第三章钢的热处理第2节奥氏体转变图第1讲奥氏体等温转变曲线的建立和分析热处理工艺中，有两种冷却方式：1（奥氏体的）等温转变保温将已奥氏
体化(A)的钢迅速冷却到A1点以下某T，恒温转变A1温度等温阶段:A发生转变T加热1迅速冷却：A没有发生转变时间1等温转变
热处理工艺中，有两种冷却方式：保温2（奥氏体的）连续冷却转变A1较高温度:A开始转变温度2加热将已奥氏体化(A)的钢连续冷却，使
其在A1以下 连续转变较低温度：A转变结束时间2连续冷却转变奥氏体等温转变图的建立发现A转变结束的时间发现A开始转变的时间保温
A1分别在不同等温时间(t0~t7)取7个温度试样T加热t0 t1 t2t3 t4 t5时间奥氏体等温冷却曲线t6t7T0
五组T1T2温温T3T4度共析钢奥氏体等温转变图测定原理示意图转变之前A组织T0转变结束P组织转变进行中A+P组织共析
钢奥氏体等温转变图测定原理示意图奥氏体等温转变图分析奥氏体等温转变图也叫C曲线出现“鼻尖”鼻尖温度(蓝点)，560℃共析钢的奥氏体
等温转变图共析钢的奥氏体等温转变图转变开始前的时间称为孕育期（即蓝色纵轴线和绿色开始转变线之间的时间）共析钢的奥氏体等温转变图不
同温度下孕育期时间不同过冷奥氏体区域共析钢的奥氏体等温转变图过冷奥氏体：在临界温度A1以下没有发生转变的，处于不稳定状
态的奥氏体孕育期、转变速率随等温温度变化当T＞TA时随△T增大属于高温转变TA-560℃孕育期最短孕育期缩短，转变速率提高TA
温度当T扩散速率快(新相)形核+核长大速率慢>560℃(新相)形核+核长大速率快（相中）元素的扩散速率慢<560℃转变类型随等温
温度变化A1～560℃珠光体型转变 P粗珠光体 细珠光体560～230℃贝氏体型转变 B上贝氏体 下贝氏体<230℃马氏体型转变
M共析钢的奥氏体等温转变图第三章钢的热处理第2节奥氏体转变图第2讲过冷奥氏体等温转变过程及产物珠光体转变碳钢平衡相图温度/
℃共析钢缓冷得到珠光体组织含碳量/wt.%珠光体片层间距S0示意图S0=单层铁素体厚度+单层渗碳体厚度共析钢加热过程的相变F
+Fe3C→A共析钢过冷奥氏体等温转变成珠光体的相变A→F+Fe3C母相: A新相: F、Fe3C铁素体和渗碳体不能同时出现！
铁素体与渗碳体都可能成为领先相讨论问题方便，一般以渗碳体为领先相母相奥氏体珠光体形核位置渗碳体（含碳量6.69%）消耗了母相中大
量的碳周围区域碳含量降低形成贫碳区周围区域碳含量降低形成贫碳区领先形核的片层渗碳体珠光体形成过程示意图珠光体形成过程示意图不同
等温温度，珠光体转变产物：A1～650℃650～600℃ 索氏体(S)600～560℃ 托氏体(T)珠光体(P)粗片状铁素体与渗碳
体交替排列的混合物细片状铁素体与渗碳体交替排列的混合物极细片状铁素体与渗碳体交替排列的混合物珠光体组织形貌光镜照片托氏体(T)组
织形貌珠光体(P)组织形貌索氏体(S)组织形貌电镜照片索氏体(S)组织形貌托氏体(T)组织形貌珠光体(P)组织形貌P、S、T
无本质区别珠光体(P)强、硬度提高片间距减小索氏体(S)塑、韧性增大托氏体(T)第三章钢的热处理第2节奥氏体转变图第3
讲过冷奥氏体等温转变过程及产物贝氏体转变560～230℃贝氏体型转变 B上贝氏体下贝氏体共析钢的奥氏体等温转变图贝氏体定义:
钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产物，它以贝氏体铁素体(bainiticferrite, BF)为基体，同时存在碳化物相
的组织贝氏体=贝氏体铁素体+碳化物贝氏体铁素体：含碳量过饱和的铁素体碳化物：包括?-渗碳体或?-碳化物过冷奥氏体不同
等温转变温度下,贝氏体的形态不同560~350℃形成上贝氏体B上350℃~Ms(230℃)形成下贝氏体B下上贝氏
体560~350℃形成组织特征：B上呈羽毛状贝氏体组织的形成形核+核长大在平行的铁素体片层之间析出渗碳体新相铁素体在奥
氏体晶界形成上贝氏体形成示意图上贝氏体的性能硬度高：40~45HRC塑、韧性差：铁素体片粗且平行分布，同时晶间有脆性的渗碳
体下贝氏体的显微组织(a)光学显微镜照片下贝氏体组织呈针叶状(b)扫描电子显微镜照片Fe3C白色弥散分布于铁素体晶内下贝氏体在35
0℃~Ms(230℃)阶段形成下贝氏体形成示意图组织特征：B下呈针叶状微观结构：由针叶状过饱和F和弥散分布在其中的极细小的渗碳体组
成性能：硬度高~50 HRC，强度高，耐磨性好，塑性、韧性高具有良好的综合力学性能生产中“等温淬火”的目的就是为了得到B下组织第三
章钢的热处理第2节奥氏体转变图第4讲过冷奥氏体等温转变过程及产物马氏体转变过冷奥氏体的低温转变产物-马氏体转变温度区间：T<
230℃;Ms~Mf点Ms马氏体型转变MMf转变速度非常快几乎没有孕育期共析钢的奥氏体等温转变图马氏体(M): 碳在α-Fe
中的过饱和固溶体马氏体是固溶体用α′或M来表示固溶体含碳量 过饱和是非平衡相含碳量0.4wt%的钢变成M→M固
溶体的含碳量就是0.4wt%含碳量1wt%的钢变成M→M固溶体中的含碳量就是1wt%M晶体结构：体心正方结构BCTc/a
≥1马氏体形态板条马氏体片状马氏体wC<0.2wt.%全部为板条马氏体wC>1.0wt.%全部为片状马氏体0.2wt.%C<1.0wt.%两种马氏体的混合物板条马氏体金相照片板条马氏体组织分析M中最新的单元是马氏体单晶马氏体单晶：截面呈椭圆形的细条尺
寸相同的M单晶定向相互平行排列构成一个M群(束)原奥氏体晶界板条马氏体金相照片片状马氏体金相照片片状马氏体形态：(3D)双凸透镜
片状(2D)针状或竹叶状(a)(d)(b) (c)高碳马氏体形成过程示意图长大速度非常快10-7s先形成的M片较大后形成的M
片不能穿越已形成的M，故较小显微镜下为长短不一，互成一定角度的M片马氏体的性能含碳<0.25%的低碳马氏体σs=800
~1300MPaHRC=35~45δ=9~17%aK=60~180J/cm2σb=1000~150
0MPaψ=40~65%含碳为0.8%的高碳马氏体σs=1500~2000MPaHRC=62~64δ=1
%aK=10J/cm2σb=1800~2300MPaψ=30%第三章钢的热处理第2节奥氏体转变图第5讲影响奥
氏体等温转变图的主要因素含碳量对C曲线的影响珠光体型转变珠光体型转变亚共析钢等温转变图过共析钢等温转
变图贝氏体型转变贝氏体型转变马氏体型转变马氏体型转变亚、过共析钢转变与共析钢的共同点:高温珠光体型转变 中温贝氏体型转变低温马氏
体型转变亚、过共析钢转变不同点P转变之前有Fe3C的析出P转变之前有F的析出时间/s时间/s亚共析钢过共析钢含碳量对C曲线位置
