金属的强韧化
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CHAPTER 4 金属材料强韧化
第4章 金属材料的强韧化
◆基本途径：调整成分(合金化)、优化工艺 §4.1 钢的热处理原理 ◆热处理 ——对工件加热(保温)、冷却，改善
组织从而提高其性能的工艺
CHAPTER 4 金属材料强韧化
一、钢的加热转变 ◆相图中平衡温度线： A1, A3, Acm ◆加热(冷却)临界点： Ac1(Ar1), Ac3 (Ar3), Accm (Arcm)
成弥散相，对位错有“钉扎”作用。 ◆细化强化：M板条和片的尺寸比A小得多，且越小强化作
用越明显，并提高韧性。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
◆ M的韧性：同样强度的板条M 比片状M塑性韧性好得多。 因为板条M的亚结构有高密度 位错，滑移系与F相同；含 碳量低，M形成温度高，可以 自回火；内应力小，没有 显微裂纹。而片状M的亚结构 主要是孪晶，滑移系少， 塑性韧性下降；含碳量高，相 变膨胀量大，易产生微裂纹
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)影响C曲线的因素 1. wc：共析钢的A最稳定；wc↑→Ms↓，Mf↓ 2. Me：除Co外，溶入A的Me稳定A；A中Me若以未溶碳化物
存在，则A稳定性↓，C曲线形状变化 3. A化条件:T↑,t↑,使A晶粒↑,成分均匀，未溶碳化物↓,A稳定
CHAPTER 4 金属材料强韧化
共析钢CCT 曲线
CHAPTER 4 金属材料强韧化 2. CCT图与TTT图比较 ◆CCT图位于TTT图的右下方 ◆连续冷却时，共析钢以及过共析钢不发生B转变 ◆许多材料的CCT图做不出来，热处理时以TTT图估计 3.非共析钢CCT图特点：先共析相；亚共析钢有B转变
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(一)钢的A化过程 1.共析钢A化：A形核→A长大→残余Fe3C溶解 →A均匀化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(1)A优先在相界处形核，并不断产生新晶核 (2)A长大取决于C原子的扩散： ◇A向F方面的长大速度高于向渗碳体方面的长 大速度 ◇长大后期A要溶解残余渗碳体。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
⑶马氏体型转变(低温～，无扩散型～。Ms～Mf) A以V冷>VK（过冷A全部进入M区的最小冷速）冷至Ms 以下时，
发生M转变。 M－碳在α－Fe中的过饱和固溶体。高硬度、高强度、低韧性。 ①M转变主要特点： a.无扩散相变。A转变为M只完成晶格重构，没有成分变化；是低
◆正火效率高，成本低。 ◆普通件可作为最终热处理。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
三、淬火与回火 （一）淬火
将钢件加热至Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢) 以上30～50℃，保温后激冷，获得高硬度的M 1.淬火加热温度的确定 亚共析钢：完全A化，无软相F，冷却后得M (或少量AR) 共析钢和过共析钢：加热后组织为：A＋Fe3C 淬火后为：M＋Fe3C＋AR
＜0.2
X2000
转变温度越低，P片层间距越细，强度、硬度 提高，塑性和韧性也有改善。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
⑵贝氏体型转变(中温～,半扩散型. 550℃~Ms) B—过饱和的F与碳化物组成的混合物。
◇550～350℃，A →B上 羽毛状B上：平行的F片＋片间断续Cm ◇350～230℃，A→B下 针状B下：F针内分布细片或粒状Cm ◇ B下力学性能好，是热处理希望得到的组织
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.非共析钢的A化 (1)首先完成P的A化； (2)先共析相A化： ◇亚共析钢中先共析F逐渐转变为A； ◇过共析钢中Fe3CⅡ完全溶入A中 注意：温度高，使A粗化－热处理时过共析
