熱處理基礎(chǔ)知識(1)資料

1、熱處理基礎(chǔ)知識熱處理基礎(chǔ)知識(1)一、鋼的熱處理一、鋼的熱處理二、常見的熱處理方法二、常見的熱處理方法三、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度三、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度第一章第一章 熱處理概述熱處理概述 中國在春秋晚期已掌握冶鐵技術(shù)。戰(zhàn)國時(shí)期，冶鐵業(yè)已逐漸盛行，到了晚期，不僅能煉出高碳鋼，并掌握了淬火技術(shù)，于是開始進(jìn)入以鐵兵器代替銅兵器的時(shí)代。戰(zhàn)國晚期還出現(xiàn)了鐵制鎧甲。熱處理的發(fā)展：熱處理的發(fā)展： 19 19世紀(jì)中期，英國的索拜世紀(jì)中期，英國的索拜(H.C.Sorby)(H.C.Sorby)和德國的馬和德國的馬登斯登斯(A.Martens)(A.Martens)等采用拋光、腐蝕等方法，并用光學(xué)等采用拋光、腐蝕等方法，并

2、用光學(xué)顯微鏡成功地顯示鋼的顯微組織，大大推動(dòng)了熱處理顯微鏡成功地顯示鋼的顯微組織，大大推動(dòng)了熱處理技術(shù)的發(fā)展。英國的奧斯汀技術(shù)的發(fā)展。英國的奧斯汀(O.Robert Austen)(O.Robert Austen)和法國和法國的奧斯摩特的奧斯摩特(F.Osmord)(F.Osmord)應(yīng)用相率建立了應(yīng)用相率建立了Fe-CFe-C平衡圖，平衡圖，使得鋼的熱處理有了依據(jù)。使得鋼的熱處理有了依據(jù)。19301930年貝茵年貝茵(E.C.Bain)(E.C.Bain)研研究了過程奧氏體的等溫變化，建立了鋼的過冷奧氏體究了過程奧氏體的等溫變化，建立了鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線，創(chuàng)立了等溫淬火工藝，為以后制

3、訂各等溫轉(zhuǎn)變曲線，創(chuàng)立了等溫淬火工藝，為以后制訂各種熱處理工藝提供了科學(xué)依據(jù)。熱處理才真正形成了種熱處理工藝提供了科學(xué)依據(jù)。熱處理才真正形成了一門較完整的學(xué)科。一門較完整的學(xué)科。一、鋼的熱處理一、鋼的熱處理 1.1.定義：熱處理是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，定義：熱處理是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻， 以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的 一種綜合的熱加工工藝過程。一種綜合的熱加工工藝過程。加熱：促使組織發(fā)生轉(zhuǎn)變保溫：保證組織充分轉(zhuǎn)變冷卻：獲得所需的組織和性能熱處理工藝流程：時(shí)間時(shí)間溫度溫度臨界溫度臨界溫度加熱加熱保溫保溫冷卻冷卻溫度時(shí)間Tc區(qū)

4、別不同的熱處理方法關(guān)鍵在區(qū)別不同的熱處理方法關(guān)鍵在冷卻冷卻階段階段隨爐冷卻空冷油冷熱熱處處理理工工藝藝曲曲線線 熱熱加加保溫保溫時(shí)間時(shí)間溫度溫度臨界溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻等溫冷卻等溫冷卻過冷過冷奧氏奧氏體的體的兩種兩種冷卻冷卻方式方式把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫。鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時(shí)間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。(1)(1)鋼筋繞成彈簧狀；鋼筋繞成彈簧狀；(2)(2)加熱鋼筋至紅熱，急劇冷卻；加熱鋼筋至紅熱，急劇冷卻；(3)(3)將將(2)(2)鋼筋再次加熱鋼筋再次加

5、熱( (溫度相對低溫度相對低) )冷卻。冷卻。為什么彈簧狀鋼筋加熱到紅熱急冷后變得又硬為什么彈簧狀鋼筋加熱到紅熱急冷后變得又硬又脆？又脆？為什么再次加熱和冷卻后變得剛?cè)嵯酀?jì)，成為為什么再次加熱和冷卻后變得剛?cè)嵯酀?jì)，成為真正的彈簧？真正的彈簧？在機(jī)床制造在機(jī)床制造中，約中，約60-70%60-70%的零的零件要經(jīng)過熱處理。件要經(jīng)過熱處理。在在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中，需中，需熱處理的零件達(dá)熱處理的零件達(dá)70-80%70-80%。熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用. . 模具、滾動(dòng)軸承模具、滾動(dòng)軸承100%需經(jīng)過熱需經(jīng)過熱處理

6、。處理?？傊?，總之，重要零件重要零件都需適當(dāng)熱處理都需適當(dāng)熱處理后才能使用。后才能使用。 2 2、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn): : 熱處理區(qū)別于其他加工工熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是只通過改變工件的組織來改是只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。變性能，而不改變其形狀。 鑄造鑄造軋制軋制3 3、熱處理適用范圍、熱處理適用范圍: : 只適用于固態(tài)下發(fā)生只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理相變的材料不能用熱處理強(qiáng)化。強(qiáng)化。 熱處理原理：描述熱處理時(shí)鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱熱處理原理：描述熱處理時(shí)鋼中

