加热和冷却时的组织转变
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钢的热处理——加热和冷却的组织变化课件
淬火工艺与应用
总结词
淬火是一种通过快速冷却来提高金属硬度和耐磨性的 热处理工艺。
详细描述
淬火是将加热到奥氏体化温度的金属迅速冷却至室温的 过程。淬火的目的是使金属保持其奥氏体状态，从而提 高其硬度和耐磨性。淬火过程中，金属内部的原子或分 子的运动速度非常快，导致原子之间的平均距离变小， 从而使金属的晶格结构变得更加紧密和稳定。淬火工艺 广泛应用于各种工具钢、结构钢、不锈钢等金属材料。 通过选择不同的淬火介质和冷却方式，可以获得不同硬 度和组织结构的金属材料。
加热到一定温度并保温一段时间，以消除内应力并稳定组织。
不锈钢的热处理案例
总结词
不锈钢是一种具有优良耐腐蚀性能的钢材，其组织稳 定性较高。通过适当的热处理，可以进一步提高不锈 钢的性能。
详细描述
不锈钢在加热时，奥氏体晶粒会逐渐长大并发生相变。 为了获得最佳的耐腐蚀性能和组织稳定性，通常采用固 溶处理，即将钢材加热到奥氏体状态并保温一段时间， 使碳化物充分溶解到奥氏体中，然后快速冷却，使碳化 物来不及析出。此外，为了提高不锈钢的硬度、耐磨性 和韧性，可以采用时效处理，即将钢材加热到一定温度 并保温一段时间，使金属间化合物得以析出并均匀分布。
总结词
退火是热处理的一种基本工艺，主要用于消除金属材 料的内应力、降低硬度并改善切削加工性能。
详细描述
退火是将金属加热到适当温度，保持一段时间，然后缓 慢冷却的过程。其主要目的是改变金属的晶格结构，使 其变得更加均匀和稳定。退火可以细化金属的晶粒，提 高其塑性和韧性，从而改善金属的机械性能。在退火过 程中，金属内部的原子或分子的运动速度会增加，导致 原子之间的平均距离变大，从而使金属的晶格结构变得 更加稳定。退火工艺广泛应用于各种金属材料，如钢铁、 铝合金、铜合金等。
钢的热处理及表面处理技术
转变特点 马氏体的组织类型 马氏体性能
• M体转变特点：
• ①无扩散型转变 • ②降温形成:连续冷却完成 • ③瞬时性 • ④转变的不完全性
Fe-1.8CF，e-1冷.8至C，-10冷0℃至-60℃
M形成时体积↑，造成很大 内应力。
• 冷处理：P42
1)无扩散 Fe 和 C 原子都不进展扩散，M是C过饱 和的体心立方的F体，固溶强化显著。
↓ • 总结：A体晶粒越粗大，那么晶界越少，
形核几率越小，那么A体越稳定，C曲线 右移。淬透性越好
• 三、钢的淬透性
• 〔三〕淬透性的测 定
四、钢的回火〔P127〕
1．概念(Conception)
将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度， 保温后冷却下来的一种热处理工艺。
2.目的(purpose) 〔1〕稳定工件组织、性能和尺寸 〔2〕减小或消除剩余应力，防止工件的 变形和开裂 〔3〕降低工件的强度、硬度，提高其塑 性和韧性，以满足不同工件的性能要求
C %↑→ M 硬度↑， 片状M 硬度高，塑韧性差。板条M 强度高，塑韧性较好
二、共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
共
析
碳
钢
连
续
冷
却
水淬
无
M+AR
B
体
转变终止线
P 退火
T
S 正火
T+ 油淬 M
亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变
炉冷→ F + P 空冷→ F(少量) + S 油冷→ T + M+AR 水冷→ M +AR
(三〕淬透性的测定
〔一〕钢的淬透性与淬硬性的概念
• 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是 钢材本身固有的属性，主要取决于M体的临界冷 却速度
• M体转变特点：
• ①无扩散型转变 • ②降温形成:连续冷却完成 • ③瞬时性 • ④转变的不完全性
Fe-1.8CF，e-1冷.8至C，-10冷0℃至-60℃
M形成时体积↑，造成很大 内应力。
• 冷处理：P42
1)无扩散 Fe 和 C 原子都不进展扩散，M是C过饱 和的体心立方的F体，固溶强化显著。
↓ • 总结：A体晶粒越粗大，那么晶界越少，
形核几率越小，那么A体越稳定，C曲线 右移。淬透性越好
• 三、钢的淬透性
• 〔三〕淬透性的测 定
四、钢的回火〔P127〕
