贝氏体转变-钢的热处理

钢的热处理工艺方式
钢的热处理工艺方式有多种，通常根据钢材的用途和要求来选择合适的热处理工艺。

以下是几种常见的钢的热处理工艺方式：
1. 淬火（Quenching）：将高温加热后的钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体或贝氏体，从而增加钢材的硬度和强度。

2. 回火（Tempering）：在淬火后，将钢材重新加热至一定温度，然后冷却至室温，通过调整回火温度和时间，可以使钢材的硬度和强度适度下降，同时还能提高钢材的韧性。

3. 规定化处理（Normalizing）：将高温加热后的钢材在空气中冷却，使其组织均匀化，消除内部应力，提高钢材的韧性和延展性。

4. 淬火与回火组合（Quenching and Tempering）：首先进行淬火使钢材达到一定的硬度和强度，然后进行回火处理以提高钢材的韧性，同时保持较高的强度。

5. 固溶处理（Solution Treatment）：将钢材加热至足够高的温度后快速冷却，使固溶体内的溶质均匀溶解，从而改善钢材的塑性和加工性能。

6. 淬火回火组合与固溶处理相结合：根据具体需求，可以将淬火回火组合和固溶处理相结合，以综合提高钢材的硬度、韧性和耐蚀性等性能。

上述的热处理工艺方式只是钢材热处理中的一部分，不同钢材和具体要求还可以采用其他的热处理工艺方式，如时效处理、退火处理等。

热处理的选择和控制对于钢材的性能和质量有着重要的影响，需要根据具体情况进行调整和优化。

20cr热处理工艺及硬度
20Cr是一种低碳合金钢，热处理可以通过多种方法来进行。

以下是一种可能的热处理工艺及硬度范围：
1. 固溶处理（950-1000°C）：将20Cr钢加热到950-1000°C，并保持一段时间，然后迅速冷却。

这个过程主要是为了均匀溶解钢中的合金元素，提高其可塑性。

硬度范围：HB ≤ 197
2. 空冷处理：将固溶处理后的20Cr钢自然冷却到室温。

这个过程主要是为了稳定组织，降低内部应力。

硬度范围：HB ≤ 187
3. 度贝氏体转变处理：在固溶处理后，将20Cr钢加热到800-850°C进行奥氏体化保温时间不宜过长，然后迅速冷却。

这个过程可以显著提高钢的硬度。

硬度范围：HRC 20-25
需要注意的是，具体的热处理工艺以及硬度范围可能会根据具体的供应商和要求有所不同。

此外，热处理的工艺参数也会影响硬度的范围，所以最好在实际应用中根据具体需求来确定最合适的热处理工艺。

１．３钢的热处理钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。

热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。

还可以作为消除毛坯〔如铸件、锻件等〕中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。

钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：钢在加热时的组织转变在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线〔Ａ１〕时，其组织完全转变为奥氏体。

亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线〔Ａ３〕和ＥＳ线〔Ａｃｍ〕以上才能全部转变为奥氏体。

相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３、Ａｃｍ是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。

但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。

加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。

加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。

为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３、Ａｃｃｍ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒｃｍ，任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。

１．奥氏体的形成共析钢加热到Ａｃ１以上由珠光体全部转变为奥氏体第一阶段是奥氏体的形核与长大，第二阶段是剩余渗碳体的溶解，第三阶段是奥氏体成分均匀化。

亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢根本相同，不同处在于亚共析钢、过共析钢在Ａｃ１稍上温度时，还分别有铁素体、二次渗碳体未变化。

所以，它们的完全奥氏体化温度应分别为Ａｃ３、Ａｃｃｍ以上。

２．奥氏体晶粒的长大及影响因素钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。

加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织那么粗大。

钢材晶粒细化，既能有效地提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。

〔１〕奥氏体晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的一种量度。

（2〕、影响奥氏体晶粒度的因素1〕加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长，A晶粒粗大。

贝氏体钢热处理工艺概述及展望摘要：贝氏体钢是一种重要的金属材料，通过热处理工艺可以改善其力学性能和组织结构。

贝氏体钢的热处理工艺在材料科学和工程领域具有广泛的应用前景。

本文旨在对贝氏体钢热处理工艺进行概述，并展望其未来的发展。

总之，贝氏体钢热处理工艺是一个具有广阔应用前景的研究领域。

通过不断深入的研究和技术创新，贝氏体钢的热处理工艺将为材料科学和工程领域的发展做出重要贡献关键词：贝氏体钢；热处理工艺；展望引言无碳化物贝氏体钢，作为一种新型的先进高强钢种，具有高强度和良好的韧性，被广泛应用于桥梁和铁路行业[1]。

传统贝氏体钢在Ms点以上等温转变，其贝氏体相变动力学相对较慢，并且形成贝氏体的体积分数较少。

目前主要通过加速贝氏体相变动力学从而细化贝氏体板条和调控组织中薄膜状残余奥氏体的体积分数来改善无碳化物贝氏体钢的力学性能。

1贝氏体钢的种类及用途贝氏体组织复杂多样，到目前为止仍没有明确而统一的分类方法，其中划分依据有形成温度、组织形态、相组成及碳含量等。

因此，贝氏体钢的种类也很繁多，分类方法也有多种，其中包括以热处理方式分类：空冷贝氏体钢、等温贝氏体钢、低温贝氏体钢等；以碳含量分类：超低碳贝氏体钢、低碳贝氏体钢、中碳贝氏体钢及高碳贝氏体钢。