7、組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱 處理原理。處理原理。熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)間、介熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)間、介 質(zhì)等具體參數(shù)稱熱處理工藝。質(zhì)等具體參數(shù)稱熱處理工藝。(a)940淬火+220回火(板條M回+A少)(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火(板條M+條狀F+A少)(e)940淬火+780淬火+220回火(板條M回+條狀F+A少)(f)780淬火+220回火(板條M回+塊狀F) 20CrMnTi鋼不同熱處理工藝的顯微組織鋼不同熱處理工藝的顯微組織二、常見的熱處理方法二、常見的熱處理方法預(yù)備熱處理：為隨后的加工預(yù)備熱處理：為隨后的加工( (冷拔、沖壓

8、、切削冷拔、沖壓、切削) )或或 進(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。進(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。最終熱處理最終熱處理：賦予工件所要求的使用性能的熱處理：賦予工件所要求的使用性能的熱處理. .預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理最終熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線鋼熱處理工藝曲線時(shí)間時(shí)間溫度溫度/ 根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，將熱處理工藝分類如下：將熱處理工藝分類如下：火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火接觸加熱表面淬火接觸加熱表面淬火激光熱處理等激光熱處理等熱熱處處理理普通熱處理普通熱處理：退火、正火、淬火、回火：

9、退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面熱處理其他熱處理其他熱處理表面淬火表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳滲碳滲氮滲氮( (氮化氮化) )碳氮共滲等碳氮共滲等可控氣氛熱處理可控氣氛熱處理真空熱處理真空熱處理形變熱處理形變熱處理 等等 鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用AcAc1 1、AcAc3 3、AcAccmcm表示；表示； 鋼冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用鋼冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用ArAr1 1、ArAr3 3、ArArcmcm表示。表示。 由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊中的數(shù)據(jù)是以中的數(shù)據(jù)是以303050/h

10、50/h 的速度加熱或冷卻時(shí)測得的的速度加熱或冷卻時(shí)測得的。 鐵碳相圖中鐵碳相圖中PSKPSK、GSGS、ESES線分別用線分別用A A1 1、A A3 3、A Acmcm表表示。實(shí)際加熱或冷卻時(shí)示。實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在著過冷或過熱現(xiàn)象，存在著過冷或過熱現(xiàn)象，因此將：因此將：三、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度三、鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度序號序號代號代號表示表示備注備注1A奧氏體2F鐵素體3Fe3C滲碳體4M馬氏體5B貝氏體(上貝氏體為B上；下貝氏體為B下)6P珠光體(根據(jù)片層間距的不同，可細(xì)分為珠光體P、索氏體S、屈氏體T)7A1加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變Ac1；冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變Ar18A3亞共析鋼加熱時(shí)，先

11、共析鐵素體完全溶入奧氏體的溫度Ac3；或冷卻時(shí)先共析鐵素體開始從奧氏體中析出的溫度Ar39Acm過共析鋼加熱時(shí)，先共析滲碳體完全溶入奧氏體的溫度Accm；或冷卻時(shí)先共析滲碳體開始從奧氏體中析出的溫度Arcm常用金相組織及臨界點(diǎn)代號常用金相組織及臨界點(diǎn)代號對于加熱對于加熱： 非平衡條件下的相變非平衡條件下的相變溫度溫度高高于平衡條件下的相于平衡條件下的相變溫度；變溫度；對于冷卻對于冷卻： 非平衡條件下的相變非平衡條件下的相變溫度溫度低低于平衡條件下的相于平衡條件下的相變溫度。變溫度。第二章第二章 鋼在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成一、奧氏體的形成 二、影響奧氏體形成

12、速度的因素二、影響奧氏體形成速度的因素三、奧氏體晶粒大小及其影響因素三、奧氏體晶粒大小及其影響因素 加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種在加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種在A A1 1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點(diǎn)以上加熱，以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點(diǎn)以上加熱，加熱目的是獲得均勻的細(xì)晶奧氏體組織，稱加熱目的是獲得均勻的細(xì)晶奧氏體組織，稱奧氏體化奧氏體化。 鋼坯加熱鋼坯加熱1 1、奧氏體的形成條件、奧氏體的形成條件 一定的過熱度，獲一定的過熱度，獲得足夠的自由能差。得足夠的自由能差。 ( (加熱到加熱到A AC1C1以上以上) )一、奧氏體的形成一、奧氏體的形成

13、奧氏體的形核奧氏體的形核：F F與與FeFe3 3C C相界形核。相界形核。奧氏體晶核長大：奧氏體晶核長大：A A晶核通過碳原子的擴(kuò)散向晶核通過碳原子的擴(kuò)散向F F和和FeFe3 3C C方方向長大。向長大。殘余殘余FeFe3 3C C溶解：鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，溶解：鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的因而先消失。殘余的FeFe3 3C C隨保溫時(shí)間延長繼續(xù)溶解直至隨保溫時(shí)間延長繼續(xù)溶解直至消失。消失。2 2、奧氏體的形成過程、奧氏體的形成過程 奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步。奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步。現(xiàn)以共析鋼為例說明：現(xiàn)以共析鋼為例說明：

14、PP( (F+ FeF+ Fe3 3C C) ) A A 奧氏體成分均勻化：奧氏體成分均勻化： FeFe3 3C C溶解后，其所在部位溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時(shí)間保溫碳含量仍很高，通過長時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。使奧氏體成分趨于均勻。保溫目的：保溫目的：( (1 1) )工件熱透，工件熱透，相變完全；相變完全；( (2 2) )成分均勻成分均勻溫度，溫度，共析鋼奧氏體化曲線共析鋼奧氏體化曲線(875退火退火)奧氏體的形成過程奧氏體的形成過程晶體結(jié)構(gòu)的改變：晶體結(jié)構(gòu)的改變：bccfccbccfccFeFe、C C原子的擴(kuò)散原子的擴(kuò)散共析鋼奧氏體化過程共析鋼奧氏體化過程 亞共析鋼