1．概念(Conception)
将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度， 保温后冷却下来的一种热处理工艺。
2.目的(purpose) 〔1〕稳定工件组织、性能和尺寸 〔2〕减小或消除剩余应力，防止工件的 变形和开裂 〔3〕降低工件的强度、硬度，提高其塑 性和韧性，以满足不同工件的性能要求
C %↑→ M 硬度↑， 片状M 硬度高，塑韧性差。板条M 强度高，塑韧性较好
二、共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
共
析
碳
钢
连
续
冷
却
水淬
无
M+AR
B
体
转变终止线
P 退火
T
S 正火
T+ 油淬 M
亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变
炉冷→ F + P 空冷→ F(少量) + S 油冷→ T + M+AR 水冷→ M +AR
(三〕淬透性的测定
〔一〕钢的淬透性与淬硬性的概念
• 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是 钢材本身固有的属性，主要取决于M体的临界冷 却速度
钢在加热和冷却时的组织转变
钢在加热和冷却时的组织转变嘿，咱聊聊钢在加热和冷却时那神奇的组织转变。
钢啊，这硬家伙，平时看着就挺牛。
可你知道吗？当它被加热的时候，那可就像变魔术一样。
一开始，温度慢慢升高，钢就开始有点小动静了。
就好像一个睡眼惺忪的人，逐渐被唤醒。
那原本排列整齐的原子们，也开始不安分起来。
温度再高点，钢的组织就发生大变化啦。
这时候的钢，就如同一个正在进行大改造的工厂。
各种原子重新排列组合，形成新的结构。
那场面，可壮观了。
想象一下，无数的小原子们，就像一群忙碌的小工人，在高温的催促下，热火朝天地干着活。
要是继续加热，钢可就彻底不一样了。
它变得更加活跃，就像一个疯狂的派对现场。
原子们尽情地舞动，结构也变得越来越复杂。
这时候的钢，有着强大的力量，仿佛能征服一切。
可别光看加热的时候，冷却也很有看头呢。
当钢开始冷却，就像是一场疯狂派对后的安静。
原子们不再那么疯狂，开始慢慢回归秩序。
温度逐渐降低，钢的组织也逐渐稳定下来。
这就像一个人在经历了一场刺激的冒险后，开始平静地思考人生。
冷却过程中，钢的变化可细腻了。
有时候，它会变得更加坚硬，就像一个坚强的战士，不屈不挠。
有时候，它又会变得更加有韧性，像一个灵活的运动员，能应对各种挑战。
不同的加热和冷却方式，会让钢有不同的组织转变。
就好比不同的人生选择，会带来不同的结果。
如果加热得太快，冷却得太急，钢可能就会变得很脆弱。
但如果掌握好节奏，钢就能变得无比强大。
咱再想想，生活中的很多东西不都跟钢的组织转变有点像吗？我们在经历一些事情的时候，也会发生变化。
有时候是好的变化，让我们变得更强大；有时候可能不太好，但我们也能从中学到东西。
钢在加热和冷却时的组织转变，真的很神奇。
它让我们看到了物质的奇妙之处，也让我们思考人生的各种可能性。
总之，钢的组织转变告诉我们，变化是不可避免的，我们要学会适应变化，让自己变得更强大。
热处理后金相组织变化
热处理后金相组织变化
热处理是一种通过加热和冷却材料来改变其金相组织的过程。
通过热处理，可以改变材料的晶粒尺寸、晶粒形状和相组成，从而使材料具有不同的力学、物理和化学性质。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火。
在退火过程中，材料会被加热至一定温度，然后缓慢冷却。
这种热处理方式可用于消除应力、提高材料的塑性和延展性，并使晶粒得到再结晶。
正火是将材料加热至一定温度后迅速冷却，以增加材料的硬度和强度。
淬火将材料加热至高温后迅速浸入冷却介质中，通过产生快速冷却速率来形成马氏体组织，从而获得高硬度和脆性。
回火是将淬火材料加热至较低温度，然后再缓慢冷却，以减轻淬火过程中的应力和脆性，提高材料的韧性。
热处理后，金相组织会发生变化。
在退火过程中，晶粒尺寸会增大，晶界和初生相会消失，同时晶粒内部会形成新的晶界。
在正火过程中，材料表面形成强化层，并出现马氏体组织。
淬火过程中，材料会形成马氏体组织，该组织具有高硬度和脆性。
在回火过程中，马氏体会分解为更稳定的相，从而减轻应力和改善材料的韧性。
总之，通过热处理可以改变材料的金相组织，从而使材料具有不同的力学和化学性质。
