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主题：【分享】金属材料及热处理知识(十四)

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发表于：2008/10/23 21:40:03 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

5.3 钢在冷却时的转变
冷却是热处理更重要的工序，因为钢的常温力学性能与其冷却后的组织密切相关。钢在不同的冷却速度下可转变为不同的组织，包括平衡组织和非平衡组织。
5.3.1 过冷奥氏体的转变产物及转变过程
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的奥氏体
过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。随过冷度的不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变：珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。
一、珠光体转变
1.转变条件：过冷奥氏体在A1→550℃温度范围内转变为珠光体类型的组织；
2.转变产物：铁素体与渗碳体片层相间的机械混合组织，根据片层厚薄的不同，又可细分为：
珠光体(P)：形成温度A1～650 ℃，片层较厚，500倍光学显微镜下可辨，用符号P表示，组织如下图所示。　

索氏体(S)：形成温度为650～600℃，片层较薄，800-1000倍光学显微镜下可辨，用符号S表示，组织如下图所示。

托氏体(T)：形成温度为600～550℃，片层极薄，电子显微镜下可辨，用符号T表示，组织如下图所示。

这三种组织无本质区别，只是片层厚度不同，因此其界限也是相对的。片间距越小，钢的强度、硬度越高，同时塑性和韧性略有改善。

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2008/10/23 21:42:14 沙发管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

3.奥氏体转变为珠光体过程：

二、贝氏体转变
1.转变条件：过冷奥氏体在550℃～Ms（对于共析钢而言，Ms为230℃）温度范围内将转变为贝氏体型组织。
2.转变产物：Fe3C与含碳过饱和铁素体的两相机械混合物，根据贝氏体的组织形态不同，又分为：
上贝氏体转变：形成温度550～350 ℃，用符号（B上）来表示。在光镜下呈羽毛状，不连续的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。如下图所示。
上贝氏体性能特点：上贝氏体中铁素体片较宽，碳化物较粗，且分布不均匀，它的脆性较大，强度较低，基本上无实用价值。

下贝氏体转变：形成温度为350℃～Ms，用符号（B下）来表示。在光镜下呈竹叶状，细片状碳化物分布于铁素体针上，如下图所示。
下贝氏体性能特点：下贝氏体中碳化物细小，分布均匀，除有较高的强度和硬度外，还有良好的塑性和韧性，是生产上常用组织，因此获得下贝氏体组织是强化钢材的途径之一。

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2008/10/23 21:47:49 板凳管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

3.奥氏体转变为贝氏体过程：贝氏体转变也是形核和长大的过程，发生贝氏体转变时，首先在奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核，其含碳量介于奥氏体和渗碳体之间，为过饱和铁素体。
上贝氏体的形成过程（如下图所示）：当转变温度较高（550-350℃）时，条片状铁素体从奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成上贝氏体。

下贝氏体的形成过程（如下图所示）：当转变温度较低（350-230℃）时，铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成针状，由于碳原子扩散能力低，其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一定晶面上以断续碳化物小片的形式析出，形成下贝氏体。

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2008/10/23 21:50:01 马扎管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

三、马氏体转变
1）转变条件：温度区间低于Ms点，过冷奥氏体在该温度下不能在恒温下转变，而是以极大的过冷度连续冷却。
2）转变产物：碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。根据转变产物形态的不同，马氏体分为板条马氏体和针状马氏体。
板条马氏体：其立体形态为细长的扁棒状，在光镜下为一束束的细条状组织，每束内条与条之间尺寸大致相同并呈平行排列，一个奥氏体晶粒内可形成几个取向不同的马氏体束。在透射电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，因而又称为位错马氏体。

针状马氏体：其立体性态为双凸透镜性的片状，显微组织为针状。在透射电镜下观察表明，其亚结构主要是孪晶，因而又称为孪晶马氏体。
在一个奥氏体晶粒内，先形成的马氏体横穿整个晶粒，但不能穿过晶界和孪晶界，后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体，所以越是后形成的马氏体片越细小。原始奥氏体晶粒细，转变后的马氏体片也细。

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2008/10/23 21:51:29 地毯管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

马氏体的形态主要取决于其含碳量，如下图所示，当含碳量小于0.2%时，转变后的组织几乎全部是板条马氏体，而当含碳量大于1.0%时，则几乎全部是针状马氏体。含碳量在0.2%～1.0%时，为板条状和针状马氏体的混合物

3）马氏体的性能
高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳量增加，其硬度也随之提高，当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓，如下图所示。合金元素对马氏体的硬度影响不大。马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化，此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。马氏体强化是钢的主要强化手段之一，已广泛应用于工业生产中。