《金属材料及工艺(第2版)》第5章 钢的热处理
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电镜下
➢ 贝氏体的性能 ➢ 上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 ➢ 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
③ 亚共析碳钢与过共析碳钢过冷奥氏体的等温转变 • 相同点：都具有转变开始与终了线。 • 不同点：先析出线 • C曲线位置随含碳量变化，共析钢过冷奥氏体最稳定
• 加热目的：奥氏体化（动画3-2-1[1]）
1.奥氏体的形成（以共析钢为例）
• 奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例
说明 ① 第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 ② 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向 和
Fe3C方向长大。
③ 第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于奥氏 体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直 至消失。
粗大。但随时间延长，晶粒的长大速度越来越慢。 加热速度：加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒
越细，生产中常快速加热，短时保温。 合金元素： ➢ 含碳量：亚共析钢随含碳量增加而增大 ➢ 阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、
Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。 ➢ 促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、N。 原始组织：平衡状态的组织有利于获得细晶粒。
① 马氏体的晶体结构和形态
• 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。 • 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。
度越高，而塑性和韧性略有 改善。
片间距
b
HRC
• 中温转变贝氏体转变 ➢ 转 变 温 度 550℃-230℃
(Ms) 贝 氏 体 用 符 号 B 表 示 。
➢ 根据其组织形态不同，贝 氏体又分为上贝氏体(B上) 和下贝氏体(B下)。
➢ 贝氏体是渗碳体分布在碳 过饱和的铁素体基体上的 两相混合物。
转变产物.
细A
均匀A
A1
650℃ 600℃ 550℃
淬火 (油冷)
正火 (空冷)
退火 (炉冷)
淬火
MS (水冷)
P
Mf
M+A’ T+M+A’
P S
时间
3.马氏体转变 • 当奥氏体冷却速度大于临界冷却速度，并过冷到到Ms以下
将转变为马氏体类型组织。 • 转变无扩散，只在连续过程中转变。 • 单相亚稳组织。
(Time-Temperature-Transformation diagram)
• 区域 ➢ A1-Ms 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。
➢ 转变开始于终了线之间及Ms 与Mf之间为转变区。
• 孕育期：转变开始线与 纵坐标之间的距离。
➢ 孕育期越小，过冷奥氏 体稳定性越小.
➢ C%小于0.2%时，组织几 乎全部是板条马氏体。
➢ C%大于1.0%C时几乎全部 是；片状马氏体.
➢ C%在0.2～1.0%之间为板 条与片状的混合组织。
马氏体形态与含碳量的关系
0.2%C
0.45%C
1..2%C
② 马氏体的性能
a) 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。
贝
B上
550~350
羽毛状，短棒状Fe3C分布 半扩 于过饱和F条之间
等温 40-50 处理
氏 体
B下
350~MS
散型 竹叶状，细片状Fe3C分布 于过饱和F针上
等温 50-60 淬火
马 氏 M针 MS~Mf 无扩 针片状 体 M*板 MS~Mf 散型 板条状
60-65 淬火 50 淬火
5.2 钢的普通热处理
➢ 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。
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的
关系
b) 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。 c) 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。
针片状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑 性和韧性。 d) 马氏体的比容比奥氏体大。当奥氏体转变为马氏 体时，体积会膨胀，转变应力大。
内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢。
高速钢等温退火与普通退火的比较
（4）均匀化退火（扩散退火） • 工艺：将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷却
的热处理工艺称为扩散退火。 • 目的：消除枝晶偏析。
（5） 低温去应力退火
➢ 工艺：将钢加热到AC1以下（500-650℃），保温后缓冷，
无组织变化。
马氏体的形态分板条和片状两类。
• 板条马氏体（低碳M） ➢ 立体形态为细长的扁棒状 ➢ 在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。
• 片状（针状）马氏体（高碳M）
➢ 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
• 马氏体的形态主要取决 于其含碳量
• 高温转变（珠光体型转变）
➢ 在A1～550 ℃之间, 转变
产物为珠ห้องสมุดไป่ตู้体型组织, 此 温区称珠光体转变区。
珠光体转变
➢ 珠光体型组织是铁素体和渗碳体的机械混合物, 渗碳体 呈层片状分布在铁素体基体上，转变温度越低，层间距
越小，可将珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、 索氏体(S)和屈氏体(T)。奥氏体向珠光体的转变为扩散
型的形核、长大过程, 是通过碳、铁的扩散和晶体结构 的重构来实现的。
