金屬性與熱處理PPT（董世柱）課件 9.鋼的熱處理原理

第九章鋼的熱處理原理沈陽(yáng)大學(xué)董世柱’

第九章鋼的熱處理原理改善鋼的性能，主要有兩條途徑：一是合金化，這是下幾章研究的內(nèi)容；二是熱處理，這是本章要研究的內(nèi)容?！?/p>

9-1概述1、熱處理是將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在該溫度下保持一段時(shí)間，然后以一定的速度冷卻下來(lái)，讓其獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的一種熱加工工藝。

一、熱處理的作用

第九章鋼的熱處理原理為簡(jiǎn)明表示熱處理的基本工藝過(guò)程，通常用溫度—時(shí)間坐標(biāo)繪出熱處理工藝曲線。

熱處理三大要素：加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度

第九章鋼的熱處理原理熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用。在機(jī)床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過(guò)熱處理。在汽車(chē)、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(dá)70-80%。模具、滾動(dòng)軸承100%需經(jīng)過(guò)熱處理。總之，重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。

第九章鋼的熱處理原理2、熱處理特點(diǎn):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)是只通過(guò)改變工件的組織來(lái)改變性能，而不改變其形狀。

鑄造軋制3、熱處理適用范圍:只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理強(qiáng)化。

第九章鋼的熱處理原理4、熱處理分類(lèi)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、介質(zhì)等參數(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

第九章鋼的熱處理原理根據(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(lèi)如下：其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等第九章鋼的熱處理原理5、預(yù)備熱處理與最終熱處理預(yù)備熱處理—為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。最終熱處理—賦予工件所要求的使用性能的熱處理。預(yù)備熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線時(shí)間溫度/℃

第九章鋼的熱處理原理二、熱處理與相圖（臨界溫度與實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度）鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用A1、A3、Acm表示.實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在著過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，因此將鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示;冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm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(cè)中的數(shù)據(jù)是以30-50℃/h的速度加熱或冷卻時(shí)測(cè)得的.

第九章鋼的熱處理原理表9-1實(shí)際加熱和冷卻時(shí)臨界轉(zhuǎn)變溫度的符號(hào)及涵義符號(hào)涵義Ac1Ac3AccmAr1Ar3Arcm加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度加熱時(shí)先共析鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度加熱時(shí)二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度冷卻時(shí)奧氏體開(kāi)始析出先共析鐵素體的溫度冷卻時(shí)奧氏體開(kāi)始析出二次滲碳體的溫度

第九章鋼的熱處理原理三、固態(tài)相變的特點(diǎn)(一)相變阻力大固態(tài)相變時(shí)，系統(tǒng)總的自由能變化為：式中，ω表示相變所引起的單位體積的應(yīng)變能，ω與線應(yīng)變?chǔ)诺钠椒郊皬椥阅Ａ縀成正比，σ為表面能，ΔGV單位體積自由能差。

(二)新相晶核與母相之間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系固態(tài)相變時(shí)，為了減小新、舊兩相之間的界面能，新相與母相晶體之間往往存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系。例如在一定溫度下γ-Fe轉(zhuǎn)變?yōu)棣?Fe時(shí)，新相α和母相γ就存在如下晶體學(xué)位向關(guān)系：{110}α∥{111}γ，<111>α∥<110>γ。

第九章鋼的熱處理原理(三)母相晶體缺陷對(duì)相變起促進(jìn)作用固態(tài)相變時(shí)，母相中各種晶體缺陷，如晶界，相界、位錯(cuò)，空位等各種點(diǎn)，線、面缺陷對(duì)相變有明顯的促進(jìn)作用。母相晶粒越細(xì)，晶界越多，晶內(nèi)缺陷越多，則轉(zhuǎn)變速度越快。(四)易于出現(xiàn)過(guò)渡相固態(tài)相變的另一特征是易于出現(xiàn)過(guò)渡相。過(guò)渡相是一種亞穩(wěn)定相，其成分和結(jié)構(gòu)界于新相和母相之間。四、固態(tài)相變的類(lèi)型固態(tài)相變分可為三類(lèi)：擴(kuò)散型相變、非擴(kuò)散型相變、半擴(kuò)散型相變。

第九章鋼的熱處理原理§

9-2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點(diǎn)以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。

