低，韧性和可加工性得到提高。

过冷奥氏体转变广泛应用于
金属加工工艺中，对于提高金属材料的性能和使用寿命具有重要意义。

3-金属材料与热处理-过冷奥氏体转变曲线(等温)

未分解的过冷奥氏体转变为马氏体，马氏体的量即为未转变的过冷奥氏体量）观察各试样的显微组织（白色：马氏体，黑色：转变产物）
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
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3 钢的过冷奥氏体转变图
3.1 过冷奥氏体等温转变曲线
过冷奥氏体等温转变曲线的建立
找出奥氏体转变的开始时间和终了时间相同的方法，重复上述实验，改变盐浴等温温度，分别找出各
为什么要研究过冷奥体转变图？
①钢加热到A状态，用不同的介质，A在不同的过冷度下转变的产物（P、B、M 或它们的混合组织）的组织与性能有很大差别，导致钢材最终性能的多种多样。
②钢的过冷A转变动力学图是研究某一成分的钢在过冷A转变产物与温度、时间的关系及其变化规律。
7
3 钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体的冷却方式：
《金属材料与热处理》
过冷奥氏体转变曲线
1
1 钢的热处理原理
本章的主要学习内容
钢在加热时的转变钢的过冷奥氏体转变曲线珠光体转变马氏体转变贝氏体转变
2
2
3 钢的过冷奥氏体转变图
将奥氏体冷却到A1温度以下，奥氏体将处于热力学不稳定状态，将发生分解，向其它组织转变。这种奥氏体称为过冷奥氏体。
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3 钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体的冷却方式：
1）等温冷却：加热到奥氏体状态的钢快温度/℃
速冷却到低于Ar1某一温度，等温一段
临界温度
保温
连续冷却
时间，使奥氏体发生转变，然后再冷
②
冷却
等温
却到室温。
加热
① 冷却
2）连续冷却：加热到奥氏体状态的钢以
不同的冷速（空冷、炉冷、油冷、水
冷）连续冷却到室温。

第6章_过冷奥氏体转变图

3. 奥氏体状态的影响
① 奥氏体的晶粒度：主要影响先共析转变、珠光体转变和贝氏体转变。晶粒越小，C曲线左移，即转变越快。对马氏体转变而言，晶粒越粗大，Ms点越高。
3. 奥氏体状态的影响
② 奥氏体均匀性：奥氏体成分越不均匀，先共析转变和珠光体转变加快，部分C曲线左移；贝氏体转变时间延长，转变终了线右移； Ms点升高，Mf点降低。
图6-5 Ni对C曲线的影响
2. 合金元素的影响
⑵ 碳化物形成元素
主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这类元素如溶入奥氏体中也将不同程度地降低珠光体转变和贝氏体转变的速度；同时还使珠光体转变C曲线移向高温和贝氏体转变C 曲线移向低温。当钢中这类元素含量较高时，将使上述两种转变的C 曲线彼此分离，使IT图出现双C曲线的特征。这样，在珠光体转变与贝氏体转变温度范围之间就出现了一个过冷奥氏体的高度稳定区。
过冷奥氏体在不同温度范围内的转变产物 A1~550℃ P转变区 550℃ ~ Ms B转变区 Ms~ Mf M转变区 M转变区： A分解为过饱和碳的α-Fe固溶体，即马氏体。残余奥氏体高温中温低温
珠光体组织
下贝氏体组织
马氏体组织
6.1.2 IT图的影响因素
1.含碳量的影响 2.合金元素的影响 3.奥氏体状态的影响 4.外加应力与塑性变形的影响
转变产物：在两个“C”曲线相重叠的区域内等温时可以得到珠光体和贝氏体混合组织。在珠光体区内，随着等温温度的下降，珠光体片层间距减小，珠光体组织变细。在贝氏体区较高温度等温, 获得上贝氏体；在较低温度区等温，获得下贝氏体。
图6-1 过冷奥氏体等温转变图的建立 (a) 不同温度下的等温转变动力学曲线； (b) 过冷奥氏体等温转变图