不同的热处理方法和工艺参数会产生不同的金相组织变化，这对材料的性能和应用有重要影响。
钢在加热和冷却时的组织转变
A-P终止线
A-P转变 终了线
图2.4 共析碳钢连续冷却转变曲线
马氏体临界 冷却速度
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
2. 过冷奥氏体的连续冷却转变
过共析碳钢的连续冷却转变C曲线与共析碳钢相比,除了多出一 条先共析渗碳体的析出线以外,其他基本相似
亚共析碳钢的连续冷却转变C曲线与共析碳钢却大不相同,它除 了多出一条先共析铁素体析出线以外,还出现了贝氏体转变区
机械制造基础
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢在加热和冷却时的组织转变
1.1 钢在加热时的组织转变 1.2 钢在冷却时的组织转变
钢的热处理
图2.1 钢加热和冷却时各临界点的实际位置
钢的热处理
1.1 钢在加热时的组织转变
钢加热到Accm点以上时会发生珠光体向奥氏体转变 热处理的主要目标就是为了得到奥氏体 严格控制奥氏体的晶粒度是热处理生产中一个重要的问题
钢的热处理
1.1 钢在加热时的组织转变
控制奥氏体晶粒大小的方法：
加热温度 保温时间 加热速度
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
冷却过程是热处理的关键工序，其冷却转变温度决定了冷却后 的组织和性能
实际生产中采用的冷却方法有：
连续冷却（如炉冷、空冷、水冷等）图b 等温冷却（如等温淬火）图a
图2.2 两种冷却方式示意图
钢的热处理 1.2 钢在冷却时的组织转变
1. 过冷奥氏体的等温冷却转变
图2.3 共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线C曲线
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
1. 过冷奥氏体的等温冷却转变珠体转变 贝氏体转变 马氏体转变
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
A-P转变 终了线
图2.4 共析碳钢连续冷却转变曲线
马氏体临界 冷却速度
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
2. 过冷奥氏体的连续冷却转变
过共析碳钢的连续冷却转变C曲线与共析碳钢相比,除了多出一 条先共析渗碳体的析出线以外,其他基本相似
亚共析碳钢的连续冷却转变C曲线与共析碳钢却大不相同,它除 了多出一条先共析铁素体析出线以外,还出现了贝氏体转变区
机械制造基础
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢在加热和冷却时的组织转变
1.1 钢在加热时的组织转变 1.2 钢在冷却时的组织转变
钢的热处理
图2.1 钢加热和冷却时各临界点的实际位置
钢的热处理
1.1 钢在加热时的组织转变
钢加热到Accm点以上时会发生珠光体向奥氏体转变 热处理的主要目标就是为了得到奥氏体 严格控制奥氏体的晶粒度是热处理生产中一个重要的问题
钢的热处理
1.1 钢在加热时的组织转变
控制奥氏体晶粒大小的方法：
加热温度 保温时间 加热速度
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
冷却过程是热处理的关键工序，其冷却转变温度决定了冷却后 的组织和性能
实际生产中采用的冷却方法有：
连续冷却（如炉冷、空冷、水冷等）图b 等温冷却（如等温淬火）图a
图2.2 两种冷却方式示意图
钢的热处理 1.2 钢在冷却时的组织转变
1. 过冷奥氏体的等温冷却转变
图2.3 共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线C曲线
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
1. 过冷奥氏体的等温冷却转变珠体转变 贝氏体转变 马氏体转变
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
钢在加热冷却时的组织转变PPT课件
A1线以下，转变开始线的左边
为过冷奥氏体区，转变终了线
的右边是转变产物区，转变开
始线和终了线之间为过冷奥氏
体和转变产物共存区。
.