一、共析鋼奧氏體的形成過(guò)程奧氏體化也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，分為四步。鋼坯加熱

第九章鋼的熱處理原理第一步奧氏體晶核形成：首先在與Fe3C相界形核。第二步奧氏體晶核長(zhǎng)大：晶核通過(guò)碳原子的擴(kuò)散向和Fe3C方向長(zhǎng)大。第三步殘余Fe3C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Fe3C隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。

第九章鋼的熱處理原理第四步奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。溫度，℃共析鋼奧氏體化曲線（875℃退火）

第九章鋼的熱處理原理共析鋼奧氏體化過(guò)程

第九章鋼的熱處理原理亞共析鋼和過(guò)共析鋼的奧氏體化過(guò)程與共析鋼基本相同。但由于先共析或二次Fe3C的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上。

第九章鋼的熱處理原理二、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響因素1、奧氏體晶粒長(zhǎng)大奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度稱起始晶粒度,此時(shí)晶粒細(xì)小均勻。隨加熱溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，奧氏體晶粒將進(jìn)一步長(zhǎng)大，這也是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程。奧氏體晶粒長(zhǎng)大過(guò)程與再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大過(guò)程相同。

第九章鋼的熱處理原理在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱實(shí)際晶粒度。加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向稱本質(zhì)晶粒度。通常將鋼加熱到94010℃奧氏體化后，設(shè)法把奧氏體晶粒保留到室

溫來(lái)判斷。

晶粒度為1-4級(jí)的是本質(zhì)粗晶粒鋼,5-8級(jí)的是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。前者晶粒長(zhǎng)大傾向大，后者晶粒長(zhǎng)大傾向小。

第九章鋼的熱處理原理2、影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素⑴加熱溫度和保溫時(shí)間:加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng),晶粒粗大.⑵加熱速度:加熱速度越快,過(guò)熱度越大,形核率越高,晶粒越細(xì)。⑶合金元素：阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素:Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。析出顆粒對(duì)黃銅晶界的釘扎Nb/%奧氏體晶粒尺寸/μmNb、Ti對(duì)奧氏體晶粒的影響

第九章鋼的熱處理原理促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：Mn、P、C、N。⑷原始組織:平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細(xì)晶粒。奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問(wèn)題之一。箱式可控氣氛多用爐真空熱處理爐

第九章鋼的熱處理原理§

9-2鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變冷卻是熱處理更重要的工序。一、概述處于臨界點(diǎn)A1以下的奧氏體稱過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過(guò)冷度不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類(lèi)型轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)以共析鋼為例說(shuō)明：

第九章鋼的熱處理原理過(guò)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。

兩種冷卻方式示意圖1——等溫冷卻2——連續(xù)冷卻

第九章鋼的熱處理原理㈠共析鋼過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)A1以下在各不同溫度下的保溫過(guò)程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線.又稱C曲線、S曲線或TTT曲線。(Time-Temperature-Transformationdiagram)二、過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖

第九章鋼的熱處理原理1、C曲線的建立以共析鋼為例：⑴取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化.⑵將試樣分組淬入低于A1點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中,隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。

第九章鋼的熱處理原理⑶測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。⑷將各溫度下轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度—時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開(kāi)始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。

第九章鋼的熱處理原理A1-Ms間及轉(zhuǎn)變開(kāi)始線以左的區(qū)域?yàn)檫^(guò)冷奧氏體區(qū)。轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。時(shí)間溫度A1MSMfA過(guò)冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體

第九章鋼的熱處理原理5506502s10s5s2s5s10s30s40s

第九章鋼的熱處理原理2、C曲線的分析⑴轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期。孕育期越小，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性越小.孕育期最小處稱C曲線的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550℃。

第九章鋼的熱處理原理在鼻尖以上,溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小.在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。⑵C曲線明確表示了過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。

第九章鋼的熱處理原理三、影響C曲線的因素⑴成分的影響①含碳量的影響：共析鋼的過(guò)冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。Ms與Mf點(diǎn)隨含碳量增加而下降。與共析鋼相比，亞共析鋼和過(guò)共析鋼C曲線的上部各多一條先共析相的析出線。

