共析钢冷却组织转变(1)

§6-3 钢在冷却时的转变一、过冷奥氏体等温冷却转变曲线1、过冷奥氏体等温冷却转变曲线建立以共析钢为例：取尺寸相同的T8钢试样，A化后，迅速冷却到A1以下不同温度保温，进行等温转变，测出转变的开始点与转变结束点。

将开始点与结束点分别连接起来，就得到奥氏体等温转变曲线。

该曲线称为TTT图（Time Temperature TransformationDiagram）或C曲线。

2、孕育期：转变开始线与纵坐标轴之间的距离。

孕育期越短，过冷奥氏体越不稳定，转变越快。

孕育期最短处称为鼻温3、影响C曲线的因素A的成分越均匀，晶粒越粗，其稳定性越高，C曲线右移；A含碳量越高，稳定性越高，C曲线右移，共析钢C曲线最靠右；合金元素，除Co外所有合金元素均使C曲线右移，并使C曲线改变形状。

二、共析钢过冷奥氏体的转变产物及性能、珠光体型转变（P）转变温度：A1～鼻温（550℃）之间（高温转变）转变规律：是通过碳、铁的扩散完成转变。

铁原子重新排列由fcc bcc,碳从铁中扩散出，形成转变产物：珠光体型组织铁素体和渗碳体的机械混合物产物形态：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。

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)珠光体3800×索氏体8000×屈氏体8000×2、贝氏体型转变（B）转变温度：鼻温（550℃）～Ms之间（中温转变）转变规律：半扩散型转变，铁原子不扩散，只能做微小的位置调整，由fcc→bcc。

碳原子有一定扩散能力，部分碳原子从铁中扩散出来，形成碳化物。

转变产物：贝氏体型组织，渗碳体分布在过饱和的铁素体基体上的两相混合物。

上贝氏体（B上）：550℃～350℃之间形成形态：呈羽毛状, 小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。

光学显微照片1300×电子显微照片5000×上贝氏体性能：铁素体片较宽，塑性变形抗力较低；渗碳体分布在铁素体片之间，容易引起脆断，因此强度和韧性都较差。

共析钢结晶过程及组织转变嘿，朋友们！今天咱来唠唠共析钢结晶过程及组织转变这档子事儿。

你想想啊，这共析钢就好比一个小世界，里面有着奇妙的变化在不断发生。

钢水就像是一群小精灵，它们一开始可没什么秩序，乱糟糟地挤在一起。

当温度慢慢降低，这些小精灵们就开始行动啦！它们慢慢聚集，就像小伙伴们找到组织一样。

这个过程就像是一场神秘的舞蹈，它们排列组合，形成了奥氏体。

接着呢，温度继续下降，这时候就更精彩啦！奥氏体这个大集体开始分裂啦，就好像一个团队要分家一样。

一部分变成了铁素体，一部分变成了渗碳体。

这铁素体就像是温柔的小绵羊，乖乖的；而渗碳体呢，有点像调皮的小猴子，不太安分。

然后呀，这些铁素体和渗碳体可不是随便分布的哦，它们有着特定的排列方式，就像士兵排队一样整齐。

这就形成了共析钢独特的组织。

你说神奇不神奇？这整个过程就好像是一场精彩的魔术表演，从混乱到有序，从单一到多样。

咱再打个比方，这共析钢的结晶过程就像是盖房子，钢水是原材料，奥氏体是地基，铁素体和渗碳体就是不同的建筑材料，最后建成的房子就是共析钢的组织。

而且啊，这个过程中每个细节都很重要呢！温度的变化、元素的比例，稍有差池，可能得到的就不是我们想要的啦！
你说要是温度控制不好，那会变成啥样呢？是不是就乱套啦？所以说呀，这共析钢结晶过程及组织转变可不是闹着玩的，得认真对待！
这就是共析钢的奇妙世界，充满了变化和惊喜。