钢常常不完全A化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)A晶粒度及其控制 1. A起始晶粒度：A转变刚完成时的晶粒度 2. A实际晶粒度：具体加热条件下的A晶粒度 3. A本质晶粒度：930±10℃，保温3～8h的A
工件温度均匀后取出淬火 ⑷等温淬火：在盐浴或碱浴中等温得B下 ⑸冷处理：钢淬火到室温后继续深冷，减少AR
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)回火 1.回火作用： ①消除应力，降低脆性； ②稳定尺寸和组织； ③获得最终性能 2.回火种类 ⑴低温回火(150～250℃)： 得M回， 58～65HRC，
◆4条线： 左实线-转变开始线 右实线-转变终了线 Ms-M转变开始线 Mf-M转变终了线
◆ 孕育期： 从等温开始到
转变开始的时间 间隔。
Ms
M(50%)
M(90%)
Mf
共析钢等温冷却转变曲线
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.过冷A等温转变
⑴ P型转变(A1~550℃) 高温～、扩散型
◇A1～650℃ ， A→P
温快速转变，大量原子有规律的小距离位移来实现晶格转换 b.变温形成 在Ms下保温，M量不增加； c.体积长大 bcc晶格的c轴被拉长，成为正方。c/a称为正方度，
c/a越大畸变越严重；体积膨胀导致组织应力 d.转变不完全 有残余A－－Ar。wc↑,Me↑, → Ar ↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化 马氏体形态与含碳量的关系
0.2%C
0.45%C
1..2%C
CHAPTER 4 金属材料强韧化
③M强化原因 ◆相变强化：M晶格切变后，产生大量晶体缺陷，如板条M
的高密度位错，片状M的高密度孪晶等，阻碍滑移。 ◆固溶强化：过饱和固溶产生严重的晶格畸变，畸变应力场
与位错产生强烈的交互作用而使强度硬度升高。 ◆时效强化：M中过饱和C原子在很低温度下发生扩散，形Hale Waihona Puke Baidu
4.去应力退火：工件加热至500~650℃，保温后 缓冷
◆消除铸件、锻件、焊接件的残余应力，稳定工 件形状和尺寸
CHAPTER 4 金属材料强韧化
二、正火 将工件加热至Ac3或Accm以上30～50℃，保温 后空气中(风中或喷雾)冷却
◆细化晶粒，适当提高中、低碳钢的强度和硬 度便于切削加工
◆冷速快，使过共析钢来不及结成Fe3C网状， 便于球化退火
⑶ 高温回火(500～650℃)： 回火索氏体S回， 25～35HRC.。具有良好的综合性能。 主要用于 中碳钢制作的各类连接和传动结构件 淬火＋高回＝调质
CHAPTER 4 金属材料强韧化
§4.3 钢的淬透性 1.淬透性－特定条件下，钢获得淬透层深度的
能力 ◆淬透层—工件淬火后从表层到半M层
(M量＝50%)之间的区域
◆目的：①降低硬度，改善切削性能； ②为淬火做组织准备——减少淬火时由于
激冷而产生的变形和开裂。 ※也可应用于亚共析钢，提高塑性，便于冷冲
压——不完全退火
CHAPTER 4 金属材料强韧化
3.扩散退火（均匀化退火）：铸件(锭)加热至Ac3 ＋150～200℃，长时间保温后炉冷
◆用于消除枝晶偏析，均匀成分。随后正(退)火 消除过热缺陷
二、钢在冷却时的转变 方式：等温冷却转变(TTT)
连续冷却转变(CCT)
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(一) 共析钢过冷A转变 1.过冷A等温转变曲线(TTT图或C曲线) ⑴ C曲线含义：过冷A等温转变开始时间 和转变终了时间以及转变产物的关系图
CHAPTER 4 金属材料强韧化
晶粒度. 1~4级为本质粗晶粒钢，5~8级为本 质细晶粒钢。 表征A晶粒长大倾向性
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
4. A晶粒度控制： ⑴成分影响：Mn、P等促使A↑；形成晶界
第二相的元素阻碍A↑ ⑵加热温度和保温时间：T↑，t↑，→A↑
3.淬透性对钢力学性能的影响 淬透性好的钢，工件横截面上性能比较均匀， 屈强比(σs/σb)较高