正因为贝氏体组织的多样性，以及良好的强度和韧性等综合力学性能，促进了贝氏体钢的研发和应用，科研工作者通过大量的研究工作开发出很多种合金元素体系的钢种以及相对应的生产工艺，大大推动了贝氏体钢的发展，其中主要包括Mo-B系或Mo系贝氏体钢和Mn系贝氏体钢。

Mn系贝氏体钢又可分为Mn-B系贝氏体钢、Mn-Si系贝氏体钢、Mn-Al系贝氏体钢等类型。

本节主要以合金元素分类进行贝氏体钢的介绍。

2贝氏体钢热处理的特点2.1相变转变贝氏体钢的热处理主要目的是通过控制加热和冷却过程，使奥氏体相转变为贝氏体相。

在适当的温度范围内，通过加热可以将奥氏体中的碳溶解进入铁晶格，形成贝氏体相。

贝氏体转变温度范围
贝氏体转变温度范围是指钢铁在冷却过程中发生的组织结构转变所需的温度范围。

在钢铁的冷加工过程中，贝氏体转变温度范围的控制十分重要，因为它直接影响到钢铁的高温加工性能、低温韧性、塑性等性能。

钢铁在冷却过程中，其微观组织会发生改变。

最初的组织结构是铁素体，随着冷却的进行，铁素体会逐渐转变为贝氏体。

贝氏体转变温度范围包括从铁素体向贝氏体的转变温度（Ac1点）和从贝氏体向马氏体的转变温度（Ac3点）。

这两个温度点的位置是可以通过合适的热处理方式来控制的，从而达到所需要的机械性能和物理性能。

当温度降到Ac1以下，铁素体会开始分解为贝氏体，这是一个放热反应，因此发生贝氏体转变时会放出热量，导致材料温度升高。

贝氏体的形成过程涉及到复杂的相变过程，包括一系列的相转变和组织结构的重建，最终形成长条状的贝氏体组织。

温度继续下降，直到Ac3以下，贝氏体会进一步转变为马氏体。

这个反应是一个吸热反应，因此材料的温度会降低。

贝氏体转变温度与钢铁的成分和组织结构有关。

通常情况下，含碳量越高，贝氏体转变温度越低。

另外，合金元素的添加可以稳定贝氏体和马氏体，使它们的转变温度降低，提高钢铁的高温加工性能和低温韧性。

此外，在冷加工过程中，通过控制加热温度和保温时间，也可以调节贝氏体转变温度的位置，以满足不同需求的机械性能和物理性能。

总的来说，贝氏体转变温度范围是一个十分重要的钢铁物理学参数，它直接影响到钢铁的组织结构和性能。

通过适当的热处理和成分控制，可以调整贝氏体转变温度和组织结构，以获得优秀的机械性能和物理性能。

钢在冷却时的转变冷却是热处理的最后一个工序，也是最关键的工序，它决定了钢热处理后的组织和性能。

同一种钢，加热温度和保温 时间相同，冷却方法不同，热处理后的性能截然不同。

这是因为过冷奥氏体在冷却过程中转变成了不同的产物。

那么奥氏 体在冷却时转变成什么产物？有什么规律呢？这就是本次课的主要内容。

碳钢热处理时的冷却速度一般较大，大多都偏离了平衡状态（除退火外） ，所以热处理后的组织为非平衡组织。

碳钢 非平衡组织和按铁碳相图结晶得到的平衡组织相比差别很大。

所以不能再用铁碳相图加以分析，而应使用 C 曲线来确定。

一、 共析钢等温转变 C 曲线先介绍几个概念。

等温冷却和连续冷却；过冷奥氏体：处于 A1以下热力学不稳定的奥氏体，而奥氏体在 A1以上是稳定的，不会发生转变。

所以等温转变 C 曲线讲的就是过冷奥氏体在等温冷却条件下的转变规律。

（一） 、等温 C 曲线的测定（略）（二） 、等温 C 曲线的结构坐标轴、线、区的含义；孕育期的问题，引出 C 曲线的“NOSE”，共析钢过冷奥氏体最不稳定的温度是550℃，也就是说其“NOSE”出现在 550℃。

C 曲线的“NOSE”对钢的热处理影响很大，应注意。

（三） 、转变产物按照不同的冷却条件，过冷奥氏体在不同的温度范围内等温时将转变成不同的产物。

1、 珠光体类型转变在 A1--550℃之间等温时，过冷奥氏体转变成珠光体类型组织（即都是由 F 和 Fe3C 组成 ） ，而且等温温度越低， 组织中 F 和 Fe3C 的层片间距越小，组织越细，力学性能越高。

这些组织分别称为珠光体、索氏体和屈氏体，用符号 P、 S、T 表示。

其中 S 只有在1000倍的显微镜下才能分辨出其层片状形态；而 T 则只有在更高倍的电子显微镜下才能分辨 出其层片状形态。

这个转变是一个扩散型相变，需要完成铁的晶格改组和碳原子的重新分布。

2、 贝氏体转变在550℃--Ms 之间等温时，过冷奥氏体发生贝氏体转变。