15、和過共析鋼的亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析相同。但由于先共析F F 或二或二次次FeFe3 3C C的存在，要獲得全部的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到到AcAc3 3或或AcAccmcm以上。以上。二、影響奧氏體形成速度的因素二、影響奧氏體形成速度的因素 奧氏體形成速度與奧氏體形成速度與加熱溫度加熱溫度、加熱速度加熱速度、鋼的成分鋼的成分以及以及原始組織原始組織等有關(guān)。等有關(guān)。 加熱溫度加熱溫度越高，奧氏體形成速度越快越高，奧氏體形成速度越快加熱速度加熱速度越快，奧氏體形成速度越快越快，奧氏體形成速度越

16、快含碳量含碳量增加，利于奧氏體加速形成增加，利于奧氏體加速形成 合金元素合金元素顯著影響奧氏體顯著影響奧氏體 的形成速度的形成速度原始組織原始組織( (珠光體珠光體) )越細(xì)，奧氏體形成速度越快越細(xì)，奧氏體形成速度越快鈷、鎳等鈷、鎳等 ；鉻、鉬、釩等鉻、鉬、釩等；硅、鋁、錳等。硅、鋁、錳等。三、奧氏體晶粒大小及其影響因素三、奧氏體晶粒大小及其影響因素1. 1. 奧氏體晶粒度：奧氏體晶粒度：l 起始晶粒度起始晶粒度l 實(shí)際晶粒度實(shí)際晶粒度l 本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度 A形成剛結(jié)束，奧氏體晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小形成剛結(jié)束，奧氏體晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小奧氏體在具體加熱條件下所獲得奧氏

17、體晶粒的大小奧氏體在具體加熱條件下所獲得奧氏體晶粒的大小特定條件下鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性，并不代表具體特定條件下鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性，并不代表具體的晶粒大小的晶粒大小特定條件特定條件93010，保溫，保溫3-8h傾向性傾向性本質(zhì)粗晶粒鋼本質(zhì)粗晶粒鋼(Mn，Si)本質(zhì)細(xì)晶粒鋼本質(zhì)細(xì)晶粒鋼(Al、Ti、Zr、V、Nb等等)是不是本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒一定粗？是不是本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒一定粗？本質(zhì)晶粒本質(zhì)晶粒度僅僅代度僅僅代表鋼在加表鋼在加熱時(shí)奧氏熱時(shí)奧氏體晶粒長體晶粒長大傾向的大傾向的大小大小2 2、影響奧氏體晶粒長大的因素、影響奧氏體晶粒長大的因素加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間: :

18、加熱溫度高、保溫時(shí)間長加熱溫度高、保溫時(shí)間長, , 晶粒粗大。晶粒粗大。( (嚴(yán)格控制加熱溫度嚴(yán)格控制加熱溫度) )加熱速度加熱速度: : 加熱速度越快加熱速度越快, ,過熱度越大過熱度越大, , 形核率越高形核率越高, ,起始晶粒越細(xì)起始晶粒越細(xì)。( (快速加熱、短時(shí)保溫快速加熱、短時(shí)保溫) )碳及合金元素：碳及合金元素： 一定范圍內(nèi)含碳越高晶粒越易長一定范圍內(nèi)含碳越高晶粒越易長大；碳超過大；碳超過A A飽和度時(shí)，未溶飽和度時(shí)，未溶FeFe3 3C C阻礙阻礙A A長大。長大。 阻礙阻礙A A晶粒長大的元素晶粒長大的元素: : TiTi、V V、NbNb、TaTa、ZrZr、W W、MoMo

19、、CrCr、AlAl等等Nb/%奧氏體晶粒尺寸奧氏體晶粒尺寸/mNb、Ti對奧氏體晶粒的影響對奧氏體晶粒的影響 促進(jìn)奧氏體晶粒長大的元素：促進(jìn)奧氏體晶粒長大的元素：MnMn、P P、C C、N N( (加速加速FeFe擴(kuò)散擴(kuò)散) )。 原始組織原始組織: : 原始組織越細(xì)有利于獲得細(xì)晶粒。原始組織越細(xì)有利于獲得細(xì)晶粒。 奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)而均加熱得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問題之一。是熱處理的關(guān)鍵問題之一。箱式可控氣氛多用爐箱式可控

20、氣氛多用爐真空熱處理爐真空熱處理爐3、奧氏體晶粒大小對鋼的力學(xué)性能的影響、奧氏體晶粒大小對鋼的力學(xué)性能的影響(1)(1)奧氏體晶粒均勻細(xì)小，熱處理后鋼的力學(xué)奧氏體晶粒均勻細(xì)小，熱處理后鋼的力學(xué) 性能提高。性能提高。(2)(2)粗大的奧氏體晶粒在淬火時(shí)容易引起工件粗大的奧氏體晶粒在淬火時(shí)容易引起工件 產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。第三章第三章 鋼在冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1 1) )奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就立即發(fā)生轉(zhuǎn)

21、變呢？立即發(fā)生轉(zhuǎn)變呢？2 2) )冷卻方式及速度對冷卻后的組織形態(tài)冷卻方式及速度對冷卻后的組織形態(tài)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生影響呢？會(huì)不會(huì)產(chǎn)生影響呢？ 冷卻方式：等溫冷卻方式和連續(xù)冷卻方式冷卻方式：等溫冷卻方式和連續(xù)冷卻方式。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織性能均勻，研究領(lǐng)域應(yīng)用廣轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織性能均勻，研究領(lǐng)域應(yīng)用廣 ( (過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線為C C曲線曲線) )轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為粗細(xì)不勻甚至類型不同轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為粗細(xì)不勻甚至類型不同的混合組織，實(shí)際生產(chǎn)中廣泛采用的混合組織，實(shí)際生產(chǎn)中廣泛采用( (CCTCCT曲線曲線) )冷卻是熱處理工藝中最關(guān)鍵的工序。冷卻是熱處理工藝中最關(guān)鍵的工序。過冷奧氏體：在臨界點(diǎn)以