7
2.3.2 钢在冷却时的组织转变
转变开始线与纵坐标轴之间的 时间为孕育期。在C曲线拐弯的 “鼻尖处”（约550℃），孕育 期最短，过冷奥氏体最不稳定。 水平线MS为马氏体转变开始线 （约230℃），水平线Mf为马 氏体转变终了线（约－50℃）。 A′：残余奥氏体，即淬火冷却 到室温后残留的奥氏体。
.
2
2.3.1 钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成
以共析钢为例，当加热到AC1以上时，发生珠光体向 奥氏体的转变（即奥氏体化）过程可分为三个阶段：
1）奥氏体晶核的形成和长大
2）剩余渗碳体的溶解
3）奥氏体均匀化 当加热到AC1线稍上时钢中的珠光体向奥氏体转变， 只有分别加热到AC3或ACCm温度以上，保温足够时间， 才能获得成分均匀的单相奥氏体。
2）采用快速加热和短时间保温 3）加入一定量合金元素（除锰、磷外）
.
4
2.3.2 钢在冷却时的组织转变
钢经加热奥氏体化后，可以采用不同方式冷却，获得 所需要的组织和性能。
成分相同的钢，奥氏体化后，采用不同方式冷却，将 获得不同的力学性能，见下表。
.
5
2.3.2 钢在冷却时的组织转变
实际生产中，必须过冷到A1温度以下才开始转变。 在相变温度A1以下还没有发生转变而处于不稳定状态的 奥氏体称过冷奥氏体。
状）高碳马氏体，性能硬而脆；3、当Wc在0.20％～l.0％时，
形成片状和板条状马氏体的混合组织。
强度、硬度随碳含量增加而增大，当碳含量超过0.6％，强
钢的热处理及组织转变
二、钢在加热及冷却时的组织转变
② 贝氏体型转变 ：
一、钢的热处理
钢的退火：
⑴ 退火的定义 将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却下 来，获得接近平衡状态的组织的热处理工艺，称为退火。 ⑵ 退火的目的
① 降低硬度，提高塑性和韧性；
② 消除残余内应力，减轻变形和防止开裂； ③ 均匀成分，细化晶粒，为最终热处理作准备； ④ 改善或消除铸造、轧制、焊接等加工中的组织缺陷。
降低钢的硬度和耐磨性。
温度过低，在淬火组织中出现铁素体，使淬火组织出现软 点，降低钢的强度和硬度。
一、钢的热处理
钢的淬火：
理想的淬火冷却曲线 应该是：在650～550 0 C范围要快冷，其它 温度区间不需快冷， 尤其在Ms点以下更不 需快冷，以免引起工 作变形或开裂。
一、钢的热处理
钢的淬火：
保持适当时间，缓慢冷却，重新形成均匀的晶粒，以消除
形变强化效应和残余应力的退火工艺。
目的：
温度 再结晶温度
消除加工硬化
提高塑性
改善切削加工性能
时间
一、钢的热处理
钢的正火：
⑴ 定义：将钢加热到 AC3 或 Accm 以上 30～50℃，保温一定
时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺，称为钢的正火。
上贝氏体 （羽毛状）
500
下贝氏体 （针叶状）
二、钢在加热及冷却时的组织转变
② 贝氏体型转变 ：
性能上看上贝氏体的脆性较大，无实用价值；而下贝 氏体则是韧性较好的组织，是热处理时（如采用等温淬火） 常要求获得的组织。
原因：上贝氏体中的碳 化物呈较粗的片状，分
布在铁素体板条间，且
不均匀，使板条容易发 生脆废；
获得的球化效果较好，在大件和大批量生产中难以实现，
钢的加热冷却组织转变
（F和Fe3C），转变为另一种晶格形式的单相（A）的过程，在这样的相变过程中，必然伴随 着Fe、C原子的扩散和相应的晶格重构。研究证明，α-γ晶格重构过程实际上是固态下重结
晶的过程，因此，同样遵循结晶的基本规律，是一个形核、长大和均匀化的过程。
珠光体向奥氏体的转变可分为以下3个步骤，共析钢中奥氏体形成过程示意图如图6－3
亚共析钢室温下的平衡组织是铁素体和珠光体，因此亚共析钢的奥氏体转变由两个阶段 组成。① 是珠光体向奥氏体的转变（加热到略高Ac1 ）；② 是铁素体向奥氏体的转变（加热 到Ac1～Ac3之间）。珠光体向奥氏体的转变与共析钢相同。当珠光体向奥氏体转变结束时，在 铁素体晶界上开始形成新的奥氏体晶核，这些新的晶核依靠吸收由先形成的奥氏体中越过晶 界扩散过来的碳原子而不断向铁素体晶粒内部长大。当温度略高于Ac3时，铁素体全部转变成 奥氏体，之后碳原子的扩散还要维持一段时间才能使所有奥氏体的成分达到均匀一致。 2.2.2 过共析钢的奥氏体转变