➢ 珠光体的性能
➢ 珠光体、索氏体、屈氏体三 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。
— A1～650 ℃ 珠光体 — 650℃～600℃ 索氏体 — 600℃～550℃ 屈氏体 ➢ 片间距越小，钢的强度、硬
➢ 应用
➢ 亚共析钢铸锻件：降低硬度、均匀组织、消除应力、改 善切削加工性。
➢ 原理
➢ 固态下原子扩散速度慢，加热奥氏体化后晶粒细小，缓 慢冷却重结晶后获得更细小的晶粒。
（2）球化退火
➢ 工艺及原理
➢ 将过共析钢加热到AC1以上20～30℃，此时形成的奥氏体内 及晶界上有少量的未完全溶解的碳化物，在随后的冷却过 程中，从奥氏体中经共析反应析出的渗碳体以未溶渗碳体 为晶核，呈球状析出分布在铁素体基体上，称为球化体。
5.1.2 冷却时钢的组织转变 • 钢的冷却方式 ➢ 连续冷却（常用于生产） ➢ 等温冷却
1.过冷奥氏体的等温转变 （以共析钢为例） ① 过冷奥氏体的等温转变图 • 过冷奥氏体等温转变图是
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。
➢ 孕育期最小处称C 曲线 的“鼻尖”。碳钢鼻尖 处的温度为550℃。
➢ 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。
• 三个转变温度区间：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。
② 过冷奥氏体的等温转变产 物组织和性能
第五章 钢的热处理
• 改善钢的性能，主要有两条途径： ➢ 合金化； ➢ 热处理。
• 热处理
• 通过钢在固态下的加热、保温、冷却改变组织，获得所需 性能。
• 特点
• 重要性
— 提高工艺性能 — 提高力学性能
• 弹簧热处理（视频1）
• 工具热处理（视频2）
热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用. 在机床制造中约60-70%的零件要经
（1）奥氏体的晶粒度 • 晶粒大小的两种表达方法： ➢ 晶粒尺寸 ➢ 晶粒号N：将放大100倍的金相组织与标准晶粒号图片进行
比较。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。
• 本质晶粒度：钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却后
测得的晶粒度叫本质晶粒度。如果测得的晶粒细小，则该
2. 奥氏体晶粒长大及其控制 • 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一
步长大，这是一个自发的过程。奥氏体晶粒长大过程 与再结晶晶粒长大过程相同。 • 重要性：奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降 低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细 而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
5.2.1 退火和正火 1.钢的退火
• 概念：将钢加热、保温、随炉冷却或埋入灰中缓慢冷 却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。
• 目的： a 降低硬度，改善切削加工性。 b 细化晶粒，提高钢的塑性和韧性。
c 消除内应力，并为淬火作准备。
• 工艺方法 （1）完全退火
➢ 工艺
➢ 将亚共析钢加热到AC3以上30～50℃，保温后缓慢冷却。
➢ 上贝氏体 ➢ 形成温度为550-350℃。 ➢ 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。
500X
5000x
➢ 下贝氏体 ➢ 形成温度为350℃-Ms。 ➢ 在光镜下呈竹叶状。
光镜下
➢ 在电镜下为细片状碳化物 分布于铁素体针内，并与 铁素体针长轴方向呈5560º角。
过冷奥氏体转变产物（共析钢）
转变 转变 形成温度， 转变
类型 产物 ℃
机制
显微组织特征
获得 HRC 工艺
珠
P
A1~650 扩 粗片状，F、Fe3C相间分布 5-20 退火
光 S 650~600 散 细片状，F、Fe3C相间分布 20-30 正火
体
T
600~550
型
极细片状，F、Fe3C相间分布
等温 30-40 处理
钢称为本质细晶粒钢，反之叫本质粗晶粒钢。
• 通 常 将 钢 加 热 到 930 10℃奥氏体化后，设法把 奥氏体晶粒保留到室温来
判断。 晶粒度为1-4 级
的是本质粗晶粒钢, 5-8 级的是本质细晶粒钢。前 者晶粒长大倾向大，后者 晶粒长大倾向小。
（2）奥氏体晶粒长大的影响因素及控制
加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长, 晶粒
过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理
的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过热处理。 总之，重要零件都需适当热处理后
才能使用。
• 热处理工艺方法
5.1 钢的热处理原理
5.1.1 钢在加热时的组织转变 1 钢在加热时，实际转变温度往往要偏离平衡的临界温度，
冷却时也是如此。随着加热和冷却速度的增加，滞后现象 将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母“c”， 如AC1、AC3、ACcm等；把冷却时的临界温度标以字母“r”， 如Ar1、Ar3、Arcm等。
➢ 目的、应用
➢ 主要用于过共析钢。降低硬度，改善切削加工性,为淬火做 准备。
球化退火演示（动画3-3-1[1] ）
球状珠光体
（3） 等温退火
• 亚 共 析 钢 加 热 到 Ac3+30～50℃, 共 析 、 过 共 析 钢 加 热 到
Ac1+30～50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下（珠光 体转变区）停留，待相变完成后出炉空冷。 • 目的和应用：与完全退火相同，等温退火可缩短工件在炉
④ 第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含 量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。
共析钢奥氏体化过程
• 亚共析钢和过共析钢的奥氏体 化过程与共析钢基本相同。但 由于先共析 或二次Fe3C的存 在，要获得全部奥氏体组织， 必须相应加热到Ac3或Accm以上.
