第4章贝氏体转变
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第八章 贝氏体转变页数:48
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马氏体与贝氏体转变异同点页数:1
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贝氏体转变的影响因素(二).页数:3
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珠光体、贝氏体、马氏体转变对比页数:7
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第4章 材料的固态相变及热处理
变为另一个成分和晶格类型的新相，在转变过程中要发生晶
格改组和碳原子的重新分布，这一变化均需要通过原子的扩
散来完成，所以奥氏体的形成是属于扩散型转变。奥氏体的
形成一般可分为如图4－3所示的四个阶段。
第4章 材料的固态相变及热处理
图4－3 (a)A形核；（b)A长大；(c)残余渗碳体溶解；(d)均匀化
A1 、A3、Acm点高，分别用Ac1、Ac3、Accm表示。同样，在 冷却时奥氏体分解的实际温度要比A1 、A3、Acm点低，分别 用A1 、A3、Acm表示，如图4－2所示。一般热处理手册中的 数值都是在30～50℃/h的加热（或冷却）速度下所测得的结 果，以供参考使用。
第4章 材料的固态相变及热处理
第4章 材料的固态相变及热处理
第4章 材料的固态相变及热处理
4.1 固态相变概述 4.2 钢的热处理原理 4.3 钢的热处理工艺
第4章 材料的固态相变及热处理
4.1 固态相变概述
相变是一种非常普遍的现象，如物质三态的相互转化、 固态物质内部结构的转变等都属于相变的范畴。固体材料的 组织、结构在温度、压力、成分改变时所发生的转变称为固 态相变。固态相变的规律是金属材料热处理的基础。通过热 处理，可以改善材料的性能，强化材料，充分发挥材料的潜 力。如马氏体相变使钢淬火强化；过饱和固溶体分解使合金 时效强化等。因此，研究固态相变具有重要的实际意义。
（4）合金元素。钢中的合金元素不改变奥氏体形成的 基本过程，但显著影响奥氏体的形成速度。如钴、镍等增大 碳在奥氏体中的扩散速度，因而加快奥氏体化过程；铬、钼、 钒等对碳的亲和力较大，能与碳形成较难溶解的碳化物，显 著降低碳的扩散能力，所以减慢奥氏体化过程；硅、铝、锰 等对碳的扩散速度影响不大，不影响奥氏体化过程。因为合 金元素可以改变钢的临界点，并影响碳的扩散速度，它自身 也在扩散和重新分布，且合金元素的扩散速度比碳慢得多， 所以在热处理时，合金钢的热处理加热温度一般都高些，保 温时间要长些。
材料科学基础考研知识点总结
材料科学基础考研知识点总结第一章原子结构和键合1.原子键合●金属键●离子键●共价键●氢键●范德华力：静电力诱导力色散力第二章固体结构1.晶体学基础●空间点阵和晶胞●七个晶系14种点阵2.金属的晶体结构●晶体结构和空间点阵的区别3.合金的相结构●晶相指数和晶面指数●晶向指数●晶面指数●六方晶系指数●晶带●晶面间距●晶体的对称性●宏观对称元素●极射投影●金属的晶体结构●三种典型的金属的晶体结构●多晶型性●置换固溶体●间隙固溶体●固溶体的围观不均匀性●影响固溶度的主要因素●固溶体的性质●中间相●正常价化合物●电子化合物●与原子尺寸因素相关的化合物●超结构（有序固溶体）4.常见离子晶体结构●离子晶体配位规则（鲍林规则）●负离子配位多面体规则（引入临界离子半径比值）●电价规则（整体不显电性）●负离子多面体共顶，棱和面规则（由于共用顶，棱和面间距下降，导致库仑力上升，稳定性下降）●不同种类正离子配位多面体规则（能量越高区域越分散）●节约规则（【俄罗斯方块原理】）●典型离子晶体结构●AB型化合物【CsCl结构 NaCl结构 ZnS型结构】●AB2型化合物结构【CaF2 萤石 TiO2金红石型结构】●硅酸盐的晶体结构●孤岛状硅酸盐●组群状硅酸盐●链状硅酸盐●层状硅酸盐●架状硅酸盐5.共价晶体结构第三章晶体中的缺陷1.点缺陷●点缺陷形成●点缺陷的平衡浓度2.位错●刃型位错●螺型位错●混合位错●伯氏矢量●位错运动●位错弹性性质（认识）●位错生成与增值●实际位错中伯氏矢量3.面缺陷●外表面与内表面（了解）●晶界和亚晶界●晶界的特性●孪晶界●相界第四章固体中的扩散1.扩散的表象理论●菲克第一定律●菲克第二定律●扩散方程●置换固溶体扩散（柯肯达尔效应）2.扩散热力学●扩散的热力学分析（上坡扩散）3.扩散的微观理论与机制●扩散机制●晶界扩散及表面扩散●扩散系数4.扩散激活能5.影响扩散的因素●温度●晶体结构●晶体缺陷●化学成分●应力作用6.反应扩散7.离子晶体中的扩散第五章材料的变形1.弹性变形●弹性的不完整性●包申格效应●弹性后效●弹性滞后2.黏弹性变形3.