指在规定加热条件下（把钢加热到930±10℃、保温3～8h）所测得的奥氏体晶粒度。本 质晶粒度的实质是表示钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向。不同牌号的钢奥氏体晶粒长大的倾 向是不同的，在一定的温度下把随着温度的升高奥氏体晶粒迅速长大的钢称为本质粗晶粒钢， 而奥氏体的晶粒随温度的升高不易长大的钢称为本质细晶粒钢，钢的本质晶粒度示意图如图 6-8所示。一般需要进行热处理的零件大多采用的是本质细晶粒钢，因为本质细晶粒钢热处理 后易获得细小的实际晶粒度。
过冷或过热现象，在相图上实际的相变温度和平衡临界点就会产生偏移的现象，而且加热或
冷却速度越快，偏移量越大。为了便于区别，通常把实际加热时的各临界点用Ac1、Ac3、Accm 表示，冷却时的各临界点用Ar1、Ar3、Arcm表示。钢的各实际临界点的含义如下：
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1-5
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
钢经加热奥氏体化后，可以采用不同方式冷却，获得 所需要的组织和性能。
成分相同的钢，奥氏体化后，采用不同方式冷却，将 获得不同的力学性能，见下表。
1-6
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
实际生产中，必须过冷到A1温度以下才开始转变。 在相变温度A1以下还没有发生转变而处于不稳定状态的 奥氏体称过冷奥氏体。
1-8
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
A转换成M，只是结构的改变而没有
成分的变化。
转变开始线与纵坐标轴之间的 时间为孕育期。在C曲线拐弯的 “鼻尖处”（约550℃），孕育 期最短，过冷奥氏体最不稳定。 水平线MS为马氏体转变开始线 （约230℃），水平线Mf为马 氏体转变终了线（约－50℃）。 A′：残余奥氏体，即淬火冷却 到室温后残留的奥氏体。
1-4
第五章：钢的热处理
钢在加热时的组织转变
2、奥氏体晶粒长大及其控制措施
钢加热时珠光体向奥氏体转变刚刚结束时，奥氏体晶 粒是比较细小的。如果继续加热或保温，奥氏体晶粒会变 粗大，影响热处理后钢的强度、塑性、韧性较低。因此， 加热时获得细小晶粒的奥氏体对提高热处理效果和钢的性 能有重要的意义。
控制奥氏体晶粒长大措施： 1）合理选择加热温度和保温时间 2）采用快速加热和短时间保温 3）加入一定量合金元素（除锰、磷外）
1-3
第五章：钢的热处理
钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成 以共析钢为例，当加热到AC1以上时，发生珠光体向 奥氏体的转变（即奥氏体化）过程可分为三个阶段：
1）奥氏体晶核的形成和长大 2）剩余渗碳体的溶解 3）奥氏体均匀化 当加热到AC1线稍上时钢中的珠光体向奥氏体转变， 只有分别加热到AC3或ACCm温度以上，保温足够时间， 才能获得成分均匀的单相奥氏体。
1-11
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的连续冷却转变 以共析钢为例，介绍连续转变曲线及转变产物。 1）等温转变曲线在连续冷却转变中的应用
共折钢连续冷却时，根据冷 却速度曲线V1、V2、V3、V4 与C曲线相交的位置，可估计 连续冷却转变的产物。
马氏体临界冷却速度Ｖk： 与冷却曲线相切，称临界冷却 速度，是获得全部马氏体转变 的最小冷却速度。
1-14
M：C溶于α-Fe中的过饱和固溶体，其力学性能取决于含碳量。（转变温 度太低，A中的碳原子不能扩散，仍保留在α-Fe中）
1-9
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2）过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 (1)珠光体型转变（A1～550℃） F+Fe3C机械混合物
(2)贝氏体转变（550℃～MS）过饱和F+细小Fe3C机械混合物
过冷奥氏体有等温 转变和连续冷却转变 两种冷却转变方式 （见右图）。
1-7
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
1、过冷奥氏体的等温转变 以共析钢为例，介绍等温转变曲线及转变产物。
1）过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 左边曲线为过冷奥氏体转变
开始线，右边曲线为过冷奥氏 体等温转变终了线。
A1线以上是奥氏体稳定区； A1线以下，转变开始线的左边 为过冷奥氏体区，转变终了线 的右边是转变产物区，转变开 始线和终了线之间为过冷奥氏 体和转变产物共存区。