• 亚共析钢(动画3-2-2b)和过共析钢（3-2-2a）
织时的最小冷却速度。 • 转变在一温度区间进行并随冷
却速度变化 • 转变不均匀，可获得混合组织。
动画lxzhb
② 等温TTT在连续转变中的 应用
• CCT曲线位于TTT曲线右下 方 。 CCT 曲 线 获 得 困 难 ， TTT曲线容易测得。
• 可用TTT曲线定性说明连 续冷却时的组织转变情况。 方法是将连续冷却曲线绘 在C 曲线上，依其与C 曲 线交点的位置来说明最终
2.过冷奥氏体连续冷却转变
① 共析钢的CCT曲线分析
• 共析钢的CCT曲线没有贝 氏体转变区，在珠光体 转变区之下多了一条转
变中止线。
• 当连续冷却曲线碰到转 变中止线时，珠光体转 变中止，余下的奥氏体 一 直 保 持 到 Ms 以 下 转 变 为马氏体。
• 图中的Vk 为CCT曲线的临界冷 却速度，即获得全部马氏体组
➢ 贝氏体的性能 ➢ 上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 ➢ 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
③ 亚共析碳钢与过共析碳钢过冷奥氏体的等温转变 • 相同点：都具有转变开始与终了线。 • 不同点：先析出线 • C曲线位置随含碳量变化，共析钢过冷奥氏体最稳定
• 加热目的：奥氏体化（动画3-2-1[1]）
1.奥氏体的形成（以共析钢为例）
• 奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例
说明 ① 第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 ② 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向 和
Fe3C方向长大。
③ 第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于奥氏 体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直 至消失。
粗大。但随时间延长，晶粒的长大速度越来越慢。 加热速度：加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒
越细，生产中常快速加热，短时保温。 合金元素： ➢ 含碳量：亚共析钢随含碳量增加而增大 ➢ 阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、
Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。 ➢ 促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、N。 原始组织：平衡状态的组织有利于获得细晶粒。
① 马氏体的晶体结构和形态
• 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。 • 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。
度越高，而塑性和韧性略有 改善。
片间距
b
HRC
• 中温转变贝氏体转变 ➢ 转 变 温 度 550℃-230℃
(Ms) 贝 氏 体 用 符 号 B 表 示 。
➢ 根据其组织形态不同，贝 氏体又分为上贝氏体(B上) 和下贝氏体(B下)。
➢ 贝氏体是渗碳体分布在碳 过饱和的铁素体基体上的 两相混合物。
转变产物.
细A
均匀A
A1
650℃ 600℃ 550℃
淬火 (油冷)
正火 (空冷)
退火 (炉冷)
淬火
MS (水冷)
P
Mf
M+A’ T+M+A’
P S
时间
3.马氏体转变 • 当奥氏体冷却速度大于临界冷却速度，并过冷到到Ms以下
将转变为马氏体类型组织。 • 转变无扩散，只在连续过程中转变。 • 单相亚稳组织。
(Time-Temperature-Transformation diagram)
• 区域 ➢ A1-Ms 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。
➢ 转变开始于终了线之间及Ms 与Mf之间为转变区。
• 孕育期：转变开始线与 纵坐标之间的距离。
➢ 孕育期越小，过冷奥氏 体稳定性越小.