22、下存在的不穩(wěn)定的且過冷奧氏體：在臨界點(diǎn)以下存在的不穩(wěn)定的且 將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體，稱為過冷奧氏體。將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體，稱為過冷奧氏體。 奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變，直接影響鋼熱處理奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變，直接影響鋼熱處理后的組織和性能。后的組織和性能。 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變，實(shí)質(zhì)上是過冷奧氏體鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變，實(shí)質(zhì)上是過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，決定于它的的轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，決定于它的轉(zhuǎn)變溫度，而轉(zhuǎn)變溫度又主要與冷卻的方式和轉(zhuǎn)變溫度，而轉(zhuǎn)變溫度又主要與冷卻的方式和速度有關(guān)。速度有關(guān)。 研究奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變常用等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲研究奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變常用等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線及連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。線及連續(xù)冷卻

23、轉(zhuǎn)變曲線。 過冷奧氏體的等溫過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線：表示奧氏體轉(zhuǎn)變曲線：表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)急速冷卻到臨界點(diǎn)A A1 1 以以下在各不同溫度下的保下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量、轉(zhuǎn)變溫過程中轉(zhuǎn)變量、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系產(chǎn)物與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線，又稱曲線，又稱C C 曲線或曲線或TTTTTT曲線。曲線。( (Time-Temperature-Transformation diagramTime-Temperature-Transformation diagram) )一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變1 1、C C曲線的建立曲線的建立以共析鋼為例：以共析鋼為例：取一

24、批小試樣并取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化進(jìn)行奧氏體化；將試樣分組淬入將試樣分組淬入低于低于A A1 1 點(diǎn)的不同溫點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中度的鹽浴中, ,隔一定隔一定時(shí)間取一試樣淬入時(shí)間取一試樣淬入水中。水中。 測定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，測定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。變時(shí)間的關(guān)系。將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時(shí)將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。 轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。共析碳鋼共析碳鋼 TTT 曲線

25、建立曲線建立時(shí)間時(shí)間(s)(s)30030010102 210103 310104 410101 10 0800800- -100100100100200200500500600600700700溫度溫度()()0 0400400A1A1共析碳鋼共析碳鋼 TTT TTT 曲線的分析曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)穩(wěn)定的奧氏體區(qū)A A過冷奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A A向產(chǎn)向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線物轉(zhuǎn)變開始線A A向產(chǎn)物向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線轉(zhuǎn)變終止線 A A + +產(chǎn)產(chǎn) 物物 區(qū)區(qū)產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1A1550550；高溫轉(zhuǎn)變區(qū)；高溫轉(zhuǎn)變區(qū)；擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變；擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變； P P轉(zhuǎn)變區(qū)。轉(zhuǎn)變區(qū)。550550230230；中溫轉(zhuǎn)變；

26、中溫轉(zhuǎn)變區(qū)；半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變；區(qū)；半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變；貝氏體貝氏體(B)(B)轉(zhuǎn)變區(qū)；轉(zhuǎn)變區(qū)；230230 -50-50；低溫轉(zhuǎn)；低溫轉(zhuǎn)變區(qū)；非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變；變區(qū)；非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變；馬氏體馬氏體(M)(M)轉(zhuǎn)變區(qū)。轉(zhuǎn)變區(qū)。時(shí)間(s)30030010102 210103 310104 410101 10 0800800-100100100100200200500500600600700700溫度溫度()0 0400400A1A1MsMsMfMf5506502s10s5s2s5s10s30s40s A A1 1-Ms -Ms 間及間及轉(zhuǎn)變開始線以左轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域?yàn)檫^冷奧的區(qū)域?yàn)檫^冷奧氏體區(qū)。氏體區(qū)。 轉(zhuǎn)變終

27、了線轉(zhuǎn)變終了線以右及以右及M Mf f以下為以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。 兩線之間及兩線之間及MsMs與與M Mf f之間為轉(zhuǎn)之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。變區(qū)。時(shí)間時(shí)間溫度溫度A1MSMfA過冷過冷PBMAMABAP轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體奧氏體2 2、C C 曲線的分析曲線的分析 曲線含義曲線含義 三條水平線：三條水平線： A1 A1線為鋼的臨界點(diǎn)，線為鋼的臨界點(diǎn)，A A與與P P的平衡溫度；的平衡溫度； Ms Ms線為線為M M轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線( (230230) )； Mf Mf線線M M轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線( (-50-50 ) )。兩條曲線：左邊為過冷兩條曲線：左邊為過

28、冷A A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始線，右邊為轉(zhuǎn)變終變開始線，右邊為轉(zhuǎn)變終了線。了線。( (2 2) )孕育期孕育期：轉(zhuǎn)變開始線：轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為。與縱坐標(biāo)之間的距離為。 反映了過冷奧氏體反映了過冷奧氏體的穩(wěn)定性。孕育期越小，的穩(wěn)定性。孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小。過冷奧氏體穩(wěn)定性越小。 孕育期最小處稱孕育期最小處稱C C 曲線的曲線的“鼻尖鼻尖”。碳鋼。碳鋼鼻尖處的溫度為鼻尖處的溫度為550550。 過冷過冷A A的穩(wěn)定性跟的穩(wěn)定性跟驅(qū)動(dòng)力和原子擴(kuò)散系驅(qū)動(dòng)力和原子擴(kuò)散系數(shù)兩因素有關(guān)。數(shù)兩因素有關(guān)。 在鼻尖以上在鼻尖以上, , 溫溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小小。 在鼻尖以下，溫在鼻