塑性变形●单晶体塑性变形●滑移●孪生●扭折●多晶体的塑性变形●晶粒取向的影响●晶界的影响●合金的塑性变形●单相固溶体塑性变形●影响因素●曲服现象●应变实效●多相合金的塑性变形●弥散分布型合金的塑性变形●塑性变形对组织性能影响●显微组织变化●亚结构变化●性能变化●形变织构●残余应力4.回复与再结晶●冷变形金属在加热时组织与性能的变化●回复●再结晶●晶粒的长大5.热加工●动态回复●动态再结晶●蠕变●超塑性第六章凝固1.相平衡和相率●吉布斯相律2.纯晶体的凝固●液态结构●晶体凝固的热力学条件●形核●晶粒长大●结晶动力学及凝固组织●凝固理论应用3.合金的凝固●正常凝固●区域熔炼●合金成分过冷4.铸锭组织与凝固技术●铸锭的宏观组织●铸锭的缺陷第七章相图1.二元相图基础●2.二元相图●匀晶相图●共晶相图●包晶相图●铁碳相图3.三元相图基●基本特点●表示方法●杠杠定律及重心定律第八章材料的亚稳态1.纳米材料2.准晶3.非晶态4.固态相变形成亚稳相●固体相变形成的亚稳相●固溶体脱溶分解产物●脱熔转变●连续脱溶●不连续脱溶●脱溶过程亚稳相●脱溶分解对性能影响●马氏体转变●特征●形态●贝氏体转变●钢中贝氏体转变特征●贝氏体转变的基本特征。
金属材料及热处理习题
第1章钢的热处理一、填空题1．整体热处理分为、、和等。
2．热处理工艺过程由、和三个阶段组成。
3．共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：、和。
4．贝氏体分和两种。
5．淬火方法有：淬火、淬火、淬火和淬火等。
6．感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为、和三种。
而且感应加热电流频率越高，淬硬层越。
7．按回火温度范围可将回火分为：回火、回火和回火三种。
8．化学热处理是有、和三个基本过程组成。
9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。
10．除外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向移动，即使钢的临界冷却速度，淬透性。
11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括，，，等四个阶段。
12．碳钢马氏体形态主要有和两种，其中以强韧性较好。
13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越，转变后的残余奥氏体量就越。
二、选择题1．过冷奥氏体是温度下存在，尚未转变的奥氏体。
A．Ms B．M f C．A12．过共析钢的淬火加热温度应该选择在，亚共析钢则应该选择在。
A．Ac1+30~50C B．Ac cm以上C．Ac3+30~50C3．调质处理就是。
A．淬火＋低温回火B．淬火＋中温回火C．淬火＋高温回火4．化学热处理与其他热处理方法的基本区别是。
A．加热温度B．组织变化C．改变表面化学成分5．零件渗碳后，一般需经处理，才能达到表面高硬度和耐磨的目的。
A．淬火＋低温回火B．正火C．调质6．马氏体的硬度主要取决于马氏体的（）A.组织形态B.合金成分C.含碳量7．直径为10mm的40钢其整体淬火温度大约为（）A．750℃ B.850℃ C.920℃8．钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小称为（）A.起始晶粒度B.实际晶粒度C.理论晶粒度D.本质晶粒度9．钢渗碳的温度通常是（）。
A.600~650℃B.700~750℃C.800~850℃D.900~950℃10．贝氏体转变属于（）。
热处理习题及答案
第1章钢的热处理一、填空题1．整体热处理分为、、和等。
2．热处理工艺过程由、和三个阶段组成。
3．共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：、和。
4．贝氏体分和两种。
5．淬火方法有：淬火、淬火、淬火和淬火等。
6．感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为、和三种。
而且感应加热电流频率越高，淬硬层越。
7．按回火温度范围可将回火分为：回火、回火和回火三种。
8．化学热处理是有、和三个基本过程组成。
9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。
10．除外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向移动，即使钢的临界冷却速度,淬透性。
11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括，，，等四个阶段。
12．碳钢马氏体形态主要有和两种，其中以强韧性较好。
13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越，转变后的残余奥氏体量就越。