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
§4.4表面强化与特种热处理
◇650～600℃
A→S(索氏体,细片P)
Ms
◇600～550℃
A→T (托氏体,极细P )
Mf
M(50%)
M(90%)
CHAPTER 4 金属材料强韧化
组织 珠光体（P） HBS 170～250 片距(μm) ＞0.4 观察方法 X500
索氏体（S） 250～300 0.2～0.4
X1000
托氏体（T） 300～450
高硬度高耐磨，内应力和脆性降低。主要用于 工具、模具和滚动轴承，以及渗碳和表面淬火 的零件。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
⑵中温回火(350～500℃)： 回火托氏体T回。 35～ 45HRC，具有较高的强度硬度和一定的塑性和 韧性，高弹性极限。主要应用于要求弹性好的 工件如弹簧、钢丝绳等。。
3. 回火脆性 低温回火脆性(第一类～)：250～400℃；与V冷无关。
避免措施：等温淬火代替淬＋回；wSi↑脆化温区升高 高温回火脆性(第二类～)：450～650℃；与V冷有关。
避免措施：快冷；减少钢中杂质
CHAPTER 4 金属材料强韧化
§4.2 钢的热处理工艺 一、退火
将钢加热到一定温度，保温后缓冷(炉冷， 坑冷，灰冷)的工艺方法 (一)退火目的： 1.降低硬度，便于切削加工； 2.细化晶粒； 3.消除残余应力； 4. 均匀成分、组织 5.为淬火作组织准备
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.影响因素 A稳定性越好，钢的淬透性越好 ⑴化学成分：亚共析钢wC↑或过共析钢wC↓，A 稳定性↑；除Co外的其他Me溶入A后，降低 VKC ⑵A化条件：T↑, t↑, →A晶粒粗大、成分均匀， 淬透性↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化
三、淬火钢的回火转变 ◆回火：将淬火钢件加热至A1线下某温度，保温后冷却。 1. 回火时的组织转变 (1)淬火M转变为回火M(100～200℃) M回—过饱和α－固溶体上分布着细小薄片状ε－碳化物 (2)残余A分解(200～300℃) 过饱和α－固溶体上分布着细粒θ－碳化物 (3)碳化物类型转变(250～400℃)
(三)过冷A连续冷却转变曲线(CCT图) 共析钢CCT曲线：过冷A→P开始 线Ps、中止线K、终了线Pf 1.共析钢CCT图分析 ①炉冷，全部A→ P ②空冷, A→S(或S＋T); VKC’—下临界冷速: 全部P型转变Vmax ③ VKC—上临界冷速: 过冷A全部冷 到Ms以下才发生转变的Vmin。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)工艺 1.完全退火：亚共析钢加热至Ac3＋30～50℃,
保温后缓冷至500℃左右空冷 ◆改善由于冷速不均造成的组织不均匀，细
化晶粒，降低硬度，便于切削加工。 ◆常用于0.5％C以上的亚共析钢
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.球化退火：共析和过共析钢加热至Ac1＋10～ 20℃,保温后缓冷至600℃左右空冷,得到球状P
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.冷却速度
◆理想情况： 在C曲线“鼻尖”处v >vc，保证 过冷A转变为M；其他慢冷，减小热应力，减 轻工件变形和开裂倾向
CHAPTER 4 金属材料强韧化
3.淬火方式 冷却介质：水，盐水，油，油水双液；等温淬
火用盐浴等等 ⑴单液淬火法：工件在单一介质中冷却 ⑵双液淬火法：水淬油冷，油淬空冷 ⑶分级淬火法：在Ms附近的盐浴或碱浴中等温，
②钢中M的组织形态 ◆板条M 低碳钢淬火组织，又称低碳M。一个原A晶粒中可有几
个板条束，在板条束中有时分成几个平行的板条块，块内分布 着稠密的平行的M板条。每个板条内部有高密度的位错，故又 称为位错M。
CHAPTER 4 金属材料强韧化 ◆针片状M 高碳钢淬火组织，又称高碳M。形状呈针片状或竹 叶状，其立体形态是双凸透镜片状。在原A晶粒内首先形成一片 贯穿整个晶粒的M针，以后形成的M片尺寸受到限制，越是后形 成的M片越小。透射电镜观察可见孪晶亚结构.
