钢在冷却时的组织转变
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（2）贝氏体型转变产物及性能
上贝氏体金相 组织（羽毛状）
电镜组织（黑色板 条为F；白色短杆 为Fe3C）
下贝氏体电镜 组织（黑针为F； 白色颗粒为Fe3C）
组织名称
上贝氏体 下贝氏体
金相照片
TEM照片
TEM照片
表示符 号
B上
B下
形成温度/℃ 硬度（HRC）
组织描述
550-350 350-Ms
40~48HRC 48~55HRC
《第4章 钢的热处理基础》 第17讲 钢在冷却时的组织转变 • 注：本讲部分图片来自网络
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 三、过冷奥氏体的连续冷却转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变 内容导入：
将45钢试样加热至840℃保温相同时间后，分别 以不同方式冷却，测定的力学性能如下表所示：
B上脆性较大，强度较低，基本上无实用价值；B 下的强度和硬度较高，塑性和韧性良好；获得下 贝氏体组织是强化钢材的途径之一。
第17讲 钢在冷却时的组织转变 （3）马氏体型转变产物及性能
板条马氏体
组织名称（别名）
含碳量
板条（低碳）马氏体
C%＜ 0.2%
针状（高碳）马氏体 板条、针状马氏体
C% ＞ 1.0 %
残余奥氏体：
→M转变结束后，总有部分奥氏体未转变而残留下来，这部分奥 氏体称为残余奥氏体，记作A、 或 R 。
残余奥氏体量 /
淬火钢的硬度随A量的wk.baidu.com多而降低。
wC 奥氏体的wC 对A量的影响
第17讲 钢在冷却时的组织转变
过冷奥氏体冷却转变产物比较
转变 转变产 形成温度， 转变
类型 物
℃
机制
显微组织特征
52~60
57~62
冷却方式不同，性能不同。
冷却是热处理的关键工序。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式：
温度
保温 加
临界温度
热
连
等 温 冷
续冷 却
却
时间
➢ 等温冷却(理论研究)
将A快速冷至临界温度以下某一温度，使A在该温度下转变成其他组
织，然后再冷却至室温。
➢ 连续冷却（生产实际）
A在逐渐降温至室温的过程中转变成其他组织。
V1 V4 Vk V2 过冷奥氏体连续转变曲线
第17讲 钢在冷却时的组织转变
思考：在实际生产 中，如何获得理想 的组织：珠光体类、 下贝氏体或马氏体？
170-250HBW，退火 25-35HRC，正火
45-55HRC，淬火 55-65HRC，淬火
第17讲 钢在冷却时的组织转变
小结
一、两类冷却方式 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 三、过冷奥氏体的连续冷却转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变
思考 题
✓ 1、过冷奥氏体等温转变可分为哪三大类？ ✓ 2、思考C曲线和CCT曲线的对应用的指导意义。
谢谢大家！
硬度 HRC
珠
P
A1~650
扩 粗片状，F、Fe3C相间分布
光
散
体
S
650~600 型 细片状，F、Fe3C相间分布
型
T
600~550
极细片状，F、Fe3C相间分布
170250HBW
20-30
30-40
贝 氏 体 型
B上
550~350
羽毛状，短棒状Fe3C分布于过饱 半扩 和F条之间
B下
350~MS
冷却
力学性能
方法
Rm/MPa
Re/MPa
A/
Z/
硬度/HRC
炉冷
519
272
32.5 49 160~190HB
空冷 657~706
333
15~18 45~50
18~24
油冷
882
608 18~20 48
40~50
水冷
1078
706
7~8
15%NaCl水溶液冷却
➢
试问：表中数据说明了什么？
➢
12~14
第17讲 钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体的等温转变 1、过冷奥氏体 ：
把过冷至临界温度以下、在热力学上不稳定、即将发生转变的奥 氏体，称为过冷奥氏体。
分析：
保温
加 热
A1 (稳定的)奥氏体 过冷奥氏体
温度
时间
第17讲 钢在冷却时的组织转变
2.过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 曲线形似英文字母“C”故称“C曲线”， 又称TTT曲线。
0.2%＜C% ＜1.0%