我们了解它，就能更好地利用它，让它为我们的生活和工作服务。

怎么样，是不是觉得很有意思呀？别小看这小小的钢，它背后的学问可大着呢！。

§2-2 钢在冷却时的组织转变
同一化学成分的钢材加热到奥氏体后，若采用不同的冷却方法和冷却速度，将得到不同形态的组织，从而获得不同的性能。

Wc=0.45%非合金钢加热到840°C，不同方法冷却后的力学性能
由铁碳相图可知，当温度在A1以上时，奥氏体是稳定的。

当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。

过冷奥氏体是不稳定的，它会转变为其他组织。

钢奥氏体化后的冷却方式有两种，如图所示。

一种是等温冷却，即把已奥氏体化的钢快速冷却到A1以下某一温度，并在此温度下保温，使奥氏体在一定的过冷度下向稳定的组织转变，转变结束后，再空冷到室温。

另一种是连续冷却，即奥氏体化的钢以不同的冷却速度连续地冷却到室温，使奥氏体在冷却过程中转变为较稳定的组织。

共析钢过冷奥氏体等温转变与不等温转变产物的组织和性能
采用等温转变可以获得单一的珠光体、索氏体、托氏体、上贝氏体、下贝氏体和马氏体组织。

而采用连续冷却转变，由于转变是在一个温度范围内进行，其转变产物不是单一的。

根据冷却速度的变化，有可能是：P+S、S+T、T+M等。

另外，马氏体组织既可以通过等温转变方式获得，也可以通过连续冷却转变方式获得。

铁碳相图和铁碳合金(一)钢(Steels)和铸铁(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。

因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。

Fe和C能够形成Fe3C, Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。

所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC 和FeC-C四个部分。

由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5％），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。

化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。

因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。

Fe-Fe3C相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。

这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。

图1 铁碳双重相图【说明】图1中虚线表示Fe-石墨相图，没有虚线的地方意味着两个相图完全重合。

铁具有异晶转变，即固态的铁在不同的温度具有不同的晶体结构。

纯铁的同素异晶转变如下：由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。

碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。

纯铁纯铁的熔点1538℃，固态下具有同素异晶转变：912℃以下为体心立方(BCC)晶体结构，912℃到1394℃之间为面心立方(FCC), 1394℃到熔点之间为体心立方。

工业纯铁的显微组织见图2。

图2 工业纯铁的显微组织图3 奥氏体的显微组织铁的固溶体碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体称为铁素体(Ferrite)，用α、δ或F表示, 由于δ－Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。

共析钢连续冷却转变曲线钢连续冷却转变曲线，作为材料加工领域重要的冶金工艺曲线之一，用于描述钢材的冷却过程中组织结构的变化。

本文将从连续冷却转变曲线的概念、研究方法、影响因素以及应用方面进行阐述，并结合实例进行详细讨论。

连续冷却转变曲线是指在连续冷却过程中，钢材的组织结构随温度的变化而发生的相变过程曲线。

连续冷却转变曲线反映了钢材在不同冷却速率下的相变行为，对于钢材的冷却速率控制和相变组织的研究具有重要意义。

从宏观上看，连续冷却转变曲线可以分为弯曲和直线段，弯曲段代表相变过程，直线段代表无相变的冷却过程。

研究连续冷却转变曲线的方法主要有两种，一种是实验方法，另一种是模拟计算方法。

实验方法通常采用快速冷却试样、热模拟试验或等温转变试验等手段进行。

其中，快速冷却试样是通过将试样迅速置于冷却介质中进行冷却，以获得连续冷却转变曲线的实验数据。

模拟计算方法则是根据钢的化学成分和相变动力学参数，利用数学模型进行计算和模拟，以预测和描绘连续冷却转变曲线。

连续冷却转变曲线受到多个因素的影响，其中包括钢种、温度、冷却速率、合金元素含量等。

钢种的不同导致了其化学成分和晶体结构的差异，从而影响了连续冷却转变曲线的形态。

温度的变化对连续冷却转变曲线的形状和位置有着明显的影响，通常情况下，转变曲线会呈现出向低温方向移动的趋势。

冷却速率是影响连续冷却转变曲线的关键因素之一，不同的冷却速率会导致相变行为的差异。

合金元素含量对连续冷却转变曲线的影响较为复杂，不同的合金元素对相变行为有不同的作用。

连续冷却转变曲线在材料加工领域有着广泛的应用。

首先，通过研究连续冷却转变曲线，可以确定钢材的最佳冷却工艺，以满足不同性能要求。

其次，连续冷却转变曲线可以反映钢材的组织结构演变过程，为钢材的组织调控提供科学依据。

此外，连续冷却转变曲线对于了解钢材的相变动力学和相变行为也具有重要意义。

以淬火钢的连续冷却转变曲线为例进行讨论。

淬火钢是通过将加热至A3线以上的钢材迅速置于冷却介质中进行冷却而得到的，并且具有高硬度和较好的耐磨性。