第二章 钢的冷却转变

珠光体 P ，3800×
过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能
组织名称 表示符号 形成温度范围 /℃ 硬度 片间距 /nm 能分辨片层的 放大倍数
珠光体 索氏体 屈氏体
P S T
A1~650 650~600 600~550
170~200H B 25~35HRC 35~40HRC
150~450 80~150 30~80
四、过冷奥氏体的连续冷却转变
Ps —— A→P 开始线 Pf —— A→P 终止线 K —— P型转变终止线
Vk —— 上临界冷却速度
MS —— A→ M 开始温度 Mf —— A→ M 终止温度
of
3.3 & Chapter 3
800 700 600 500 400 300
T/℃
A1
A
始 转变开
αk
等温转变温度/℃
图3-16
共析纲的力学性能与等温转变温度的关系
3 、马氏体转变
马氏体 (M)：C在α－Fe中的过饱和固溶体。
转变特点： 1）无扩散型转变 Fe 和 C 原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固 溶强化显著。 2）降温形成 连续冷却完成。 3）瞬时性 M 的形成速度很快， 温度越低，则转变量越多。 4）转变的不完全性 M 转变总要残留少量 A，A中的C%越多，则 MS、Mf越低，残余 A含量越多。AR的量主要取决于MS和MF点的位置。
5） M形成时体积膨胀 造成很大内应力。
马氏体的组织类型
C% < 0.2% 时，为板条M（低碳M）。
板条M, 平行的细板条束组成
C% > 1.0 % 时，为针状M 。
Fe-1.8C，冷至-100℃ Fe-1.8C，冷至-60℃ 针状M（凸透镜状）

同，在Ms点温度以上时的C曲线大致可归纳为以下几种 类型
a）是一种最简单的IT图。它是P转变与B转变曲线重迭的图。 b）转变开始曲线与a)相同，但转变终了曲线向右侧凹陷，出
现两个鼻子。 c）转变开始曲线与转变终了曲线都出现了两个鼻子，但终了
线是两条C曲线。 d）是两线组独立的C曲线，分别是高温转变（A→P）和中温转
等温冷却
连续冷却
奥氏体不同的冷却方式示意图
温度/℃
临界温度
加热
保温
连续 冷却
②
冷却
①
等温 冷却
0
时间/min
同一种钢，加热条件相同，但由于采用不同的冷却条 件，钢所表现出来的机械性能明显不同，为什么会出现性 能上明显的差别？
这是由于钢的内部组织随冷却速度的不同而发 生不同的变化，导致性能上的差别。
（一）共析碳钢的连续冷却转变图
PS：P开始转变线； Pf：P转变结束线；
K: 是P转变终止线； VK: 上临界冷却速度，它是得到全部M组织的最小冷却速度。VK越
小，钢件在淬火时越易得到M组织，淬硬性越好。 VK′:下临界冷却速度，它是得到全部P组织的最大冷却速度。VK′ 越
小，退火所需的时间就越长。
三、过冷奥氏体连续冷却转变曲线
IT图的主要反映了过冷A等温转变的规 律，主要用于研究相变机理、
组织形态等。在一般热处理生产中，多 为连续冷却，所以难以直接应用，CCT图 （连续转变图，Continuous-CoolingTransformation）能比较接近实际热处 理冷却条件，应用更方便有效。
合物。其形态、性能及形成过程都和P不同。
对T8而言： B上形成温度T：550～350℃
硬度HRC60～45 B下形成温度T：350～240℃

钢在冷却时的组织转变的连续冷却转变过程
钢在冷却时的组织转变是一个非常重要的过程，它决定了钢的力学性
能和使用寿命。

这个过程可以被分为三个阶段：
第一阶段：初次冷却
在初次冷却阶段，钢的组织会发生初步的变化。

当温度降到钢的临界
温度以下时，钢中的所有组织都会开始转变。

这个过程是不可逆的，
一旦开始就不能停止。

第二阶段：持续冷却
在持续冷却阶段，钢的组织会进一步变化。

随着温度的降低，钢中的
残留奥氏体会逐渐转变为贝氏体。

这个过程会在几个小时内完成，然
后钢的组织就会保持不变，直到它被重新加热。

第三阶段：再次加热
在再次加热阶段，钢的组织会重新发生变化。

当温度达到一定程度时，钢中的组织开始再次转变，从贝氏体转变为奥氏体。

这个过程同样是
不可逆的。

以上就是钢在冷却时的组织转变的连续冷却转变过程。

需要注意的是，在这个过程中，钢的组织变化是不可逆的，因此加热和冷却的过程必
须严格控制。

如果温度过高或过低，会导致钢的力学性能和使用寿命
都受到影响。

(二) A晶粒尺寸的影响（加热温度作保温时间的影响）
●晶粒越细：C曲线左移（A分解的晶核数增多，P易于形核） ●晶粒越粗：C曲线右移； ●成分越均匀：A分解的晶核数量减少，新相形核及长大过程 中所需扩散时间就越长，故C曲线右移。
过冷奥氏体等温转变图类型 根据C曲线的形状以及P、B、M转变区相互位置的不
●在鼻尖处：孕育期最短，此时A最不稳定，是转变速度的 极大值。 这是由于随着过冷度的增大，相变化学自由能差增大，而
铁、C原子的扩散却依过冷度的增大而减小，这一对矛盾因 素综合影响的结果： ●鼻尖以上：自由能△G起主要作用，相变受△G大小的制约 ●鼻尖以下：矛盾的主要方面是Fe、C原子扩散，即相变受
由于Fe-Fe3C相图是在极其缓慢加热或者冷却条 件下建立的，没有考虑冷却条件对相变的影响， 而热处理过程中的 过冷奥氏体等温转变曲线 和过 冷奥氏体连续冷却转变曲线 是对这个问题的补充， 下面将进行分别讨论。
4、过冷奥氏体转变曲线
为什么要研究过冷奥氏体转变图？
①钢加热到A状态，用不同的介质，A在不同的过冷度下 转变的产物（P、B、M或它们的混合组织）的组织与性 能有很大差别，导致钢材最终性能的多种多样。
同，在Ms点温度以上时的C曲线大致可归纳为以下几种 类型
a）是一种最简单的IT图。它是P转变与B转变曲线重迭的图。 b）转变开始曲线与a)相同，但转变终了曲线向右侧凹陷，出
现两个鼻子。 c）转变开始曲线与转变终了曲线都出现了两个鼻子，但终了
线是两条C曲线。 d）是两线组独立的C曲线，分别是高温转变（A→P）和中温转
2、奥氏体的冷却条件分两大类：
1） 平衡冷却条件 特征：不考虑时间因素的极其缓慢的冷却。Fe－Fe3C相 图就是这样获得的。