奥氏体在冷却时的转变

M 灰色针状 B下 黑色针状 A' 白色块状 B下 显 微 组 织 光 镜 照 片
2. B下氏体的转变过程
碳化物




碳化物
碳化物
B下转变过程示意图
补充资料 20Cr粒状贝氏体
40Cr上贝氏体
40Cr下贝氏体
GCr15上贝氏体
GCr15下贝氏体
（三）马氏体转变（低于Ms点) 无扩散型转变——仅发生Fe的晶格改组
马氏体 ( M ) 转变区。
-100 0
M
1
10
102
103
104 时间(s)
三、过冷奥氏体转变产物的组织与性能
（一）珠光体转变(A1～ 550℃) A（γ）→P（+Fe3C） (P为片层相间平行排列的机械混合物)
全扩散型转变——通过Fe、C原子的扩散和A晶格的 改组来实现。
1. 珠光体的转变过程
（面心立方→体心正方） 1. 马氏体的组织结构和性能 马氏体：C在α－Fe中的过饱和固溶体，用M表示。
（１）晶体结构 体心正方
用c／a的比值反映 马氏体的正方度
马氏体的晶体结构
（２）马氏体组织形态 主要有两种形态： 板条M（低碳M）与片状M（高碳M）。
马氏体形态取决于A中的含碳量。
WC >1.0%：片状M 0.2％< WC <1.0％：板条M＋片状M WC< 0.2 % ：板条M
400 300
过
冷
奥 氏
+ 产
体
区 过冷A
过冷 A 过冷A 转变终了线
物 区
Ms 转变开始线
A1～550℃;高温转变区
产 扩散型转变; P 转变区。 物 区 550～230℃;中温转变区
半扩散型转变;
贝氏体( B ) 转变区;
200
230～ - 50℃; 低温转变区
100
M+过冷A
无扩散型转变;
0 Mf
板条M（低碳M 、位错M ）
片状M （高碳M 、孪晶M）
A′
片状M
（３）性能：
高的硬度和强度
其强度、硬度取决于M中的含碳量。 含碳量增加，硬度升高。
强化机理：
固溶强化 过饱和碳原子强烈地引起点阵畸变，阻碍位 错的运动，故使马氏体显著强化。
相变强化 大量晶体缺陷，如位错、孪晶以及层错等， 使得马氏体强化，其本质类似于形变强化。
将其余各组试样，用上述方法分别测出不同等 温条件下过冷A转变开始和终了时间，最后将所有 转变开始时间点和终了时间点标在温度、时间(对 数) 坐标上，并分别连接起来，即得C曲线。
T tt21
tn
t
共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线图建立
（二）图形分析
温度
(℃) 800
wenku.baidu.com
稳定奥氏体区
A1
700 600 500
Fe3C A
Fe3C A
P Fe3C

A
珠光体转变过程示意图
２. 珠光体转变的组织及性能
温度/ ℃ A相变 层片间距 HRC 性能
A1~650
A→P （珠光体）
0.6～0.8μm， 500×分清
10～20
随片间
距减小，
650~600
A→S （索氏体）
0.25μm， 1000×分清
20～30
强度、塑、 韧性升高
第二节 奥氏体在冷却时的转变
一、 奥氏体在不同冷却方式下的转变 二、过冷奥氏体等温转变图 三 、过冷奥氏体转变产物的组织形态及性能 四、影响C曲线位置和形状的因素 五、C曲线的意义和应用 六、过冷奥氏体连续冷却转变图简介
一、奥氏体在不同冷却方式下的转变
（一）极其缓慢冷却转变
按Fe－Fe3C平衡相图进行平衡转变。
600~550
A→T （屈氏体）
0.1 μ m ， 5000×分清
30～40
珠光体（P）
索氏体（S）
屈氏体（T）
P 除了片状以外，还有粒状P。 F Fe3CⅡ
粒状珠光体组织
（二）贝氏体转变( 550℃～230℃ )
A→ B (+Fe3C)，其中相具有一定的碳过饱和度。 半扩散型转变——碳原子扩散，铁原子不扩散。 1. 贝氏体的组织和性能 （１）上贝氏体
变的A。
研究过冷奥氏体的冷却转变行为两个工具
过冷奥氏体等温转变曲线（TTT） 过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT ）
二、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线(TTT曲线)
（一） TTT曲线的测定 采用金相法测定。
1.制样： 把钢材制成Φ10×1.5mm的圆片试样（钻小 孔，便于提取），分成若干组。
2. 奥氏体化：取一组试样，在盐炉内加热使之完全 A化。
低碳板条M的塑、韧性相当好的主要原因： 1）碳在M中过饱和程度小，晶格畸变轻微，残余
应力小； 2）板条M内的亚结构主要是位错。
2. M转变的特点 （1）无扩散性。
仅是晶格的改组而没有成分的变 化。
（2）高速度。 瞬间形核，瞬间长大。
（3） 非恒温性。 Ms与Mf点主要取决于奥氏体的含碳量。
过冷A→ B上(550℃~350℃ )，羽毛状 Fe3C以较粗大杆状或片状分布在较宽的F片之间， 易发生脆断 。 硬度HRC40～45 ，工业上不应用。
B上显微组织光镜照片
α
α
A晶界
α Fe3C
α Fe3C
B上转变过程示意图
（2） 下贝氏体
过冷A→ B下（350℃~230℃），黑色针状
Fe3C细小，均匀分布在过饱和F针内， 强韧性好，硬度50～60HRC， 是工业生产上追求的组织。可采用等温淬火得到。
时效强化 碳原子通过扩散产生偏聚或碳化物弥散析出， 钉扎位错，阻碍位错运动，从而造成马氏体 时效强化
塑性、韧性取决于碳的过饱和度和亚结构形式 高碳片状M的硬度高，塑、韧性很差； 板条M强韧性好。
高碳片状M的塑、韧性均很差的主要原因： 1）碳在M中过饱和程度大，晶格畸变严重，残余
应力大，有显微裂纹； 2）片状M内的亚结构主要是孪晶。
3. 等温： 将A化后的试样快速投入 A1 以下某一温度 的浴炉中进行等温转变，并开始计时。
4. 记时：每隔一定时间取出一个试样急速淬入水 中，而后将各试样取出制样，进行金相组织观 察。对各试样做金相组织观察和硬度测定就可 以得出各等温温度下不同等温时间内奥氏体的 转变量，就可以得到在该温度下过冷奥氏体的 等温转变开始点和转变终了点。
共析钢平衡组织为：
P
亚共析钢平衡组织为： F+P
过共析钢平衡组织为： P+Fe3CⅡ
（二）连续冷却转变 奥氏体在一定冷速下进行的转变。冷速不同，得 到的组织也不同，最终性能也不同。
（三）等温冷却转变 将A迅速过冷到A1以下某一温度，保温一
定时间，使过冷奥氏体在恒温下完成转变，然 后再冷却到室温。 过冷奥氏体——在A1以下存在的尚未发生转