二、选择题1．过冷奥氏体是温度下存在，尚未转变的奥氏体。
A．Ms B．M f C．A12．过共析钢的淬火加热温度应该选择在，亚共析钢则应该选择在。
C CA．Ac1+30~50B．Ac cm以上C．Ac3+30~503．调质处理就是。
A．淬火＋低温回火B．淬火＋中温回火C．淬火＋高温回火4．化学热处理与其他热处理方法的基本区别是。
A．加热温度B．组织变化C．改变表面化学成分5．零件渗碳后，一般需经处理，才能达到表面高硬度和耐磨的目的。
A．淬火＋低温回火B．正火C．调质6．马氏体的硬度主要取决于马氏体的（）A.组织形态B.合金成分C.含碳量7．直径为10mm的40钢其整体淬火温度大约为（）A．750℃B.850℃C.920℃8．钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小称为（）A.起始晶粒度B.实际晶粒度C.理论晶粒度D.本质晶粒度9．钢渗碳的温度通常是（）。
A.600~650℃B.700~750℃C.800~850℃D.900~950℃10．贝氏体转变属于（）。
金属材料及热处理习题 有答案
第1章钢的热处理一、填空题1．热处理根据目的和工序位置不同可分为预备热处理和最终热处理。
2．热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成.3．珠光体根据层片的厚薄可细分为珠光体、索氏体和屈氏体。
4．珠光体转变是典型的扩散型相变，其转变温度越低，组织越细，强度、硬度越高。
5．贝氏体分上贝氏体和下贝氏体两种。
6．感应加热表面淬火,按电流频率的不同,可分为高频感应加热淬火、中频感应加热淬火和工频感应加热淬火三种。
而且感应加热电流频率越高，淬硬层越薄。
7．钢的回火脆性分为第一类回火脆性和第二类回火脆性,采用回火后快冷不易发生的是第二类回火脆性。
8．化学热处理是有分解、吸收和扩散三个基本过程组成。
9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种.10．除Co外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向右移动，即使钢的临界冷却速度变小，淬透性提高。
11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括马氏体的分解，残余奥氏体的分解，碳化物的转变，碳化物的集聚长大和a相的再结晶等四个阶段.12．碳钢马氏体形态主要有板条和片状两种,其中以板条强韧性较好。
13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时,原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越低，转变后的残余奥氏体量就越多二、选择题1．过冷奥氏体是C温度下存在,尚未转变的奥氏体。
A．Ms B．M f C．A12．过共析钢的淬火加热温度应该选择在A，亚共析钢则应该选择在C.A．Ac1+30～50C B．Ac cm以上C．Ac3+30~50C3．调质处理就是C。
A．淬火＋低温回火B．淬火＋中温回火C．淬火＋高温回火4．化学热处理与其他热处理方法的基本区别是C.A．加热温度B．组织变化C．改变表面化学成分5．渗氮零件在渗氮后应采取( A ）工艺。
A。
淬火+低温回火B。
淬火+中温回火C。
淬火+高温回火D。
不需热处理6．马氏体的硬度主要取决于马氏体的(C ）A。
组织形态 B.合金成分C。
金属材料及热处理习题有答案
第1章钢的热处理一、填空题1．热处理根据目的和工序位置不同可分为预备热处理和最终热处理。
2．热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。
3．珠光体根据层片的厚薄可细分为珠光体、索氏体和屈氏体。
4．珠光体转变是典型的扩散型相变，其转变温度越低，组织越细，强度、硬度越高。
5．贝氏体分上贝氏体和下贝氏体两种。
6．感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为高频感应加热淬火、中频感应加热淬火和工频感应加热淬火三种。
而且感应加热电流频率越高，淬硬层越薄。
7．钢的回火脆性分为第一类回火脆性和第二类回火脆性，采用回火后快冷不易发生的是第二类回火脆性。
8．化学热处理是有分解、吸收和扩散三个基本过程组成。
9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种。
10．除Co外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向右移动，即使钢的临界冷却速度变小，淬透性提高。