T↑, ε－Fe2.4C → χ－ Fe5C2 → θ－Fe3C
回火托氏体T回：F＋细粒θ－Fe3C
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(4)碳化物长大与α相再结晶(>400℃) 回火索氏体S回—等轴细粒F＋粒状θ－Fe3C
2. 性能变化 随回火温度↑ ，强度、硬度↓，塑性↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化
第4章 金属材料的强韧化
◆基本途径：调整成分(合金化)、优化工艺 §4.1 钢的热处理原理 ◆热处理 ——对工件加热(保温)、冷却，改善
组织从而提高其性能的工艺
CHAPTER 4 金属材料强韧化
一、钢的加热转变 ◆相图中平衡温度线： A1, A3, Acm ◆加热(冷却)临界点： Ac1(Ar1), Ac3 (Ar3), Accm (Arcm)
成弥散相，对位错有“钉扎”作用。 ◆细化强化：M板条和片的尺寸比A小得多，且越小强化作
用越明显，并提高韧性。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
◆ M的韧性：同样强度的板条M 比片状M塑性韧性好得多。 因为板条M的亚结构有高密度 位错，滑移系与F相同；含 碳量低，M形成温度高，可以 自回火；内应力小，没有 显微裂纹。而片状M的亚结构 主要是孪晶，滑移系少， 塑性韧性下降；含碳量高，相 变膨胀量大，易产生微裂纹
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)影响C曲线的因素 1. wc：共析钢的A最稳定；wc↑→Ms↓，Mf↓ 2. Me：除Co外，溶入A的Me稳定A；A中Me若以未溶碳化物
存在，则A稳定性↓，C曲线形状变化 3. A化条件:T↑,t↑,使A晶粒↑,成分均匀，未溶碳化物↓,A稳定
CHAPTER 4 金属材料强韧化
共析钢CCT 曲线
CHAPTER 4 金属材料强韧化 2. CCT图与TTT图比较 ◆CCT图位于TTT图的右下方 ◆连续冷却时，共析钢以及过共析钢不发生B转变 ◆许多材料的CCT图做不出来，热处理时以TTT图估计 3.非共析钢CCT图特点：先共析相；亚共析钢有B转变
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(一)钢的A化过程 1.共析钢A化：A形核→A长大→残余Fe3C溶解 →A均匀化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(1)A优先在相界处形核，并不断产生新晶核 (2)A长大取决于C原子的扩散： ◇A向F方面的长大速度高于向渗碳体方面的长 大速度 ◇长大后期A要溶解残余渗碳体。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
⑶马氏体型转变(低温～，无扩散型～。Ms～Mf) A以V冷>VK（过冷A全部进入M区的最小冷速）冷至Ms 以下时，
发生M转变。 M－碳在α－Fe中的过饱和固溶体。高硬度、高强度、低韧性。 ①M转变主要特点： a.无扩散相变。A转变为M只完成晶格重构，没有成分变化；是低
◆正火效率高，成本低。 ◆普通件可作为最终热处理。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
三、淬火与回火 （一）淬火
将钢件加热至Ac3(亚共析钢)或Ac1 (过共析钢) 以上30～50℃，保温后激冷，获得高硬度的M 1.淬火加热温度的确定 亚共析钢：完全A化，无软相F，冷却后得M (或少量AR) 共析钢和过共析钢：加热后组织为：A＋Fe3C 淬火后为：M＋Fe3C＋AR
＜0.2
X2000
转变温度越低，P片层间距越细，强度、硬度 提高，塑性和韧性也有改善。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
⑵贝氏体型转变(中温～,半扩散型. 550℃~Ms) B—过饱和的F与碳化物组成的混合物。
◇550～350℃，A →B上 羽毛状B上：平行的F片＋片间断续Cm ◇350～230℃，A→B下 针状B下：F针内分布细片或粒状Cm ◇ B下力学性能好，是热处理希望得到的组织
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.非共析钢的A化 (1)首先完成P的A化； (2)先共析相A化： ◇亚共析钢中先共析F逐渐转变为A； ◇过共析钢中Fe3CⅡ完全溶入A中 注意：温度高，使A粗化－热处理时过共析