29、尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。增加。 01時(shí) 間 / sT /M + A A11 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 0 08 0 0-1 0 01 001 01 01 01 02345AMsMf過冷冷A過冷冷AAMA 下BAS轉(zhuǎn) 變 開 始轉(zhuǎn) 變 結(jié) 束A 上BATAPM下B上BTSP5 2 5 H R C2 5 3 5 H R C3 5 4 0 H R C4 0 5 0 H R C5 0 6 0 H R C6 0 6 5 H R C( (3 3) ) C C曲線表示了各溫度下等溫轉(zhuǎn)變類型及產(chǎn)物。曲線表示了各溫

30、度下等溫轉(zhuǎn)變類型及產(chǎn)物。三類轉(zhuǎn)變：三類轉(zhuǎn)變：1)1)高溫轉(zhuǎn)變：高溫轉(zhuǎn)變： A1 A1550550 過冷過冷A PA P型組織型組織2)2)中溫轉(zhuǎn)變：中溫轉(zhuǎn)變： 550 550MS MS 過冷過冷A A 貝氏體貝氏體3)3)低溫轉(zhuǎn)變低溫轉(zhuǎn)變：( (連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻) ) MS MSMf Mf 過冷過冷A A 馬氏體馬氏體( (M M) )3 3、影響、影響C C曲線的因素曲線的因素 成分的影響成分的影響 含碳量的影響：共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，含碳量的影響：共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C C曲線曲線最靠右。最靠右。Ms Ms 與與M Mf f 點(diǎn)隨含碳量增加而下降。點(diǎn)隨含碳量增加而下降。 與共析鋼

31、相比，亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼C C曲線的上部曲線的上部各多一條先共析相的析出線。各多一條先共析相的析出線。 合金元素的影響合金元素的影響：除除CoCo外外, , 凡溶入奧凡溶入奧氏體的合金元素都氏體的合金元素都使使C C曲線右移，增大曲線右移，增大過冷過冷A A的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 碳化物形成元素如碳化物形成元素如CrCr、MoMo、W W、V V、TiTi等，溶入等，溶入A A后不僅使后不僅使C C曲線右移，還可改變曲線右移，還可改變C C曲線的形狀。曲線的形狀。 除除CoCo和和Al Al 外外, ,所有合金元素都使所有合金元素都使MsMs與與M Mf f 點(diǎn)下

32、降。點(diǎn)下降。注：合金元素只有溶入注：合金元素只有溶入A A才能對過冷才能對過冷A A的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要影響，如果未溶入變產(chǎn)生重要影響，如果未溶入A A，不但不會(huì)，不但不會(huì)提高過冷提高過冷A A的穩(wěn)定性，反而由于未溶碳化物的穩(wěn)定性，反而由于未溶碳化物起到非均勻形核的作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)變，使起到非均勻形核的作用，促進(jìn)轉(zhuǎn)變，使C C曲曲線左移。線左移。CrCr對對C C曲線的影響曲線的影響推桿式電阻爐推桿式電阻爐奧氏體化條件的影響奧氏體化條件的影響 奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長，使奧氏體成奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物

33、減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使氏體的穩(wěn)定性，使C C曲線右移。曲線右移。 使用使用C C曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響。F滲碳體滲碳體片間距：片間距：相鄰兩片滲碳體中心之間的距離2.3.2 2.3.2 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變一、珠光體的組織形態(tài)及性能一、珠光體的組織形態(tài)及性能 A1 A1到到 550 550間轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物為珠光體間轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物為珠光體類組織。類組織。1 1、片狀、片狀P P：一般情況下，珠光體是鐵素體與滲碳體片：一般情況下，珠光體是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物。層相間的機(jī)械混合物。珠光體珠光體索氏體索氏體

34、托氏體托氏體根據(jù)片層根據(jù)片層間距間距( (厚薄厚薄) )不同不同, ,珠光體細(xì)分為珠光體細(xì)分為珠光體、索氏珠光體、索氏體和托氏體。體和托氏體。 珠光體：珠光體：形成溫度為形成溫度為A A1 1650650，片層較厚，片層較厚，500500倍光鏡下倍光鏡下可辨，用符號可辨，用符號P P表示表示。光鏡下形貌光鏡下形貌電鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心菜三維珠光體如同放在水中的包心菜 索氏體索氏體形成溫度為形成溫度為650650600,600,片層較薄，片層較薄，80080015001500倍光鏡下可辨，用符號倍光鏡下可辨，用符號S S表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌 托氏

35、體托氏體( (屈氏體屈氏體) ) 形成溫度為形成溫度為600600550550，片層極薄，電鏡下可，片層極薄，電鏡下可辨，用符號辨，用符號T T 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的。形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的。片間距片間距 bHRC 片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有度越高，而塑性和韌性略有改善。改善。 2、粒狀、粒狀珠光體珠光體形態(tài)：形態(tài)：滲碳體呈顆粒狀均勻分布在滲碳體呈顆粒狀均勻分布在F F基體上，一般