第九章鋼的熱處理原理②合金元素的影響除Co外,凡溶入奧氏體的合金元素都使C曲線右移。除Co和Al外,所有合金元素都使Ms與Mf點(diǎn)下降。Cr對(duì)C曲線的影響

第九章鋼的熱處理原理⑵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(zhǎng)，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。使用C曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響。

推桿式電阻爐

第九章鋼的熱處理原理㈡過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformationdiagram)曲線，是通過(guò)測(cè)定不同冷速下過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼CCT曲線過(guò)共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線

第九章鋼的熱處理原理1、共析鋼的CCT曲線共析鋼的CCT曲線沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。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，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。Vk’Vk共析鋼的CCT曲線

第九章鋼的熱處理原理圖中的Vk

為CCT曲線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度.Vk’為T(mén)TT曲線的臨界冷卻速度.

Vk’1.5Vk

。Vk’Vk時(shí)間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線完全退火正火等溫轉(zhuǎn)變曲線油淬水淬M+A’M+T+A’SP200100

第九章鋼的熱處理原理CCT曲線位于TTT曲線右下方。CCT曲線獲得困難，TTT曲線容易測(cè)得。可用TTT曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在C曲線上，依其與C曲線交點(diǎn)的位置來(lái)說(shuō)明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物.

用TTT曲線定性說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變爐冷空冷油冷水冷PST+M+A’M+A’P均勻A細(xì)AP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’M+A’淬火(水冷)A1MSMf時(shí)間650℃600℃550℃

第九章鋼的熱處理原理45鋼850℃油冷組織M+T

第九章鋼的熱處理原理2、過(guò)共析鋼CCT曲線也無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū),但比共析鋼CCT曲線多一條A→Fe3C轉(zhuǎn)變開(kāi)始線。由于Fe3C的析出,奧氏體中含碳量下降,因而Ms線右端升高.3、亞共析鋼CCT曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多A→F開(kāi)始線,F析出使A含碳量升高,因而Ms線右端下降.

過(guò)共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線

第九章鋼的熱處理原理四、珠光體轉(zhuǎn)變1、珠光體的組織形態(tài)及性能過(guò)冷奧氏體在A1到550℃間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類(lèi)型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物，根據(jù)片層厚薄不同,又細(xì)分為珠光體、索氏體和托氏體。珠光體索氏體托氏體

第九章鋼的熱處理原理（1）珠光體轉(zhuǎn)變形成溫度為A1-650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號(hào)P表示.光鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心菜

第九章鋼的熱處理原理（2）索氏體電鏡形貌光鏡形貌形成溫度為650-600℃,片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號(hào)S表示。

第九章鋼的熱處理原理（3）托氏體形成溫度為600-550℃，片層極薄，電鏡下可辨，用符號(hào)T表示。電鏡形貌光鏡形貌

第九章鋼的熱處理原理珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無(wú)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(duì)的。片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。

片間距bHRC

第九章鋼的熱處理原理2、珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長(zhǎng)大過(guò)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(zhǎng)大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。

第九章鋼的熱處理原理珠光體轉(zhuǎn)變

第九章鋼的熱處理原理珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程

第九章鋼的熱處理原理珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程觀察

第九章鋼的熱處理原理五、馬氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過(guò)冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類(lèi)型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。（一）馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體稱馬氏體，用M表示。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.馬氏體組織

第九章鋼的熱處理原理馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c）軸比c/a稱馬氏體的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸變?cè)絿?yán)重。當(dāng)＜0.25%C時(shí)，c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格.

第九章鋼的熱處理原理（二）馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類(lèi)。⑴板條馬氏體立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。光鏡下電鏡下

第九章鋼的熱處理原理每束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列，一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯(cuò)，=1012/cm2,又稱位錯(cuò)馬氏體。SEMTEM

第九章鋼的熱處理原理⑵針片狀馬氏體立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針片狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下光鏡下

第九章鋼的熱處理原理⑶馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量C%小于0.2%時(shí)，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%C時(shí)幾乎全部是針狀馬氏體.C%在0.2~1.0%之間為板條與針狀的混合組織。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1..2%C第九章鋼的熱處理原理先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過(guò)晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過(guò)先形成的馬氏體片，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)變后的馬氏體片也細(xì)。當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無(wú)法分辨時(shí)，該馬氏體稱隱晶馬氏體.45鋼正常淬火組織