钢常常不完全A化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)A晶粒度及其控制 1. A起始晶粒度：A转变刚完成时的晶粒度 2. A实际晶粒度：具体加热条件下的A晶粒度 3. A本质晶粒度：930±10℃，保温3～8h的A
工件温度均匀后取出淬火 ⑷等温淬火：在盐浴或碱浴中等温得B下 ⑸冷处理：钢淬火到室温后继续深冷，减少AR
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)回火 1.回火作用： ①消除应力，降低脆性； ②稳定尺寸和组织； ③获得最终性能 2.回火种类 ⑴低温回火(150～250℃)： 得M回， 58～65HRC，
◆4条线： 左实线-转变开始线 右实线-转变终了线 Ms-M转变开始线 Mf-M转变终了线
◆ 孕育期： 从等温开始到
转变开始的时间 间隔。
Ms
M(50%)
M(90%)
Mf
共析钢等温冷却转变曲线
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.过冷A等温转变
⑴ P型转变(A1~550℃) 高温～、扩散型
◇A1～650℃ ， A→P
温快速转变，大量原子有规律的小距离位移来实现晶格转换 b.变温形成 在Ms下保温，M量不增加； c.体积长大 bcc晶格的c轴被拉长，成为正方。c/a称为正方度，
c/a越大畸变越严重；体积膨胀导致组织应力 d.转变不完全 有残余A－－Ar。wc↑,Me↑, → Ar ↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化 马氏体形态与含碳量的关系
0.2%C
0.45%C
1..2%C
CHAPTER 4 金属材料强韧化
③M强化原因 ◆相变强化：M晶格切变后，产生大量晶体缺陷，如板条M
的高密度位错，片状M的高密度孪晶等，阻碍滑移。 ◆固溶强化：过饱和固溶产生严重的晶格畸变，畸变应力场
与位错产生强烈的交互作用而使强度硬度升高。 ◆时效强化：M中过饱和C原子在很低温度下发生扩散，形Hale Waihona Puke Baidu
4.去应力退火：工件加热至500~650℃，保温后 缓冷
◆消除铸件、锻件、焊接件的残余应力，稳定工 件形状和尺寸
CHAPTER 4 金属材料强韧化
二、正火 将工件加热至Ac3或Accm以上30～50℃，保温 后空气中(风中或喷雾)冷却
◆细化晶粒，适当提高中、低碳钢的强度和硬 度便于切削加工
◆冷速快，使过共析钢来不及结成Fe3C网状， 便于球化退火
⑶ 高温回火(500～650℃)： 回火索氏体S回， 25～35HRC.。具有良好的综合性能。 主要用于 中碳钢制作的各类连接和传动结构件 淬火＋高回＝调质
CHAPTER 4 金属材料强韧化
§4.3 钢的淬透性 1.淬透性－特定条件下，钢获得淬透层深度的
能力 ◆淬透层—工件淬火后从表层到半M层
(M量＝50%)之间的区域
◆目的：①降低硬度，改善切削性能； ②为淬火做组织准备——减少淬火时由于
激冷而产生的变形和开裂。 ※也可应用于亚共析钢，提高塑性，便于冷冲
压——不完全退火
CHAPTER 4 金属材料强韧化
3.扩散退火（均匀化退火）：铸件(锭)加热至Ac3 ＋150～200℃，长时间保温后炉冷
◆用于消除枝晶偏析，均匀成分。随后正(退)火 消除过热缺陷
二、钢在冷却时的转变 方式：等温冷却转变(TTT)
连续冷却转变(CCT)
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(一) 共析钢过冷A转变 1.过冷A等温转变曲线(TTT图或C曲线) ⑴ C曲线含义：过冷A等温转变开始时间 和转变终了时间以及转变产物的关系图
CHAPTER 4 金属材料强韧化
晶粒度. 1~4级为本质粗晶粒钢，5~8级为本 质细晶粒钢。 表征A晶粒长大倾向性
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
4. A晶粒度控制： ⑴成分影响：Mn、P等促使A↑；形成晶界
第二相的元素阻碍A↑ ⑵加热温度和保温时间：T↑，t↑，→A↑
3.淬透性对钢力学性能的影响 淬透性好的钢，工件横截面上性能比较均匀， 屈强比(σs/σb)较高
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
§4.4表面强化与特种热处理
◇650～600℃