的影响共析钢：C曲线最靠右 共析钢过冷A最稳定亚共析钢：随含碳量增加，C曲线右移? 0.1wt%? 0.2wt%? 0.6w
t%? 0.77wt%过共析钢：随含碳量增加，C曲线左移? 0.77wt%? 1.0wt%? 1.2wt%含碳量对Ms，M
f点的影响Ms、Mf：C%增加，逐渐降低亚共析共析过共析Ms(℃)300+200+100+Mf(℃)50-50-100残
余奥氏体的存在M→马氏体A′→残余奥氏体共析钢的奥氏体等温转变图残余奥氏体:是指发生马氏体转变后，还有一定量未发生转变的奥氏体
残余奥氏体对性能的影响降低淬火钢的硬度不稳定，使用中易使零件产生变形开裂如何减少残余奥氏体冷处理：将钢件继续冷却至更低的温度(M
f点以下)进行处理合金元素对奥氏体等温转变的影响(1)改变C曲线位置条件：合金元素溶入奥氏体(晶内)后? Co元素 使C曲线左移
→降低了过冷奥氏体的稳定性? 其他合金使C曲线右移→增加过冷奥氏体的稳定性→延长过冷奥氏体转变开始和终了的时间(2)改变
Ms点和Mf点Co、Al 使Ms、Mf升高除Co/Al外，使Ms、Mf降低第三章钢的热处理第2节奥氏体转变图第6讲奥氏体连
续冷却转变图热处理工艺中，有两种冷却方式：保温2等温转变温度T将已A化的钢迅速冷却到A1点以下某T，恒温转变连续转变将已A化的钢
连续冷却，使其在A1以下连续转变加热1时间1等温转变2连续转变钢热处理时的冷却转变多数是在连续冷却条件下进行的如普通淬火、
正火和退火建立连续冷却转变图必要 迫切 实用过冷奥氏体连续冷却转变图ContinuousCoolingTransformat
ionDiagra简称CCT图CCT图测定困难1)难以维持恒定的冷却速度2)温度变化快，精确测量温度-时间关系困难测量温度
比实际温度滞后3)转变产物多为混合组织，难以精确测量各相相对分数组织同时存在如：索氏体+马氏体+残余奥氏体等加热获得A
A1恒定连续T1T2T3冷却速度T4T5温度→转变点急急 急 急急冷冷 冷 冷冷转变结束特征点室温开始转变特
征点时间→金相硬度法测定连续冷却转变图的原理示意图冷速1冷速2冷速3冷速4温度/℃时间/s共析碳钢的CCT图共析钢CCT图
的分析PsP转变开始线有珠光体转变区PfP转变终了线温度/℃cc′–P转变中止线多一条珠光体转变中止线 K时间/s共析碳钢的CC
T图共析钢CCT图的分析珠光体(索氏体)转变开始转变中止(暂停)(未转变的部分）开始马氏体转变温度/℃时间/s共析碳钢的C
CT图CCT曲线与C曲线的比较共析碳钢奥氏体连续冷却转变图(实线)与等温转变图(虚线)用等温转变图定性判断连续冷却转变产物
由于CCT曲线测定困难许多钢至今没有准确的CCT曲线实际热处理中常参照C曲线来定性估计连续冷却转变过程共析钢奥氏体等温转变图在连续冷却时应用示意图用等温转变图定性判断连续冷却转变产物v1→P(珠光体)v2→S(索氏体)v3→T(托氏体)+M(马氏体)+A′(残余奥氏体)v临→M+A′v4→M+A′共析钢奥氏体等温转变图在连续冷却时应用示意图临界冷却速度v临=vC=vK奥氏体冷却时,中途不发生转变，而直接转变为马氏体组织的最小冷却速度得到全部马氏体组织(包括残余奥氏体)的最低冷却速度v临→M+A′ |
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