新浪博客

钢在冷却时的组织转变（—）

2006-08-01 16:53阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1247201277



同一种钢加热到奥氏体状态后，由于尔后的冷却速度不一样，奥氏体转变成的组织不一样，因而所得的性能也不一样。研究奥氏体冷却转变常用等温冷却转变曲线，即TTT曲线（过冷奥氏体在一定温度下随时间变化组织转变情况）及连续冷却转变曲线，即CCT曲线（过冷奥氏体依冷却速度变化组织转变情况）。TTT曲线是选择热处理冷却制度的参考，CCT曲线更能反映热处理冷却状况，作为选择热处理冷却制度的依据。
一、珠光体转变及其组织
1．珠光体组织
在温度A1以下至 550℃左右的温度范围内，过冷奥氏体转变产物是珠光体，即形成铁素体与渗碳体两相组成的相间排列的层片状的机械混和物组织（见图6-3），所以这种类型的转变又叫珠光体转变。
钢在冷却时的组织转变（—）
图6－3 珠光体组织
在珠光体转变中，由A1以下温度依次降到鼻尖的550℃左右，层片状组织的片间距离依次减小。根据片层的厚薄不同，这类组织又可细分为三种。
第一种是珠光体，其形成温度为A1～650℃，片层较厚，一般在500倍的光学显微镜下即可分辨。用符号“P”表示。
第二种是索氏体，其形成温度为650℃～600℃，片层较薄，一般在800～1000倍光学显微镜下才可分辨。用符号“S”表示。
第三种是屈氏体，其形成温度为600℃～550℃，片层极薄，只有在电子显微镜下才能分辨。用符号“T”表示。
实际上，这三种组织都是珠光体，其差别只是珠光体组织的“片间距”大小，形成温度越低，片间距越小。这个“片间距”越小，组织的硬度越高，屈氏体的硬度高于索氏体，远高于粗珠光体。
2．珠光体转变过程
奥氏体转变为珠光体的过程也是形核和长大的过程。如图6-4所示，当奥氏体过冷到A1以下时，首先在奥氏体晶界上产生渗碳体晶核，通过原子扩散，渗碳体依靠其周围奥氏体不断地供应碳原子而长大。同时，由于渗碳体周围奥氏体含碳量不断降低，从而为铁素体形核创造了条件，使这部分奥氏体转变为铁素体。由于铁素体溶碳能力低（<0.0218%C），所以又将过剩的碳排挤到相邻的奥氏体中，使相邻奥氏体含碳量增高，这又为产生新的渗碳体创造了条件。如此反复进行，奥氏体最终全部转变为铁素体和渗碳体片层相间的珠光体组织。
钢在冷却时的组织转变（—）
图6-4 珠光体转变过程示意图
珠光体转变是一种扩散型转变，即铁原子和碳原子均进行扩散。
二、贝氏体转变及其组织
1．贝氏体组织
过冷奥氏体在550℃～Ms（马氏体转变开始温度）的转变称为中温转变，其转变产物为贝氏体型，所以也叫贝氏体转变。贝氏体用符号“B”表示，它仍是由铁素体与渗碳体组成的机械混和物，但其形貌与渗碳体的分布与珠光体型不同，硬度也比珠光体型的高。
根据贝氏体的组织形态和形成温度区间的不同又可将其划分为上贝氏体（B上）与下贝氏体（B下）。上贝氏体的形成温度为550℃～350℃，它的硬度比同样成份的下贝氏体低，韧性也比下贝氏体差，所以上贝氏体的机械性能很差，脆性很大，强度很低，基本上没有实用价值。下贝氏体的形成温度为350℃～Ms，它有较高的强度和硬度，还有良好的塑性和韧性，具有较优良的综合机械性能，是生产上常用的组织。获得下贝氏体组织是强化钢材的途径之一。下贝氏体的组织特征见图6-5，贝氏体的性能特征见表6-2。
钢在冷却时的组织转变（—）
图6-5 下贝氏体的显微组织
2．贝氏体的转变过程
在中温区发生奥氏体转变时，由于温度较低，铁原子扩散困难，只能以共格切变的方式来完成原子的迁移，而碳原子则有一定的扩散能力，可以通过短程扩散来完成原子迁移，所以贝氏体转变属于半扩散型相变。在贝氏体转变中，存在着两个过程，一是铁原子的共格切变，二是碳原子的短程扩散。
当温度较高（550℃～350℃）时，条状或片状铁素体从奥氏体晶界开始向晶内以同样方向平行生长。随着铁素体的伸长和变宽，其中的碳原子向条间的奥氏体中富集，最后在铁素体条之间析出渗碳体短棒，奥氏体消失，形成上贝氏体。

钢在冷却时的组织转变（—）

当温度较低（350℃～Ms）时，碳原子扩散能力低，铁素体在奥氏体的晶界或晶内的某些晶面上长成针状。尽管最初形成的铁素体固溶碳原子较多，但碳原子不能长程迁移，因而不能逾越铁素体片的范围，只能在铁素体内一定的晶面上以断续碳化物小片的形式析出，从而形成下贝氏体。

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享