➢ C%小于0.2%时，组织几 乎全部是板条马氏体。
➢ C%大于1.0%C时几乎全部 是；片状马氏体.
➢ C%在0.2～1.0%之间为板 条与片状的混合组织。
马氏体形态与含碳量的关系
0.2%C
0.45%C
1..2%C
② 马氏体的性能
a) 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。
贝
B上
550~350
羽毛状，短棒状Fe3C分布 半扩 于过饱和F条之间
等温 40-50 处理
氏 体
B下
350~MS
散型 竹叶状，细片状Fe3C分布 于过饱和F针上
等温 50-60 淬火
马 氏 M针 MS~Mf 无扩 针片状 体 M*板 MS~Mf 散型 板条状
60-65 淬火 50 淬火
5.2 钢的普通热处理
➢ 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。
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的
关系
b) 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。 c) 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。
针片状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑 性和韧性。 d) 马氏体的比容比奥氏体大。当奥氏体转变为马氏 体时，体积会膨胀，转变应力大。
内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢。
高速钢等温退火与普通退火的比较
（4）均匀化退火（扩散退火） • 工艺：将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷却
的热处理工艺称为扩散退火。 • 目的：消除枝晶偏析。
（5） 低温去应力退火
➢ 工艺：将钢加热到AC1以下（500-650℃），保温后缓冷，
无组织变化。
马氏体的形态分板条和片状两类。
• 板条马氏体（低碳M） ➢ 立体形态为细长的扁棒状 ➢ 在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。
• 片状（针状）马氏体（高碳M）
➢ 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
• 马氏体的形态主要取决 于其含碳量
• 高温转变（珠光体型转变）
➢ 在A1～550 ℃之间, 转变
产物为珠ห้องสมุดไป่ตู้体型组织, 此 温区称珠光体转变区。
珠光体转变
➢ 珠光体型组织是铁素体和渗碳体的机械混合物, 渗碳体 呈层片状分布在铁素体基体上，转变温度越低，层间距
越小，可将珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、 索氏体(S)和屈氏体(T)。奥氏体向珠光体的转变为扩散
型的形核、长大过程, 是通过碳、铁的扩散和晶体结构 的重构来实现的。
➢ 珠光体的性能
➢ 珠光体、索氏体、屈氏体三 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。
— A1～650 ℃ 珠光体 — 650℃～600℃ 索氏体 — 600℃～550℃ 屈氏体 ➢ 片间距越小，钢的强度、硬
➢ 应用
➢ 亚共析钢铸锻件：降低硬度、均匀组织、消除应力、改 善切削加工性。
➢ 原理
➢ 固态下原子扩散速度慢，加热奥氏体化后晶粒细小，缓 慢冷却重结晶后获得更细小的晶粒。
（2）球化退火
➢ 工艺及原理
➢ 将过共析钢加热到AC1以上20～30℃，此时形成的奥氏体内 及晶界上有少量的未完全溶解的碳化物，在随后的冷却过 程中，从奥氏体中经共析反应析出的渗碳体以未溶渗碳体 为晶核，呈球状析出分布在铁素体基体上，称为球化体。
5.1.2 冷却时钢的组织转变 • 钢的冷却方式 ➢ 连续冷却（常用于生产） ➢ 等温冷却
1.过冷奥氏体的等温转变 （以共析钢为例） ① 过冷奥氏体的等温转变图 • 过冷奥氏体等温转变图是
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。
➢ 孕育期最小处称C 曲线 的“鼻尖”。碳钢鼻尖 处的温度为550℃。
➢ 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。
• 三个转变温度区间：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。
② 过冷奥氏体的等温转变产 物组织和性能
第五章 钢的热处理
• 改善钢的性能，主要有两条途径： ➢ 合金化； ➢ 热处理。
• 热处理
• 通过钢在固态下的加热、保温、冷却改变组织，获得所需 性能。
• 特点
• 重要性
— 提高工艺性能 — 提高力学性能
• 弹簧热处理（视频1）
• 工具热处理（视频2）
热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用. 在机床制造中约60-70%的零件要经
（1）奥氏体的晶粒度 • 晶粒大小的两种表达方法： ➢ 晶粒尺寸 ➢ 晶粒号N：将放大100倍的金相组织与标准晶粒号图片进行