11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括马氏体的分解，残余奥氏体的分解，碳化物的转变，碳化物的集聚长大和a相的再结晶等四个阶段。
12．碳钢马氏体形态主要有板条和片状两种，其中以板条强韧性较好。
13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越低，转变后的残余奥氏体量就越多二、选择题1．过冷奥氏体是C温度下存在，尚未转变的奥氏体。
A．Ms B．M f C．A12．过共析钢的淬火加热温度应该选择在A，亚共析钢则应该选择在C。
A．Ac1+30~50C B．Ac cm以上C．Ac3+30~50C3．调质处理就是C。
A．淬火＋低温回火B．淬火＋中温回火C．淬火＋高温回火4．化学热处理与其他热处理方法的基本区别是C。
A．加热温度B．组织变化C．改变表面化学成分5．渗氮零件在渗氮后应采取（A ）工艺。
A.淬火+低温回火B.淬火+中温回火C.淬火+高温回火D.不需热处理6．马氏体的硬度主要取决于马氏体的（C ）A.组织形态B.合金成分C.含碳量7．直径为10mm的40钢其整体淬火温度大约为（B ）A．750℃ B.850℃ C.920℃8．钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小称为B（）A.起始晶粒度B.实际晶粒度C.理论晶粒度D.本质晶粒度9．钢渗碳的温度通常是（D ）。
《金属学与热处理》考试大纲
《金属学与热处理》考试大纲一、考试题型1、名词解释2、简答题3、论述题4、综合分析题二、考试参考用书《金属学与热处理》，崔忠圻、刘北兴编，哈尔滨工业大学出版社，2004年修订版三、考试内容第一部分金属学原理第一章金属及合金的晶体结构了解：了解位错的运动以及面缺陷；位错的弹性性质以及实际晶体结构中的位错。
掌握：掌握晶体学基础、金属的晶体结构以及合金相结构；晶体缺陷，包括点缺陷、线缺陷、位错的基本概念；第二章金属的结晶了解：结晶的基本规律；掌握：形核、长大以及晶粒大小的控制。
第三章固态金属中的扩散了解：扩散的宏观规律以及扩散的微观机制；掌握：影响扩散的因素。
第四章二元相图和合金的结晶了解：铁碳合金中碳的存在形式，二元相图的基本类型—匀晶相图、共晶相图、包晶相图；掌握：Fe-Fe3C相图及铁碳合金。
第五章三元合金相图了解：成分表示方法，三元匀晶相图、固态有限互溶、固态互不溶解的三元共晶相图和包共晶三元相图；第六章金属及合金的塑性变形了解：应力-应变曲线，多晶体及合金的塑性变形；掌握：单晶体的塑性变形规律，塑性变形对金属组织和性能的影响。
第七章回复与再结晶了解：金属的热加工。
掌握：回复、再结晶以及晶粒长大的基本概念和基本理论。
第二部分热处理原理及工艺第一章钢中奥氏体的形成了解：连续加热时奥氏体的形成规律。
掌握：奥氏体的组织结构和性能、奥氏体的形成机制以及奥氏体晶粒度概念、长大机制、影响因素和控制途径；第二章过冷奥氏体冷却转变图了解：过冷奥氏体连续冷却转变图（CCT图）的建立、分析。
掌握：过冷奥氏体等温冷却转变图（TTT图）的建立、分析以及影响因素。
第三章珠光体转变了解：亚（过）共析钢珠光体的形成；发生先共析转变的条件及先共析相的形态；钢中魏氏组织的形成；掌握：珠光体的组织形态、结构与性能以及珠光体的形成机制；影响珠光体转变动力学因素和珠光体的机械性能；第四章马氏体相变了解：影响马氏转变的动力学因素；马氏体转变的热力学条件；掌握：马氏体晶体结构以及转变的主要特征，影响马氏体(板条马氏体和片状马氏体)的形态、内部亚结构的因素；Ms点的定义及其影响因素；马氏体的机械性能；奥氏体稳定化。
金属热处理原理奥氏体的形成课件.ppt
❖ 界面处碳浓度差大，有利于获得奥氏体晶核形成 所需的碳浓度。
❖ 界面处原子排列不规则，铁原子有可能通过短程 扩散由母相点阵向新相点阵转移，即新相形成所 需的结构起伏小。
❖ 在相界、晶界等缺陷处具有较高的畸变能,新相形 核时可能消除部分晶体缺陷而使系统自由能降低。
❖ 新相形核时产生的应变能也较容易借助相界(晶界) 流变而释放。
❖ 四个基本过程完成外，还有先共析铁 素体（渗碳体）向奥氏体的转变。
❖ 见动画
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.3 奥氏体形成动力学
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.3.1 奥氏体等温形成动力学 [1]
(1) 形核率I
I = C exp [-(Q+W) /kT] 其中: C—常数; Q—扩散激活能; T—绝对温度;
❖ 合金元素对A形成速度的影响，也受到合金碳化物向A中 溶解难易程度的牵制。
Cr，2%，（FeCr）3C；6%，（CrFe）7C3---慢 11%， （CrFe）23C6---快
❖ 改变临界点
Ni、Mn、Cu 等↓A1， ↑奥氏体形成速度； Cr、Mo、Ti、Si、Al、W等↑ A1 ， ↓奥氏体形成速度；