1-12
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的连续冷却转变 过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织与性能见下表：
1-13
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2）马氏体转变（MS～Mf） 马氏体的组织形态有板条状和片状两种类型，主要取决于 奥氏体中碳含量。1、当Wc＜0.20％时，形成板条状低碳马 氏体，有较好的强韧性；2、当Wc＞1.0％时，形成片状（针 状）高碳马氏体，性能硬而脆；3、当Wc在0.20％～l.0％时， 形成片状和板条状马氏体的混合组织。 强度、硬度随碳含量增加而增大，当碳含量超过0.6％，强 度和硬度增加不明显。马氏体转变不能进行到底。 残余奥氏体的存在，会降低淬火钢的硬度和耐磨性，并且 在工件长期使用过程中残余奥氏体会逐步转变为马氏体，使 工件变形而引起尺寸的不稳定。 减少残余奥氏体的措施：冷处理。即把淬火后的工件继续冷 却到室温以下－80～－50和冷却
时组织转变
1-1
第五章：钢的热处理 本课题重点与难点
教
学
奥氏体的形成及其晶粒大小
重
的控制措施，C曲线及其应用。
点
教
学
钢在加热时和冷却时组织转变。
难
点
1-2
第五章：钢的热处理
钢在加热时的组织转变
A1、A3、Acm各相变 点是固态下铁碳合金的 组织转变线，是在极其 缓慢加热和冷却条 件 下得到的。 在实际生产中，固态相 变时都有不同程度的过 热度或过冷度（见右 图）。为便于区别，将 加热时各相变点用ACl、 AC3、ACcm表示，冷 却时各相变点用Arl、 Ar3、Arcm表示。
1-10
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
3）亚共析钢和过共析钢的等温转变 由于亚共析钢和过共析钢的碳含量低于或高于共析 成分，当过冷奥氏体在C曲线“鼻尖”上部区域等温 时，亚共析钢先析出铁素体，然后进行珠光体转变， 得到铁素体和珠光体组织；同理，过共析钢先析出渗 碳体，然后进行珠光体转变，得到渗碳体和珠光体组 织。
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
钢经加热奥氏体化后，可以采用不同方式冷却，获得 所需要的组织和性能。
成分相同的钢，奥氏体化后，采用不同方式冷却，将 获得不同的力学性能，见下表。
1-6
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
实际生产中，必须过冷到A1温度以下才开始转变。 在相变温度A1以下还没有发生转变而处于不稳定状态的 奥氏体称过冷奥氏体。
1-8
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
A转换成M，只是结构的改变而没有
成分的变化。
转变开始线与纵坐标轴之间的 时间为孕育期。在C曲线拐弯的 “鼻尖处”（约550℃），孕育 期最短，过冷奥氏体最不稳定。 水平线MS为马氏体转变开始线 （约230℃），水平线Mf为马 氏体转变终了线（约－50℃）。 A′：残余奥氏体，即淬火冷却 到室温后残留的奥氏体。
1-4
第五章：钢的热处理
钢在加热时的组织转变
2、奥氏体晶粒长大及其控制措施
钢加热时珠光体向奥氏体转变刚刚结束时，奥氏体晶 粒是比较细小的。如果继续加热或保温，奥氏体晶粒会变 粗大，影响热处理后钢的强度、塑性、韧性较低。因此， 加热时获得细小晶粒的奥氏体对提高热处理效果和钢的性 能有重要的意义。
控制奥氏体晶粒长大措施： 1）合理选择加热温度和保温时间 2）采用快速加热和短时间保温 3）加入一定量合金元素（除锰、磷外）
1-3
第五章：钢的热处理
钢在加热时的组织转变
1、奥氏体的形成 以共析钢为例，当加热到AC1以上时，发生珠光体向 奥氏体的转变（即奥氏体化）过程可分为三个阶段：
1）奥氏体晶核的形成和长大 2）剩余渗碳体的溶解 3）奥氏体均匀化 当加热到AC1线稍上时钢中的珠光体向奥氏体转变， 只有分别加热到AC3或ACCm温度以上，保温足够时间， 才能获得成分均匀的单相奥氏体。
1-11
第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的连续冷却转变 以共析钢为例，介绍连续转变曲线及转变产物。 1）等温转变曲线在连续冷却转变中的应用
共折钢连续冷却时，根据冷 却速度曲线V1、V2、V3、V4 与C曲线相交的位置，可估计 连续冷却转变的产物。