第九章鋼的熱處理原理馬氏體轉(zhuǎn)變觀察

第九章鋼的熱處理原理（三）馬氏體的性能高硬度是馬氏體性能的主要特點(diǎn)。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。合金元素對(duì)馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%

第九章鋼的熱處理原理馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過(guò)飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.針狀馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌

第九章鋼的熱處理原理（四）馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。其主要特點(diǎn)是：⑴無(wú)擴(kuò)散性鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。

第九章鋼的熱處理原理⑵共格切變性由于無(wú)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)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。

馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸

第九章鋼的熱處理原理⑶降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始的溫度稱上馬氏體點(diǎn)，用Ms表示.馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn)，用Mf表示.只要溫度達(dá)到Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在Ms以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。MfMsM(50%)M(90%)

第九章鋼的熱處理原理⑷高速長(zhǎng)大馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大。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。’⑸轉(zhuǎn)變不完全即使冷卻到Mf點(diǎn)，也不可能獲得100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來(lái)，稱殘余奧氏體，用A’或’表示。

第九章鋼的熱處理原理Ms、Mf與冷速無(wú)關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。馬氏體轉(zhuǎn)變后，A’量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達(dá)0.5%后，A’量才顯著。含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響含碳量對(duì)殘余奧氏體量的影響

第九章鋼的熱處理原理過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）

轉(zhuǎn)變類(lèi)型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度，℃轉(zhuǎn)變機(jī)制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1~650擴(kuò)散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650~600細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600~550極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550~350半擴(kuò)散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過(guò)飽和F條之間40-50等溫處理B下350~MS竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于過(guò)飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS~Mf無(wú)擴(kuò)散型針狀60-65淬火M*板條MS~Mf板條狀50淬火

第九章鋼的熱處理原理㈡貝氏體轉(zhuǎn)變1、貝氏體的組織形態(tài)及性能過(guò)冷奧氏體在550℃-230℃(Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類(lèi)型組織，貝氏體用符號(hào)B表示。根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下).上貝氏體下貝氏體

第九章鋼的熱處理原理⑴上貝氏體形成溫度為550-350℃。在光鏡下呈羽毛狀.在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自?shī)W氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的鐵素體條之間。光鏡下電鏡下

第九章鋼的熱處理原理⑵下貝氏體形成溫度為350℃-Ms。在光鏡下呈竹葉狀。光鏡下電鏡下在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈55-60o角。

第九章鋼的熱處理原理上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無(wú)實(shí)用價(jià)值。下貝氏體除了強(qiáng)度、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。

上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體

第九章鋼的熱處理原理2、貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí),首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為過(guò)飽和鐵素體。

第九章鋼的熱處理原理當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350℃)時(shí)，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，隨鐵素體條伸長(zhǎng)和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成B上。上貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程

第九章鋼的熱處理原理上貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程觀察

第九章鋼的熱處理原理當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350-230℃)時(shí)，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長(zhǎng)成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體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)變貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散，晶格類(lèi)型改變是通過(guò)切變實(shí)現(xiàn)的。

第九章鋼的熱處理原理§9-4鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個(gè)階段變化。

網(wǎng)帶式回火電爐

第九章鋼的熱處理原理㈠回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變1、馬氏體的分解100℃回火時(shí)，鋼的組織無(wú)變化。100-200℃加熱時(shí)，馬氏體將發(fā)生分解,從馬氏體中析出-碳化物(-FeXC)，使馬氏體過(guò)飽和度降低。析出的碳化物以細(xì)片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，用M回表示。透射電鏡下的回火馬氏體形貌

第九章鋼的熱處理原理在光鏡下M回為黑色，A’為白色。0.2%C時(shí)，不析出碳化物。只發(fā)生碳在位錯(cuò)附近的偏聚。2、殘余奧氏體分解回火馬氏體200-300℃時(shí),由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降,Ms上升，A’分解為-碳化物和過(guò)飽和鐵素體，即M回。

第九章鋼的熱處理原理3、-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C發(fā)生于250-400℃，此時(shí)，-碳化物溶解于F中，并從鐵素體中析出Fe3C。到350℃,馬氏體含碳量降到鐵素體平衡成分,

內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C