A→S(索氏体,细片P)
Ms
◇600～550℃
A→T (托氏体,极细P )
Mf
M(50%)
M(90%)
CHAPTER 4 金属材料强韧化
组织 珠光体（P） HBS 170～250 片距(μm) ＞0.4 观察方法 X500
索氏体（S） 250～300 0.2～0.4
X1000
托氏体（T） 300～450
高硬度高耐磨，内应力和脆性降低。主要用于 工具、模具和滚动轴承，以及渗碳和表面淬火 的零件。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
⑵中温回火(350～500℃)： 回火托氏体T回。 35～ 45HRC，具有较高的强度硬度和一定的塑性和 韧性，高弹性极限。主要应用于要求弹性好的 工件如弹簧、钢丝绳等。。
3. 回火脆性 低温回火脆性(第一类～)：250～400℃；与V冷无关。
避免措施：等温淬火代替淬＋回；wSi↑脆化温区升高 高温回火脆性(第二类～)：450～650℃；与V冷有关。
避免措施：快冷；减少钢中杂质
CHAPTER 4 金属材料强韧化
§4.2 钢的热处理工艺 一、退火
将钢加热到一定温度，保温后缓冷(炉冷， 坑冷，灰冷)的工艺方法 (一)退火目的： 1.降低硬度，便于切削加工； 2.细化晶粒； 3.消除残余应力； 4. 均匀成分、组织 5.为淬火作组织准备
CHAPTER 4 金属材料强韧化
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.影响因素 A稳定性越好，钢的淬透性越好 ⑴化学成分：亚共析钢wC↑或过共析钢wC↓，A 稳定性↑；除Co外的其他Me溶入A后，降低 VKC ⑵A化条件：T↑, t↑, →A晶粒粗大、成分均匀， 淬透性↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化
三、淬火钢的回火转变 ◆回火：将淬火钢件加热至A1线下某温度，保温后冷却。 1. 回火时的组织转变 (1)淬火M转变为回火M(100～200℃) M回—过饱和α－固溶体上分布着细小薄片状ε－碳化物 (2)残余A分解(200～300℃) 过饱和α－固溶体上分布着细粒θ－碳化物 (3)碳化物类型转变(250～400℃)
(三)过冷A连续冷却转变曲线(CCT图) 共析钢CCT曲线：过冷A→P开始 线Ps、中止线K、终了线Pf 1.共析钢CCT图分析 ①炉冷，全部A→ P ②空冷, A→S(或S＋T); VKC’—下临界冷速: 全部P型转变Vmax ③ VKC—上临界冷速: 过冷A全部冷 到Ms以下才发生转变的Vmin。
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(二)工艺 1.完全退火：亚共析钢加热至Ac3＋30～50℃,
保温后缓冷至500℃左右空冷 ◆改善由于冷速不均造成的组织不均匀，细
化晶粒，降低硬度，便于切削加工。 ◆常用于0.5％C以上的亚共析钢
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.球化退火：共析和过共析钢加热至Ac1＋10～ 20℃,保温后缓冷至600℃左右空冷,得到球状P
CHAPTER 4 金属材料强韧化
2.冷却速度
◆理想情况： 在C曲线“鼻尖”处v >vc，保证 过冷A转变为M；其他慢冷，减小热应力，减 轻工件变形和开裂倾向
CHAPTER 4 金属材料强韧化
3.淬火方式 冷却介质：水，盐水，油，油水双液；等温淬
火用盐浴等等 ⑴单液淬火法：工件在单一介质中冷却 ⑵双液淬火法：水淬油冷，油淬空冷 ⑶分级淬火法：在Ms附近的盐浴或碱浴中等温，
②钢中M的组织形态 ◆板条M 低碳钢淬火组织，又称低碳M。一个原A晶粒中可有几
个板条束，在板条束中有时分成几个平行的板条块，块内分布 着稠密的平行的M板条。每个板条内部有高密度的位错，故又 称为位错M。
CHAPTER 4 金属材料强韧化 ◆针片状M 高碳钢淬火组织，又称高碳M。形状呈针片状或竹 叶状，其立体形态是双凸透镜片状。在原A晶粒内首先形成一片 贯穿整个晶粒的M针，以后形成的M片尺寸受到限制，越是后形 成的M片越小。透射电镜观察可见孪晶亚结构.
T↑, ε－Fe2.4C → χ－ Fe5C2 → θ－Fe3C
回火托氏体T回：F＋细粒θ－Fe3C
CHAPTER 4 金属材料强韧化
(4)碳化物长大与α相再结晶(>400℃) 回火索氏体S回—等轴细粒F＋粒状θ－Fe3C
2. 性能变化 随回火温度↑ ，强度、硬度↓，塑性↑
CHAPTER 4 金属材料强韧化