比较。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。
• 本质晶粒度：钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却后
测得的晶粒度叫本质晶粒度。如果测得的晶粒细小，则该
2. 奥氏体晶粒长大及其控制 • 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一
步长大，这是一个自发的过程。奥氏体晶粒长大过程 与再结晶晶粒长大过程相同。 • 重要性：奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降 低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细 而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
5.2.1 退火和正火 1.钢的退火
• 概念：将钢加热、保温、随炉冷却或埋入灰中缓慢冷 却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。
• 目的： a 降低硬度，改善切削加工性。 b 细化晶粒，提高钢的塑性和韧性。
c 消除内应力，并为淬火作准备。
• 工艺方法 （1）完全退火
➢ 工艺
➢ 将亚共析钢加热到AC3以上30～50℃，保温后缓慢冷却。
➢ 上贝氏体 ➢ 形成温度为550-350℃。 ➢ 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。
500X
5000x
➢ 下贝氏体 ➢ 形成温度为350℃-Ms。 ➢ 在光镜下呈竹叶状。
光镜下
➢ 在电镜下为细片状碳化物 分布于铁素体针内，并与 铁素体针长轴方向呈5560º角。
过冷奥氏体转变产物（共析钢）
转变 转变 形成温度， 转变
类型 产物 ℃
机制
显微组织特征
获得 HRC 工艺
珠
P
A1~650 扩 粗片状，F、Fe3C相间分布 5-20 退火
光 S 650~600 散 细片状，F、Fe3C相间分布 20-30 正火
体
T
600~550
型
极细片状，F、Fe3C相间分布
等温 30-40 处理
钢称为本质细晶粒钢，反之叫本质粗晶粒钢。
• 通 常 将 钢 加 热 到 930 10℃奥氏体化后，设法把 奥氏体晶粒保留到室温来
判断。 晶粒度为1-4 级
的是本质粗晶粒钢, 5-8 级的是本质细晶粒钢。前 者晶粒长大倾向大，后者 晶粒长大倾向小。
（2）奥氏体晶粒长大的影响因素及控制
加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长, 晶粒
过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理
的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过热处理。 总之，重要零件都需适当热处理后
才能使用。
• 热处理工艺方法
5.1 钢的热处理原理
5.1.1 钢在加热时的组织转变 1 钢在加热时，实际转变温度往往要偏离平衡的临界温度，
冷却时也是如此。随着加热和冷却速度的增加，滞后现象 将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母“c”， 如AC1、AC3、ACcm等；把冷却时的临界温度标以字母“r”， 如Ar1、Ar3、Arcm等。
➢ 目的、应用
➢ 主要用于过共析钢。降低硬度，改善切削加工性,为淬火做 准备。
球化退火演示（动画3-3-1[1] ）
球状珠光体
（3） 等温退火
• 亚 共 析 钢 加 热 到 Ac3+30～50℃, 共 析 、 过 共 析 钢 加 热 到
Ac1+30～50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下（珠光 体转变区）停留，待相变完成后出炉空冷。 • 目的和应用：与完全退火相同，等温退火可缩短工件在炉
④ 第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含 量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。
共析钢奥氏体化过程
• 亚共析钢和过共析钢的奥氏体 化过程与共析钢基本相同。但 由于先共析 或二次Fe3C的存 在，要获得全部奥氏体组织， 必须相应加热到Ac3或Accm以上.
• 亚共析钢(动画3-2-2b)和过共析钢（3-2-2a）
织时的最小冷却速度。 • 转变在一温度区间进行并随冷
却速度变化 • 转变不均匀，可获得混合组织。
动画lxzhb
② 等温TTT在连续转变中的 应用
• CCT曲线位于TTT曲线右下 方 。 CCT 曲 线 获 得 困 难 ， TTT曲线容易测得。
• 可用TTT曲线定性说明连 续冷却时的组织转变情况。 方法是将连续冷却曲线绘 在C 曲线上，依其与C 曲 线交点的位置来说明最终
2.过冷奥氏体连续冷却转变
① 共析钢的CCT曲线分析
• 共析钢的CCT曲线没有贝 氏体转变区，在珠光体 转变区之下多了一条转
变中止线。
• 当连续冷却曲线碰到转 变中止线时，珠光体转 变中止，余下的奥氏体 一 直 保 持 到 Ms 以 下 转 变 为马氏体。
• 图中的Vk 为CCT曲线的临界冷 却速度，即获得全部马氏体组