针状马氏体
板条、针状马氏体混合物
形成温 硬度 度/℃ （HRC
）
55~65
Ms-Mf HRC
组织性能等描述
马氏体是碳溶解在体心立方晶格 -Fe中
形成的过饱和间隙固溶体，符号“M” 。板条M “强而韧”，针状M“硬而脆 ”。M强度、硬度高，是生产上常用组 织。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
散型 竹叶状，细片状Fe3C分布于过饱 和F针上
40-50 50-60
马 氏 体
M针
MS~Mf
无扩 散型
针状
思考：已知，适合切削加工 的 围为170-230HBW,请问哪些 组
硬度范 织适合
55-65
型
于加工？
第17讲 钢在冷却时的组织转变
3、C曲线的意义
在生产实际中，利用C曲线来制定等温退火、等温淬火和分级淬火工 艺，也是确定冷却方式和选择冷却介质的重要依据。
表示 符号
P
S T
形成温度 硬度
/℃ （HRC
）
A1-650
170250HBW
650-600 25-35
600-550 35-40
能分辨其层片 的放大倍数
﹤500×
﹥1000× ﹥2000×
组织描述
铁素体和渗碳体成层 片相间的混合物；片 间距越小，片状珠光 体的硬度和强度越大、 塑性和韧性越好；
第17讲 钢在冷却时的组织转变
以下以共析钢C曲线为例。
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
第17讲 钢在冷却时的组织转变
➢ 随过冷度不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变
过
1）珠光体型转变
冷
奥
2）贝氏体型转变
氏
体
3）马氏体型转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变 （1）珠光体型转变产物及性能
珠光体(P)
索氏体(S)
屈氏体(T)
组织名称
珠光体 索氏体 屈氏体
亚共析钢、共析钢、过共析钢的C曲线
第17讲 钢在冷却时的组织转变
三、过冷奥氏体连续转变曲线（CCT曲线）
分析：
✓CCT曲线中只有P和M转 变，没有B转变。 ✓CCT曲线中除A→P转变 开始和终了线外，还有 一条中止线。
✓vk称为CCT曲线的临界冷
却速度，它是获得全部M组 织(实际上还含有少量的A) 的最小冷却速度。
上贝氏体金相 组织（羽毛状）
电镜组织（黑色板 条为F；白色短杆 为Fe3C）
下贝氏体电镜 组织（黑针为F； 白色颗粒为Fe3C）
组织名称
上贝氏体 下贝氏体
金相照片
TEM照片
TEM照片
表示符 号
B上
B下
形成温度/℃ 硬度（HRC）
组织描述
550-350 350-Ms
40~48HRC 48~55HRC
《第4章 钢的热处理基础》 第17讲 钢在冷却时的组织转变 • 注：本讲部分图片来自网络
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 三、过冷奥氏体的连续冷却转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变 内容导入：
将45钢试样加热至840℃保温相同时间后，分别 以不同方式冷却，测定的力学性能如下表所示：
B上脆性较大，强度较低，基本上无实用价值；B 下的强度和硬度较高，塑性和韧性良好；获得下 贝氏体组织是强化钢材的途径之一。
第17讲 钢在冷却时的组织转变 （3）马氏体型转变产物及性能
板条马氏体
组织名称（别名）
含碳量
板条（低碳）马氏体
C%＜ 0.2%
针状（高碳）马氏体 板条、针状马氏体
C% ＞ 1.0 %
残余奥氏体：
→M转变结束后，总有部分奥氏体未转变而残留下来，这部分奥 氏体称为残余奥氏体，记作A、 或 R 。
残余奥氏体量 /
淬火钢的硬度随A量的wk.baidu.com多而降低。
wC 奥氏体的wC 对A量的影响
第17讲 钢在冷却时的组织转变
过冷奥氏体冷却转变产物比较
转变 转变产 形成温度， 转变
类型 物
℃
机制
显微组织特征
52~60
57~62
冷却方式不同，性能不同。
冷却是热处理的关键工序。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式：
温度
保温 加
临界温度
热
连
等 温 冷
续冷 却
却
时间
➢ 等温冷却(理论研究)
将A快速冷至临界温度以下某一温度，使A在该温度下转变成其他组
织，然后再冷却至室温。
➢ 连续冷却（生产实际）
A在逐渐降温至室温的过程中转变成其他组织。