不均，晶界弯曲，界面能很高。 ❖ 界面能越高则界面越不稳定，必然要自发地向减
小晶界面积，降低界面能方向发展。弯曲晶界变 成平直晶界是一种自发过程。 晶粒长大的驱动力G：G = 2σ/R σ-奥氏体的比界面能；R-晶界曲率半径
金属热处理原理奥氏体的形成课件
（2）晶粒长大过程
❖ 奥氏体化（ austenitizing）： 钢加热获得奥氏体的过程。
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.1 奥氏体的组织、结构和性能
金属热处理原理奥氏体的形成课件
❖ 界面处原子排列不规则，铁原子有可能通过短程 扩散由母相点阵向新相点阵转移，即新相形成所 需的结构起伏小。
❖ 在相界、晶界等缺陷处具有较高的畸变能,新相形 核时可能消除部分晶体缺陷而使系统自由能降低。
❖ 新相形核时产生的应变能也较容易借助相界(晶界) 流变而释放。
❖ 四个基本过程完成外，还有先共析铁 素体（渗碳体）向奥氏体的转变。
❖ 见动画
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.3 奥氏体形成动力学
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.3.1 奥氏体等温形成动力学 [1]
(1) 形核率I
I = C exp [-(Q+W) /kT] 其中: C—常数; Q—扩散激活能; T—绝对温度;
❖ 合金元素对A形成速度的影响，也受到合金碳化物向A中 溶解难易程度的牵制。
Cr，2%，（FeCr）3C；6%，（CrFe）7C3---慢 11%， （CrFe）23C6---快
❖ 改变临界点
Ni、Mn、Cu 等↓A1， ↑奥氏体形成速度； Cr、Mo、Ti、Si、Al、W等↑ A1 ， ↓奥氏体形成速度；
不均，晶界弯曲，界面能很高。 ❖ 界面能越高则界面越不稳定，必然要自发地向减
小晶界面积，降低界面能方向发展。弯曲晶界变 成平直晶界是一种自发过程。 晶粒长大的驱动力G：G = 2σ/R σ-奥氏体的比界面能；R-晶界曲率半径
金属热处理原理奥氏体的形成课件
（2）晶粒长大过程
❖ 奥氏体化（ austenitizing）： 钢加热获得奥氏体的过程。
金属热处理原理奥氏体的形成课件
1.1 奥氏体的组织、结构和性能
金属热处理原理奥氏体的形成课件
钢在冷却时的组织转变
《第4章 钢的热处理基础》 第17讲 钢在冷却时的组织转变 • 注：本讲部分图片来自网络
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 三、过冷奥氏体的连续冷却转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变 内容导入：
将45钢试样加热至840℃保温相同时间后，分别 以不同方式冷却，测定的力学性能如下表所示：
第17讲 钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体的等温转变 1、过冷奥氏体 ：
把过冷至临界温度以下、在热力学上不稳定、即将发生转变的奥 氏体，称为过冷奥氏体。
分析：
保温
加 热
A1 (稳定的)奥氏体 过冷奥氏体
温度
时间
第17讲 钢在冷却时的组织转变
2.过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 曲线形似英文字母“C”故称“C曲线”， 又称TTT曲线。
52~60
57~62
冷却方式不同，性能不同。
冷却是热处理的关键工序。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式：
温度
保温 加
临界温度
热
连
等 温 冷
续冷 却
却
时间
➢ 等温冷却(理论研究)
将A快速冷至临界温度以下某一温度，使A在该温度下转变成其他组
织，然后再冷却至室温。
➢ 连续冷却（生产实际）
A在逐渐降温至室温的过程中转变成其他组织。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
思考 题
✓ 1、过冷奥氏体等温转变可分为哪三大类？ ✓ 2、思考C曲线和CCT曲线的对应用的指导意义。
谢谢大家！
残余奥氏体：
→M转变结束后，总有部分奥氏体未转变而残留下来，这部分奥 氏体称为残余奥氏体，记作A、 或 R 。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 三、过冷奥氏体的连续冷却转变
第17讲 钢在冷却时的组织转变 内容导入：
将45钢试样加热至840℃保温相同时间后，分别 以不同方式冷却，测定的力学性能如下表所示：
第17讲 钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体的等温转变 1、过冷奥氏体 ：