马氏体临界冷却速度Ｖk： 与冷却曲线相切，称临界冷却 速度，是获得全部马氏体转变 的最小冷却速度。
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M：C溶于α-Fe中的过饱和固溶体，其力学性能取决于含碳量。（转变温 度太低，A中的碳原子不能扩散，仍保留在α-Fe中）
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第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2）过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 (1)珠光体型转变（A1～550℃） F+Fe3C机械混合物
(2)贝氏体转变（550℃～MS）过饱和F+细小Fe3C机械混合物
过冷奥氏体有等温 转变和连续冷却转变 两种冷却转变方式 （见右图）。
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第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
1、过冷奥氏体的等温转变 以共析钢为例，介绍等温转变曲线及转变产物。
1）过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线） 左边曲线为过冷奥氏体转变
开始线，右边曲线为过冷奥氏 体等温转变终了线。
A1线以上是奥氏体稳定区； A1线以下，转变开始线的左边 为过冷奥氏体区，转变终了线 的右边是转变产物区，转变开 始线和终了线之间为过冷奥氏 体和转变产物共存区。
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第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2、过冷奥氏体的连续冷却转变 过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织与性能见下表：
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第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
2）马氏体转变（MS～Mf） 马氏体的组织形态有板条状和片状两种类型，主要取决于 奥氏体中碳含量。1、当Wc＜0.20％时，形成板条状低碳马 氏体，有较好的强韧性；2、当Wc＞1.0％时，形成片状（针 状）高碳马氏体，性能硬而脆；3、当Wc在0.20％～l.0％时， 形成片状和板条状马氏体的混合组织。 强度、硬度随碳含量增加而增大，当碳含量超过0.6％，强 度和硬度增加不明显。马氏体转变不能进行到底。 残余奥氏体的存在，会降低淬火钢的硬度和耐磨性，并且 在工件长期使用过程中残余奥氏体会逐步转变为马氏体，使 工件变形而引起尺寸的不稳定。 减少残余奥氏体的措施：冷处理。即把淬火后的工件继续冷 却到室温以下－80～－50和冷却
时组织转变
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第五章：钢的热处理 本课题重点与难点
教
学
奥氏体的形成及其晶粒大小
重
的控制措施，C曲线及其应用。
点
教
学
钢在加热时和冷却时组织转变。
难
点
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第五章：钢的热处理
钢在加热时的组织转变
A1、A3、Acm各相变 点是固态下铁碳合金的 组织转变线，是在极其 缓慢加热和冷却条 件 下得到的。 在实际生产中，固态相 变时都有不同程度的过 热度或过冷度（见右 图）。为便于区别，将 加热时各相变点用ACl、 AC3、ACcm表示，冷 却时各相变点用Arl、 Ar3、Arcm表示。
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第五章：钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
3）亚共析钢和过共析钢的等温转变 由于亚共析钢和过共析钢的碳含量低于或高于共析 成分，当过冷奥氏体在C曲线“鼻尖”上部区域等温 时，亚共析钢先析出铁素体，然后进行珠光体转变， 得到铁素体和珠光体组织；同理，过共析钢先析出渗 碳体，然后进行珠光体转变，得到渗碳体和珠光体组 织。