36、經(jīng)基體上，一般經(jīng)球化退火或淬火后中、高溫回火球化退火或淬火后中、高溫回火得到。得到。性能：性能：與片狀與片狀P P相比，成分相同時(shí)，粒狀相比，成分相同時(shí)，粒狀P P的強(qiáng)度、硬的強(qiáng)度、硬度稍低度稍低( (相界面少相界面少) )，但塑性較好，但塑性較好( (F F連續(xù)分布連續(xù)分布) )。 粒狀粒狀P P可切削性好、冷擠壓成型性好、加熱淬火可切削性好、冷擠壓成型性好、加熱淬火變形、開裂傾向小，所以很多時(shí)候希望得到粒狀變形、開裂傾向小，所以很多時(shí)候希望得到粒狀P P。 粒狀粒狀P P性能主要取決于滲碳體的顆粒大小、形態(tài)、性能主要取決于滲碳體的顆粒大小、形態(tài)、分布。顆粒越細(xì)，強(qiáng)度硬度越高；越接近球狀，分

37、布分布。顆粒越細(xì)，強(qiáng)度硬度越高；越接近球狀，分布越均勻，塑性越好。越均勻，塑性越好。二、珠光體轉(zhuǎn)變過程二、珠光體轉(zhuǎn)變過程(1)(1)珠光體形成的條件：一定的過冷度。珠光體形成的條件：一定的過冷度。(2)(2)片狀珠光體的形成過程：片狀珠光體的形成過程： 轉(zhuǎn)變類型：擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變類型：擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變( (FeFe、C C原子都進(jìn)行擴(kuò)散原子都進(jìn)行擴(kuò)散) )； 轉(zhuǎn)變過程：形核和長大的過程來完成的；轉(zhuǎn)變過程：形核和長大的過程來完成的； 領(lǐng)先相：領(lǐng)先相：F F和和FeFe3 3C C都可以成為領(lǐng)先相，通常亞共析鋼都可以成為領(lǐng)先相，通常亞共析鋼以以F F為領(lǐng)先相，過共析鋼以為領(lǐng)先相，過共析鋼以FeFe3 3C

38、 C為領(lǐng)先相，共析鋼兩者為領(lǐng)先相，共析鋼兩者都有可能。都有可能。 形核位置：形核位置：A A的晶界的晶界 轉(zhuǎn)變過程描述轉(zhuǎn)變過程描述: :( (領(lǐng)先相為滲碳體領(lǐng)先相為滲碳體) )滲碳體晶核首先在奧滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并長大，碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并長大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。形成一個(gè)珠光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變過程( (3 3) )粒狀珠光體的形成粒狀珠光體的形成 粒狀珠光體形成的特定條件：粒狀珠光體形成的特定條件：A A化溫度低，保溫化溫度低，保

39、溫時(shí)間短，時(shí)間短，( (即加熱轉(zhuǎn)變未充分進(jìn)行，即加熱轉(zhuǎn)變未充分進(jìn)行，A A中保留有未溶的中保留有未溶的碳化物成為非自發(fā)形核的球化核心碳化物成為非自發(fā)形核的球化核心) )等溫溫度高，等等溫溫度高，等溫時(shí)間足夠長，或者冷速極慢，可使?jié)B碳體成為顆粒溫時(shí)間足夠長，或者冷速極慢，可使?jié)B碳體成為顆粒狀。狀。 具體工藝：球化退火或淬火后高溫回火具體工藝：球化退火或淬火后高溫回火。 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在過冷奧氏體在550550230 230 ( (MsMs) )間發(fā)生的轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w間發(fā)生的轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w轉(zhuǎn)變，貝氏體組織用符號轉(zhuǎn)變，貝氏體組織用符號B B表示。表示。B B組織：含碳過飽和的組織：含碳過

40、飽和的F F和和FeFe3 3C C組成的機(jī)械混合物。組成的機(jī)械混合物。 1 1、B B的組織形態(tài)及性能的組織形態(tài)及性能 根據(jù)形成溫度及形態(tài)不同根據(jù)形成溫度及形態(tài)不同貝氏體分為貝氏體分為 B B上上和和 B B下。下。上貝氏體上貝氏體下貝氏體下貝氏體 上貝氏體上貝氏體形成溫度為形成溫度為550550350350；在光鏡下呈羽毛狀；在光鏡下呈羽毛狀；在電鏡下為不連續(xù)棒狀在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。的鐵素體條之間。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下下貝氏體下貝氏體形成溫度為形成溫度為350350MsMs。在光鏡下呈竹葉狀

41、。在光鏡下呈竹葉狀。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下在電鏡下為細(xì)片狀或粒在電鏡下為細(xì)片狀或粒狀碳化物分布于鐵素體狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長針內(nèi)，并與鐵素體針長軸方向呈軸方向呈55556060角。角。力學(xué)性能：力學(xué)性能： 上貝氏體形成溫度高，上貝氏體形成溫度高，F(xiàn) F條粗大，碳過飽和度低，條粗大，碳過飽和度低，強(qiáng)度硬度較低；碳化物粗大，斷續(xù)分布于強(qiáng)度硬度較低；碳化物粗大，斷續(xù)分布于F F條間，塑條間，塑性韌性較差，故無實(shí)用價(jià)值。性韌性較差，故無實(shí)用價(jià)值。 下貝氏體下貝氏體F F針細(xì)、分布均勻且碳的過飽和度大，針細(xì)、分布均勻且碳的過飽和度大，碳化物細(xì)小、彌散分布在碳化物細(xì)小、彌散分布在F F