把过冷至临界温度以下、在热力学上不稳定、即将发生转变的奥 氏体，称为过冷奥氏体。
分析：
保温
加 热
A1 (稳定的)奥氏体 过冷奥氏体
温度
时间
第17讲 钢在冷却时的组织转变
2.过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 曲线形似英文字母“C”故称“C曲线”， 又称TTT曲线。
52~60
57~62
冷却方式不同，性能不同。
冷却是热处理的关键工序。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
一、两类冷却方式：
温度
保温 加
临界温度
热
连
等 温 冷
续冷 却
却
时间
➢ 等温冷却(理论研究)
将A快速冷至临界温度以下某一温度，使A在该温度下转变成其他组
织，然后再冷却至室温。
➢ 连续冷却（生产实际）
A在逐渐降温至室温的过程中转变成其他组织。
第17讲 钢在冷却时的组织转变
思考 题
✓ 1、过冷奥氏体等温转变可分为哪三大类？ ✓ 2、思考C曲线和CCT曲线的对应用的指导意义。
谢谢大家！
残余奥氏体：
→M转变结束后，总有部分奥氏体未转变而残留下来，这部分奥 氏体称为残余奥氏体，记作A、 或 R 。
固态相变概论
6) 调幅分解:某些合金在高温时形成单相的均匀的固溶体，缓慢冷却 到某一温度范围内时，分解为两相（或两个微区），其结构与原固 溶体相同，但成分不同的转变称为调幅分解。用反应式α→α1+α2 表示。
7) 有序化转变:在平衡条件下，固溶体（包括以中间相为基的固溶体） 中各组元原子在晶体点阵中的相对位置由无序到有序（指长程有序） 的转变过程。表示为α→α 。
变。
6
一、按平衡状态分类
1、平衡转变：是指在极为缓慢的加热或冷却条件下，所发生
的能够获得符合平衡状态图的平衡组织的转变。
1) 纯金属的同素异构转变：纯金属在温度和压力改变时，由一种晶 体结构转变为另一种晶体结构的过程。可表示为αγ
2) 多形性转变 ：在固溶体中发生的同素异构转变。可表示为αγ 3) 共析转变：冷却时，固溶体同时析出并分解为两个不同成分和结
相图：在热力学平衡条件下，描述合金中所应该存在的 相与成分、温度（压力）等之间关系的图。
热处理过程：通过控制温度变化来控制固态相变的发生。 相变热力学的研究内容：通过计算平衡或亚稳平衡系统
的能量，给出相变发生的方向和驱动力大小。 相变动力学的研究内容：研究相变发生的过程、速度、
程度等，与时间变化有关的内容。 相变晶体学的研究内容：研究新相与母相之间的各种晶
V T
p
V V
V T
p
V
Cp称为材料的等压比热 称为材料的体积压缩系数
称为材料的热膨胀系数
14
二级相变时一级偏导数相等，二级偏导数不相等，则有：
S1= S2；V1= V2； Cp1≠Cp2；α1≠ α2 ；β1≠β2
说明：二级相变时，没有体积和熵的突变，即没有体积的胀缩 和相变潜热的释放和吸收。但是体积压缩系数β 、热膨胀 系数α、等压比热Cp有突变。材料的部分有序化转变、磁性 转变均属于二级相变。
7) 有序化转变:在平衡条件下，固溶体（包括以中间相为基的固溶体） 中各组元原子在晶体点阵中的相对位置由无序到有序（指长程有序） 的转变过程。表示为α→α 。
变。
6
一、按平衡状态分类
1、平衡转变：是指在极为缓慢的加热或冷却条件下，所发生
的能够获得符合平衡状态图的平衡组织的转变。
1) 纯金属的同素异构转变：纯金属在温度和压力改变时，由一种晶 体结构转变为另一种晶体结构的过程。可表示为αγ
2) 多形性转变 ：在固溶体中发生的同素异构转变。可表示为αγ 3) 共析转变：冷却时，固溶体同时析出并分解为两个不同成分和结
相图：在热力学平衡条件下，描述合金中所应该存在的 相与成分、温度（压力）等之间关系的图。
热处理过程：通过控制温度变化来控制固态相变的发生。 相变热力学的研究内容：通过计算平衡或亚稳平衡系统
的能量，给出相变发生的方向和驱动力大小。 相变动力学的研究内容：研究相变发生的过程、速度、
程度等，与时间变化有关的内容。 相变晶体学的研究内容：研究新相与母相之间的各种晶
V T
p
V V
V T
p
V
Cp称为材料的等压比热 称为材料的体积压缩系数
称为材料的热膨胀系数
14
二级相变时一级偏导数相等，二级偏导数不相等，则有：
S1= S2；V1= V2； Cp1≠Cp2；α1≠ α2 ；β1≠β2
说明：二级相变时，没有体积和熵的突变，即没有体积的胀缩 和相变潜热的释放和吸收。但是体积压缩系数β 、热膨胀 系数α、等压比热Cp有突变。材料的部分有序化转变、磁性 转变均属于二级相变。
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间的相变，相变过程和产物在质上和量上均 具有过渡性。 应当把“奥氏体、珠光体、贝氏体、马氏体 ”转变系列作为一个整合系统来研究。贝氏 体相变是属于扩散型和无扩散型相变之间的 中间过渡型相变的总体认识，是统一认识的 基本条件。