V1 V4 Vk V2 过冷奥氏体连续转变曲线
第17讲 钢在冷却时的组织转变
思考：在实际生产 中，如何获得理想 的组织：珠光体类、 下贝氏体或马氏体？
170-250HBW，退火 25-35HRC，正火
45-55HRC，淬火 55-65HRC，淬火
第17讲 钢在冷却时的组织转变
小结
一、两类冷却方式 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 三、过冷奥氏体的连续冷却转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变
思考 题
✓ 1、过冷奥氏体等温转变可分为哪三大类？ ✓ 2、思考C曲线和CCT曲线的对应用的指导意义。
谢谢大家！
硬度 HRC
珠
P
A1~650
扩 粗片状，F、Fe3C相间分布
光
散
体
S
650~600 型 细片状，F、Fe3C相间分布
型
T
600~550
极细片状，F、Fe3C相间分布
170250HBW
20-30
30-40
贝 氏 体 型
B上
550~350
羽毛状，短棒状Fe3C分布于过饱 半扩 和F条之间
B下
350~MS
冷却
力学性能
方法
Rm/MPa
Re/MPa
A/
Z/
硬度/HRC
炉冷
519
272
32.5 49 160~190HB
空冷 657~706
333
15~18 45~50
18~24
油冷
882
608 18~20 48
40~50
水冷
1078
706
7~8
15%NaCl水溶液冷却
➢
试问：表中数据说明了什么？
➢
12~14
第17讲 钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体的等温转变 1、过冷奥氏体 ：
把过冷至临界温度以下、在热力学上不稳定、即将发生转变的奥 氏体，称为过冷奥氏体。
分析：
保温
加 热
A1 (稳定的)奥氏体 过冷奥氏体
温度
时间
第17讲 钢在冷却时的组织转变
2.过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 曲线形似英文字母“C”故称“C曲线”， 又称TTT曲线。
0.2%＜C% ＜1.0%
针状马氏体
板条、针状马氏体混合物
形成温 硬度 度/℃ （HRC
）
55~65
Ms-Mf HRC
组织性能等描述
马氏体是碳溶解在体心立方晶格 -Fe中
形成的过饱和间隙固溶体，符号“M” 。板条M “强而韧”，针状M“硬而脆 ”。M强度、硬度高，是生产上常用组 织。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
散型 竹叶状，细片状Fe3C分布于过饱 和F针上
40-50 50-60
马 氏 体
M针
MS~Mf
无扩 散型
针状
思考：已知，适合切削加工 的 围为170-230HBW,请问哪些 组
硬度范 织适合
55-65
型
于加工？
第17讲 钢在冷却时的组织转变
3、C曲线的意义
在生产实际中，利用C曲线来制定等温退火、等温淬火和分级淬火工 艺，也是确定冷却方式和选择冷却介质的重要依据。
表示 符号
P
S T
形成温度 硬度
/℃ （HRC
）
A1-650
170250HBW
650-600 25-35
600-550 35-40
能分辨其层片 的放大倍数
﹤500×
﹥1000× ﹥2000×
组织描述
铁素体和渗碳体成层 片相间的混合物；片 间距越小，片状珠光 体的硬度和强度越大、 塑性和韧性越好；
第17讲 钢在冷却时的组织转变
以下以共析钢C曲线为例。
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
第17讲 钢在冷却时的组织转变
➢ 随过冷度不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变
过
1）珠光体型转变
冷
奥
2）贝氏体型转变
氏
体
3）马氏体型转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变 （1）珠光体型转变产物及性能
珠光体(P)
索氏体(S)
屈氏体(T)
组织名称
珠光体 索氏体 屈氏体
亚共析钢、共析钢、过共析钢的C曲线
第17讲 钢在冷却时的组织转变
三、过冷奥氏体连续转变曲线（CCT曲线）
分析：
✓CCT曲线中只有P和M转 变，没有B转变。 ✓CCT曲线中除A→P转变 开始和终了线外，还有 一条中止线。
✓vk称为CCT曲线的临界冷
却速度，它是获得全部M组 织(实际上还含有少量的A) 的最小冷却速度。