第二节过冷奥氏体转变图

要解决的两个核心问题！

⭐问题1：加热获得奥氏体后再冷却，奥氏体的转变规律是什么？转变得到的组织产物是什么，性能特点是什么？

⭐问题2 ：两种冷却方式对过冷奥氏体转变产物有何影响？

要知道的最基本的概念：冷却方式与过冷奥氏体

⭐冷却方式：

①在A1以下的某个温度保温，称为等温转变

②连续冷却到室温，称为连续冷却转变

⭐过冷奥氏体

把在727℃（临界温度）以下尚未发生转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体。

⭐过冷奥氏体等温转变图

等温转变图（TTT图)如何建立？——通过实验确立！

（1）备样：准备待测合金试样若干，分为多组一组多个，每组对应接下去等温转变时不同的温度

（2）加热：加热到A1(800℃）保温一定时间得到成分均匀的奥氏体
（3）等温转变+速冷：将这些试样迅速放入A₁温度以下的恒温炉子中（比如700、650、600、550、500、450℃……）保温，同时记录时间， 每隔一定时间取出某一组的一块试样，立即淬入水中。
（4）后测量其硬度并在显微镜下观察其组织，判断转变情况。确定某个恒温下过冷奥氏体开始转变的时间和转变结束的时间。

（5）将找出的各个等温温度下的转变开始时间和转变终了时间画在 “温度-时间” 的坐标系中，将所有的转变开始点和转变终了点分别连接起来，便形成了奥氏体转变开始线和转变终了线。

如图所示。这种描绘奥氏体等温转变时温度-时间-转变三者之间关系的曲线，称为奥氏体等温转变图。由于其形状类似 “C” 字，故曾称为 “C 曲线”。

⭐等温转变图的基本概念与特点：

孕育期：过冷奥氏体开始转变生成珠光体对应的时间。

鼻温：最短孕育期对应的温度。

（1）过冷奥氏体等温转变特点：孕育期和转变速度随着温度的改变而变化。

①在560℃孕育期最短，转变速度最快。

②在 A1 ～ 560^℃ 之间，随等温温度降低，过冷度增加，相变驱动力增大，孕育期缩短，转变速度变快。

③在 560^℃ ～ Ms 之间，随等温温度降低，虽然过冷度增加使相变驱动力增大，但此时原子活动能力显著减小（材科基内容：扩散激活能大大提高），因而孕育期增长，转变速度变慢。

（2）转变类型随等温温度而变化！！！

A₁ ～ 560℃ 之间为珠光体转变； 560^℃ ～ Ms 之间为贝氏体转变；Ms～ Mf 之间为马氏体转变。 Ms 为马氏体转变开始温度， Mf 为马氏体转变终了温度（它们与冷却速度无关，所以在奥氏体等温转变图上是水平线）

⭐过冷奥氏体等温转变类型及其产物——每段温度进一步细化！！！⭐

1.珠光体转变（727～560℃ 可分三种）

727～650℃ 珠光体(P) — 粗片状铁素体与渗碳体交替排列的混合物。
650～600℃ 索氏体(S) — 细片状铁素体与渗碳体交替排列的混合物。
600～560℃ 托氏体(T) — 极细片状铁素体与渗碳体交替排列的混合物。

⭐等温温度越低，转变速度越快，珠光体片层越细⭐

⭐珠光体片层越细，其强度、硬度越高，同时塑性、韧性也有所增加⭐

2.贝氏体型转变（560^℃ ～Ms 可分两种）

贝氏体( B ) —过饱和铁素体与渗碳体组成的混合物.

560～350℃ 上贝氏体（B上）

相互平行的过饱和铁素体片与分布在片间的断续细小渗碳体组成的羽毛状混合物.

350 ℃ ～Ms 下贝氏体(B下)

针叶状的过饱和铁素体与分布在其中的极细小的渗碳体粒子组成的混合物．

上贝氏体组织脆性大，塑性差，力学性能差。硬度高（40-45HRC）.
下贝氏体强度高（50-60HRC），铁素体针叶细小，塑性好。

上贝氏体和下贝氏体哪个有工程应用价值?——下贝氏体

3.马氏体转变（M_s—M_f共可分为两种）

马氏体( M ) — 碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

高碳马氏体( Wc>1.0%) 片(或针)状，低碳马氏体 (Wc<0.25%) 板条状。
马氏体的形态取决于含碳量！！！

马氏体转变规律
1）孕育期极短，速率极快，无法测出孕育期；
2）过冷奥氏体低于Ms时发生马氏体形核和长大，转变量随温度持续降低进行；
3）马氏体转变带来体积膨胀，而且一般情况下Mf低于室温，因此马氏体转变结束总有残余奥氏体（γ'或者A'）

由于马氏体转变温度低，转变速度快，只发生铁素体的晶体结构转变，而碳原子来不及重新分布（材科基：溶质再分配来不及），被迫保留在马氏体中，其碳的质量分数与母相奥氏体相同，因此马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体，具有体心正方结构。大量碳原子的过饱和造成原子排列发生畸变，产生较大内应力，因此马氏体具有高的硬度和强度。马氏体中碳的质量分数越高，其硬度和强度越高，但脆性越大，必须进行回火后才能使用。