26
整合
1）21世纪以来，内蒙古科技大学刘宗昌等人进行了贝氏体相变 理论的整合工作。 2）肯定了40年来的成绩，批驳了两派的错误，提出了新机制。 3）发表论文40余篇；出版专著两部。整合理论逐渐得到认同。 整合已收到成效。
5）共析分解在奥氏体晶界处形核；而贝氏体相变 的形核可在晶界也可在晶内。 6）珠光体和贝氏体中的亚结构不同。珠光体中位 错密度低；而贝氏体铁素体由亚单元、超细亚单 元构成，位错密度较高，有时存在孪晶。 7）珠光体中的铁素体、渗碳体两相存在着比例关 系，如共析碳钢的珠光体中，渗碳体的相对量约 占13 ％；而贝氏体中的各相没有固定的比例关系 ，碳化物析出量不定，甚至不析出，还会夹杂着 残留奥氏体等相。
第5章 贝氏体（bainite）转变
1
美国冶金学家 Edgar C. Bain
(Sept. 14, 1891 -- Nov. 27, 1971) United States Steel Corporation
贝氏体 -- Bainite
2
中温转变：550℃～MS 下贝氏体----良好的综合力学性能。
19
（3）关于贝氏体相变的机制
贝氏体相变是属于切变机制还是扩散 机制？ 即铁原子和替换原子是切变位移还是 扩散位移是核心分歧。这是争论的核心问 题。
20
切变学派的主要观点有：
①贝氏体组织在形貌上与无扩散的切变产生的马氏体有 相似之处； ②贝氏体转变形成的浮凸现象与马氏体相变的表面浮凸 现象也相似； ③在晶体学位向关系上，贝氏体与马氏体也接近； ④贝氏体相变在动力学上类似于等温马氏体； ⑤贝氏体相变也有转变不完全现象； ⑥热力学上，贝氏体预转变期内形成贫碳区和富碳区时 ，则贝氏体转变的驱动力可以处理为近似于板条状马氏 体的驱动力。 ⑦贝氏体碳化物是从过饱和α相中析出的。
与马氏体相变的 Ms点类似，贝氏体转变存在一
个Bs点。 贝氏体相变有独立于珠光体转变的TTT曲线。 对于碳素共析钢，贝氏体的TTT图与珠光体的 TTT图有重叠交叉现象。 合金元素的加入导致两条曲线分离。在珠光体 TTT 图和贝氏体 TTT图之间能出现过冷奥氏体 相对稳定的温度区域，称海湾区。 16
等温淬火组织；贝氏体钢连续冷却。
3
高温
中温
低温
Mf
共析碳钢 C 曲线
4
相变的热处理制度
把钢加到奥氏体化温度以上，保温一定
时间后，在中温区等温保温后冷却。
T
高 温 中 温 低 温
Mf
t
5
5.0
贝氏体相变理论研究进 展和学术论争
6
5.0.1柯俊开拓性的提出了贝氏体相变的 切变学说
1952 年，在英国伯明翰大学任教的柯俊及其合
珠光体组织有两相（铁素体＋碳化物）。 马氏体组织是单相。 贝氏体组织中铁素体相+渗碳体、碳化物、 残留 奥氏体、马氏体或所谓M/A岛等。 上贝氏体的组成相有时与珠光体相同，即只含有 铁素体和渗碳体两相，因此，上贝氏体组织打上了 珠光体组织的烙印。 下贝氏体组织中存在铁素体＋马氏体＋残留奥氏 体等相，说明它打上了马氏体组织的烙印。 从上贝氏体组织过渡到下贝氏体组织，表现了从 珠光体到马氏体的过渡性和复杂的交叉性。
21
扩散学派的主要观点有:
①在贝氏体宽面上存在巨型台阶，说明贝氏体可能按 扩散台阶机制长大； ②贝氏体的表面浮凸现象不具备切变所要求的不变平 面应变的特性，扩散台阶机制也可以形成表面浮凸 现象； ③在晶体学关系上，有些合金，贝氏体的惯习面跟同 一合金的马氏体惯习面不同； ④在 Bs 与“鼻温”之间，贝氏体转变的开始是受铁原 子扩散控制的。 ⑤对 Fe-C 等合金系贝氏体转变驱动力的计算结果表明 ，在热力学上贝氏体不可能以切变机制形成。 ⑥热力学计算表明，所有碳浓度的 Fe-C 合金，在贝氏 体相变时都不可能形成贫碳区，以此否定了贫碳区 以马氏体切变方式形成贝氏体的观点。 22
12
贝氏体相变绝非共析分解
1）珠光体由铁素体＋碳化物两相组成。贝氏体可以 由铁素体＋碳化物组成，或铁素体＋残留奥氏体组 成或铁素体＋M/A岛组成，或铁素体＋碳化物＋残 留奥氏体＋马氏体等多相组成。 2）珠光体晶核是两相，即（F+碳化物）；而贝氏体 的晶核是单相：即贝氏体铁素体(BF)。 3）珠光体是过冷奥氏体在高温区的平衡分解产物或 接近平衡的分解产物；而贝氏体是中温区的非平衡 相变产物，转变具有不完全性。珠光体共析分解反 应式为：A→F+Fe3C;贝氏体相变不能写成此式。 4）上贝氏体和下贝氏体中的碳化物不与贝氏体铁素 体共析共生。碳化物析出与否？要视具体条件而定 。 13
27
5.1贝氏体相变的特征
过渡性是贝氏体相变最主要的特征
28
过冷奥氏体的相变是一个整合系统
全过程可以分为三个不同性质的阶段：
1）高温区的共析分解； 2）中温区的贝氏体转变； 3）低温区的马氏体相变。 三个阶段既有联系又有区别，应当作为一 个整合系统来研究，中温转变是这个整合系统 的中间过渡环节。
8
5.0.3对贝氏体相变基本特征的共识