42、內(nèi)，因此下貝氏體強(qiáng)度、內(nèi)，因此下貝氏體強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。( (等溫淬等溫淬火工藝火工藝) )上貝氏體上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體下貝氏體2 2、貝氏體轉(zhuǎn)變過程、貝氏體轉(zhuǎn)變過程 在珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度之間在珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變溫度之間，過冷奧氏體，過冷奧氏體( (A A，相相) )貝氏體貝氏體( (B B，F(xiàn) F相相+ +碳化物碳化物) ) 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，介于珠光體和馬氏體轉(zhuǎn)變之間；半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，介于珠光體

43、和馬氏體轉(zhuǎn)變之間； 發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí), ,首先在首先在奧氏體中的貧碳奧氏體中的貧碳區(qū)區(qū)形成鐵素體晶核，其形成鐵素體晶核，其含碳量介于奧氏體與平含碳量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為衡鐵素體之間，為過飽過飽和鐵素體。和鐵素體。貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程，由鐵素體貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程，由鐵素體的成長和碳化物析出兩個(gè)基本過程構(gòu)成。的成長和碳化物析出兩個(gè)基本過程構(gòu)成。B B上上轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高( (550550350350) )時(shí)，條片狀鐵素時(shí)，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變

44、寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出出FeFe3 3C C短棒，奧氏體消失，形成短棒，奧氏體消失，形成B B上上 。下貝氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低下貝氏體轉(zhuǎn)變：當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低( (350- 230350- 230) )時(shí)，鐵時(shí)，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能力低擴(kuò)散能力低, ,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體內(nèi)的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。素體內(nèi)的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。 下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體轉(zhuǎn)變

45、馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變鋼從鋼從A A狀態(tài)快速冷卻，抑制其擴(kuò)狀態(tài)快速冷卻，抑制其擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變，當(dāng)奧氏體過冷到散性轉(zhuǎn)變，當(dāng)奧氏體過冷到MsMs以下將發(fā)生以下將發(fā)生M M轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。徑之一。1 1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在碳在 -Fe-Fe中的過飽和固溶體稱中的過飽和固溶體稱馬氏體，用馬氏體，用M M表示。表示。馬氏體組織馬氏體組織馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中. .碳分布在碳分布在 -Fe-Fe體心立方晶格的體心立方晶格的c c軸上，引起軸上，引起c c軸伸長，軸伸長，a

46、 a軸縮短，發(fā)生正方畸變，所以馬氏體具有體心正方晶格軸縮短，發(fā)生正方畸變，所以馬氏體具有體心正方晶格( (a=bca=bc) )。軸比。軸比c/a c/a 稱馬氏體的正方度。稱馬氏體的正方度。C% C% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。當(dāng)當(dāng)0.25%C0.25%C時(shí)，時(shí)，c/a=1c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格. .2 2、馬氏體的形態(tài)、馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài)分板條和馬氏體的形態(tài)分板條和針針( (片片) )狀兩類。狀兩類。 板條馬氏體板條馬氏體低中碳鋼的典型組織低中碳鋼的典型組織立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀狀在

47、光鏡下板條馬氏體為在光鏡下板條馬氏體為一束束的板條組織。一束束的板條組織。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下每板條束內(nèi)條與條之間尺寸每板條束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列大致相同并呈平行排列( (條條與條之間存在薄殼狀的殘余與條之間存在薄殼狀的殘余A A) )，一個(gè)，一個(gè)A A晶粒內(nèi)可形成幾晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。個(gè)取向不同的馬氏體束。電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯(cuò)，要是高密度的位錯(cuò)， =10=101212/cm/cm2 2, ,又稱位錯(cuò)又稱位錯(cuò)M M。SEMTEM 針針( (片片) )狀馬氏體狀馬氏體高碳鋼的典型組織高碳鋼的典型組織立體形態(tài)為雙凸透鏡

48、形的片立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。晶，又稱孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下注：片狀注：片狀M M中存在大量的顯中存在大量的顯微裂紋：微裂紋：M M高速形成時(shí)相互高速形成時(shí)相互撞擊或撞擊或M M與晶界撞擊造成的。與晶界撞擊造成的。 所以高碳鋼脆性較大。所以高碳鋼脆性較大。電鏡下電鏡下電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下馬氏體的形態(tài)主要取馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量決于其含碳量C%C%小于小于0.2%0.2%時(shí)，組織幾時(shí)，組織幾乎全部是板條馬氏體。乎全部是板條馬氏體。C%C%大于大于1.0

49、%C1.0%C時(shí)幾乎全時(shí)幾乎全部是針狀馬氏體部是針狀馬氏體. .C%C%在在0.20.21.0%1.0%之間為之間為板條與針狀的混合組織。板條與針狀的混合組織。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1.2%C45鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過先形成的晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小. .原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也

50、細(xì)。后的馬氏體片也細(xì)。當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無法分辨時(shí)，該馬氏體下無法分辨時(shí)，該馬氏體稱隱晶馬氏體稱隱晶馬氏體. .正常淬火得到的正常淬火得到的M M都是隱都是隱晶晶M M。3 3、馬氏體的性能、馬氏體的性能高硬度、高強(qiáng)度是高硬度、高強(qiáng)度是M M性性能的主要特點(diǎn)。能的主要特點(diǎn)。馬氏體的硬度主要取決馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。于其含碳量。含碳量增加，其硬度增含碳量增加，其硬度增加。加。當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于0.6%0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。時(shí)，其硬度趨于平緩。( (殘余殘余A A) )合金元素對馬氏體硬度的影響不大。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性

51、與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%M M強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，相變強(qiáng)化、組織細(xì)化相變強(qiáng)化、組織細(xì)化( (晶界晶界) )也起到較大作用。也起到較大作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性. .板條狀板條狀M M具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性，片狀具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性，片狀M M硬但脆。硬但脆。針狀馬氏體針狀馬氏體板條馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌馬氏體的透射電鏡形貌4 4、馬氏

