7 钢在冷却时的转变.ppt

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1、第七章钢在冷却时的转变过冷奥氏体（A）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A，它是不稳定的，会转变为其它的组织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的转变。等温处理将钢迅速冷却到临界点以下的给定温度，进行保温，使其在该温度下恒温转变；连续冷却将钢以某种速度连续冷却，使其在临界点以下变温连续转变。热处理的冷却方式（一）共析钢过冷奥氏体等温转变曲线图（TTT曲线或C曲线）C曲线表明转变所得组织和转变量与转变温度和时间的关系，是钢在不同温度下的等温转变动力学曲线。C曲线下面的两条水平线：Ms线和Mf

2、线，它们为过冷奥氏体发生低温转变的开始温度和终了温度。转变开始线和纵坐标轴之间的距离称为孕育期。在曲线的鼻尖处（约550℃）孕育期最短，过冷奥氏体的稳定性最小。（二）共析钢等温转变产物的组织和特性A．高温转变区——珠光体转变区温度范围：A1-550℃转变产物：珠光体（P）珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体呈层状分布在铁素体基体上。转变温度越低，层间距越小，分为珠光体（P）、索氏体（S）、和屈氏体（T）。它们无本质区别，只是形态有所不同：层间距越来越小，越来越细，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性有所改善。转变过程：形核和长大两个过程。为扩散型转变

3、，是通过碳原子和铁原子均进行扩散和晶体结构的重构来实现的。(a)珠光体3800倍(b)索氏体8000倍(c)屈氏体8000倍珠光体型组织B．中温转变区——贝氏体转变区温度范围：550℃-MS转变产物：贝氏体（B）贝氏体是碳化物（渗碳体）分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物。转变温度不同，形成的贝氏体形态也不同。550℃-350℃之间的为上贝氏体，光学显微镜下为羽毛状。350℃-MS之间的为下贝氏体，光学显微组织为针状。上贝氏体脆性大，强度低，无实用价值；下贝氏体综合力学性能好，是一种很有应用价值的组织。转变过程：形核和长大两个过程。为半扩散型转变

4、，是通过碳原子扩散、无铁原子扩散来实现的。(a)上贝氏体（b）下贝氏体光学显微照片500×贝氏体型组织C．低温转变区——马氏体转变区温度范围：低于230℃，在MS-Mf之间连续冷却转变的产物。转变产物：马氏体（M）马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。为体心正方晶格。过饱和碳使α-Fe的晶格发生很大畸变,产生很强的固溶强化。马氏体转变特点为非扩散型转变,晶格转变以切变进行，引起体积膨胀。瞬时形核（小于10-7s），瞬时长大。在不断降温的过程中形成，温度范围是MS-Mf。转变的不彻底性，在Mf以下，存在未转变的残余奥氏体γˊ。马氏体的形态马氏体形态与原

5、始奥氏体的晶粒度有关：原始奥氏体的晶粒越细，马氏体越细。若细到在光学显微镜下分辨不出晶体特征，称隐晶马氏体。马氏体的形态与奥氏体的碳含量有关：低于0.2%C，为板条状马氏体，亚结构为高密度的位错，又称位错马氏体；高于1.0%C，为针状马氏体，亚结构为孪晶，又称孪晶马氏体；在0.2%C-1.0%C之间，为板条马氏体和针状马氏体的混合组织。马氏体的性能高硬度是马氏体的主要性能，强化的主要因素是马氏体转变引起的晶格畸变的结果。板条马氏体的塑性和韧性好，针状马氏体的塑、韧性很差。（a）低碳马氏体的组织形态（b）高碳马氏体的组织形态马氏体型组织（三）影响C曲线

6、的因素主要影响因素是奥氏体的成分和加热条件（奥氏体化条件）。碳含量：碳含量增加，亚共析钢C曲线右移，过共析钢C曲线左移，共析钢的C曲线最右，奥氏体最稳定；合金元素：溶于奥氏体中，使C曲线右移（除CO以外），未溶入奥氏体中，而以碳化物的形式存在，使C曲线左移；碳化物形成元素含量较多时，形状变化——C曲线在鼻尖处分开，形成上下两个C曲线；加热温度和时间：奥氏体化温度越高，保温时间越长，C曲线右移。（四）过冷奥氏体的连续冷却转变连续冷却转变曲线（CCT曲线），较之等温转变曲线更有实际意义。过冷奥氏体连续冷却转变曲线是钢在连续冷却的条件下，不同冷却速度下的变

7、温转变动力学曲线。为过冷奥氏体变温转变的综合动力学曲线，它表明转变所得组织和转变量与转变温度和时间的关系，过冷奥氏体连续冷却转变曲线是将各冷却速度下的转变开始时间和终了时间标注在温度-时间（对数）坐标系中，并分别把开始点和终了点连成两条曲线，得到转变开始线和转变终了线。同一钢种，CCT曲线位于TTT曲线的右下方。用TTT曲线定性说明共析钢连续冷却时的组织转变