①贝氏体相变是中温转变区发生的非平衡相变，转变温度范 围较宽。转变有孕育期。 ②贝氏体转变过程主要是贝氏体铁素体的形核及长大过程。 在不同温度下，得到不同类型的贝氏体组织形貌。 ③贝氏体组织的相组成物主要有贝氏体铁素体和碳化物，但 当转变不完全时，还夹杂着残余奥氏体和马氏体。 ④贝氏体转变有表面浮凸效应。 ⑤相变中有碳原子的扩散，而且碳的扩散速度控制贝氏体转 变速率并影响贝氏体组织形貌。
14
贝氏体的新定义：
钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温区过渡 性转变产物，以贝氏体铁素体为基体，同时可 能存在渗碳体或ε －碳化物、残留奥氏体等相 ，贝氏体铁素体的形貌多呈条片状，内部存在 亚片条、亚单元、较高密度位错等精细亚结构 。这种整合组织称为贝氏体。
15
（2）关于贝氏体转变动力学
切变学派的R.F.Heheman们认为 ：
作者 S.A.Cottrell 以贝氏体浮凸现象为依据， 提出了贝氏体相变机制类似于马氏体相变的切 变机制。认为，铁原子和代位原子是无扩散的 切变,而间隙溶质原子是有扩散的。 这种学说被许多学者所继承，形成了“切变学 派”。
7
5.0.2“扩散学派”的形成
20 世纪 60 年代末，美国冶金学家 H.I.Aaronson 及 其合作者从能量上对贝氏体转变的切变机制进行了否 定。 他们认为：贝氏体转变是共析转变的变种。在贝 氏体转变温度区间，热力学计算的相变驱动力不能满 足切变所需要的能量水平。 这个学说被我国金属学家徐祖跃及 H.I.Aaronson 的学生们所继承，形成“扩散学派”。
33
5.1.2下贝氏体转变和马氏体相变的联 系与区别
涨落形成贫碳区，下贝氏体可以在晶界形核，也 可以在晶内的位错等缺陷处形核。 下贝氏体组织形貌与马氏体有相似之处。 下贝氏体中位错密度也较高，也有残留奥氏体。
34
马氏体中存在孪晶，
下贝氏体中也发现精细孪晶
马氏体孪晶 下贝氏体孪晶
35
5.1.3贝氏体组织形貌的过渡性
贝氏体相变具有扩散性质，首先碳原子是扩散的，故 有人称其为“半扩散型相变”。 上贝氏体在奥氏体晶界上形成贝氏体铁素体晶核；共析 分解在奥氏体晶界形核，两者有相似性。 贝氏体相变与共析分解有重叠性、交叉性。 共析分解与上贝氏 体转变在一定温度 范围内重叠。
31
珠光体和贝氏体转变C－曲线重叠
在 500℃～ 600℃ 等 温 形成上贝氏体和珠光体 两种产物。 说明珠光体转变与上贝 氏体转变具有不同的机 制。
18
扩散学派的观点不正确。
1）如上所述，珠光体和贝氏体存在8点区别，本质 上不同，因此贝氏体相变绝非共析分解。 2）存在Bs点，也有独立的TTT图，这是试验事实。 3）所谓“合金元素在新相和母相界面的偏聚行为所 造成的一种“类拖曳”作用的结果”。其实，C、 Cu、Ni、Mn、RE、B等许多合金元素在奥氏体晶界 上都有界面的偏聚行为，但是它们都使钢保持一 条C－曲线，即这些钢的珠光体TTT和贝氏体的TTT 是重叠的，并不形成河湾区。
9
5.0.4贝氏体相变论争的焦点：
1971年切变学派的R.F.Hehemann和扩散学派的 H.I.Aaronson为代表的两方进行了辩论,争论的主要 内容有3点：
1.贝氏体的定义
； 2.关于贝氏体转变动力学； 3.贝氏体相变的机制。
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（1）关于贝氏体的定义
切变学派的 R.F.Heheman 们认为：贝氏体是指中温转变时 形成的针状分解产物。有三点特征：（1）针状组织形貌；（2 ）浮凸效应；（3）有自己的TTT图和Bs点。并将贝氏体定义为 “铁素体和碳化物的非层片状混合组织”。 此定义不正确。理由有2： ①不是混合系统，不是混合物，而是整合系统。 ②铁素体和碳化物的非层片状组织不一定全是贝氏体，贝 氏体组织中有时只有铁素体 + 奥氏体，有时为铁素体 + 奥氏体 + 碳化物。有时存在马氏体。
是切变位移还是扩散位移?
双方的分歧集中在贝氏体转变时，铁原子和替
换原子是切变位移还是扩散位移？争论反映在 以下两个方面： 是切变长大还是台阶长大 ? 贝氏体碳化物从何处析出 ? 是从奥氏体中析出 的，还是从贝氏体铁素体中析出的？
23
主要观点：
1) 切变学派观察到上贝氏体铁素体中有条状亚结构，该亚结 构是切变长大的基元，在长大过程中，仍然存在碳在铁素 体和奥氏体间的继续分配。而扩散学派则从实验观察角度 提出台阶机制。 2）切变学派认为：对于下贝氏体来说碳化物是在过饱和铁素 体相上析出，而且是第二过程（第一过程是铁原子的切变 ），甚至在不太长的等温时间内下贝氏体片中可能没有碳 化物析出。而在上贝氏体中，由于渗碳体形核困难，因此 通常沉淀在铁素体条间富碳的奥氏体上。总之，碳化物析 出与铁原子切变是相互独立的过程。 扩散学派认为，贝氏体中的碳化物很可能是在台阶机制长 大过程中γ/α的相间沉淀，而不需要从过饱和铁素体相中析 出。 24