52、體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點(diǎn)是：馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點(diǎn)是：無擴(kuò)散性無擴(kuò)散性鐵和碳原子都鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳馬氏體的含碳量與奧氏體的量與奧氏體的含碳量相同。含碳量相同。 共格切變性共格切變性由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。使切變部分的形狀機(jī)制進(jìn)行的。使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化，引起相鄰?qiáng)W氏和體積發(fā)生變化，引起相鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮

53、凸馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸 降溫形成降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點(diǎn)，用馬氏體點(diǎn)，用Ms Ms 表示表示. .馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn)，用馬氏體點(diǎn)，用M Mf f 表示表示. .只要溫度達(dá)到只要溫度達(dá)到MsMs以下即發(fā)以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。生馬氏體轉(zhuǎn)變。在在MsMs以下，隨溫度下降以下，隨溫度下降, ,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷變量增加，冷卻中斷, ,轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變停止。停止。MfMsM(50%)M(90%)高速長大高速長大馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大。馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大。當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成

54、的馬當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋。氏體產(chǎn)生裂紋。 轉(zhuǎn)變不完全轉(zhuǎn)變不完全即使冷卻到即使冷卻到M Mf f 點(diǎn)，也點(diǎn)，也不可能獲得不可能獲得100%100%的馬的馬氏體，總有部分奧氏氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱殘余奧氏體，用而殘留下來，稱殘余奧氏體，用A A 或或 表示。表示。MsMs、M Mf f 與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量素含量( (包括碳含量包括碳含量) )。馬氏體轉(zhuǎn)變后，馬氏體轉(zhuǎn)變后，A A 量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達(dá)含碳量達(dá)0.5%0.5%后，后

55、，AA量才顯著。量才顯著。含含 碳碳 量量 對對 馬馬 氏體氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變 溫溫 度度 的的 影響影響含碳含碳 量對殘余奧量對殘余奧氏體氏體 量的影響量的影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物( (共析鋼共析鋼) ) 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變類型類型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物產(chǎn)物形成溫形成溫度，度， 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變機(jī)制機(jī)制顯微組織特征顯微組織特征HRC獲得獲得工藝工藝珠珠光光體體PA1650擴(kuò)擴(kuò)散散型型粗片狀，粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布5-20退火退火S650600細(xì)片狀，細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布20-30正火正火T600550極細(xì)片狀，極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布30-40等溫等溫處理處理貝貝

56、氏氏體體B上上550350半擴(kuò)半擴(kuò)散型散型羽毛狀，短棒狀羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和F條之間條之間40-50等溫等溫處理處理B下下350MS竹葉狀，細(xì)片狀竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和F針上針上50-60等溫等溫淬火淬火馬馬氏氏體體M針針MSMf無擴(kuò)無擴(kuò)散型散型針狀針狀60-65淬火淬火M*板條板條MSMf板條狀板條狀50淬火淬火二、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖二、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。種。 兩種冷卻方式兩種冷卻方式示意圖示意圖11等溫冷卻等溫冷卻22連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻 過冷奧氏體連續(xù)

57、冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCTCCT( (Continuous-Continuous-Cooling-Transformation diagramCooling-Transformation diagram) )曲線，是通過測曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼共析鋼CCTCCT曲線曲線過共析鋼過共析鋼CCTCCT曲線曲線亞共析鋼亞共析鋼CCTCCT曲線曲線1 1、共析鋼的共析鋼的CCTCCT曲線曲線共析鋼的共析鋼的CCTCCT曲線沒有貝曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體氏

58、體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。變中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體變中止，余下的奧氏體一直保持到一直保持到MsMs以下轉(zhuǎn)變以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。為馬氏體。VkVk共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線圖中的圖中的V Vk k 為為CCTCCT曲曲線的臨界冷卻速度，線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體即獲得全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻組織時(shí)的最小冷卻速度速度. .V Vk k 為為TTTTTT曲線的曲線的臨界冷卻速度臨界冷卻速度. . V Vk k 1.5 V1.5 Vk k 。VkVk時(shí)間時(shí)間/s溫

59、度溫度/共析鋼的共析鋼的CCT圖圖共析溫度共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線變曲線完全退火完全退火正火正火等溫轉(zhuǎn)等溫轉(zhuǎn)變曲線變曲線油淬油淬水淬水淬M+AM+T+ASP200100CCTCCT曲線位于曲線位于TTTTTT曲線右下曲線右下方。方。CCTCCT曲線獲得困難，曲線獲得困難，TTTTTT曲線容易測得。曲線容易測得?？捎每捎肨TTTTT曲線定性說明連曲線定性說明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線繪方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在在C C 曲線上，依其與曲線上，依其與C C 曲曲線交點(diǎn)的位置來說明最終線交點(diǎn)的位置來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物轉(zhuǎn)變產(chǎn)物. . 用用TTT曲線定性

60、說明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的組織轉(zhuǎn)變爐冷爐冷空冷空冷油油冷冷水水冷冷PST+M+AM+AP均勻均勻A細(xì)細(xì)AP退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+AM+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf時(shí)間時(shí)間6506005504545鋼鋼850850油冷組織油冷組織M+T2 2、過共析鋼過共析鋼CCTCCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū), , 但比共析鋼但比共析鋼CCTCCT曲線多一條曲線多一條AFeAFe3 3C C轉(zhuǎn)變開始線。由于轉(zhuǎn)變開始線。由于FeFe3 3C C的析出的析出, , 奧氏體中含碳量下降奧氏體中含碳量下降, , 因