钢热处理钢在冷却时候的转变教学PPT.ppt
4、马氏体转变 当奥氏体过冷到Ms线以下，将转变为马氏体类型组织。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。马氏体的晶体结构 碳在-Fe中的过饱和固溶体称马氏体，用M表示。马氏体转变时，奥氏体中所含的碳全部保留到马氏体中。,4.3 钢在冷却时的转变,马氏体具有体心正方晶格（a=bc）轴比c/a 称马氏体的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸变越严重。当0.25%C时，c/a=1，马氏体为体心立方晶格。,4.3 钢在冷却时的转变,马氏体的形态 马氏体的形态分板条和针状两类。板条马氏体 立体形态为细长的扁棒状。在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。,4.3 钢在冷却时的转变,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。在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，=1012/cm2，又称位错马氏体。,4.3 钢在冷却时的转变,针状马氏体 立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶马氏体。,电镜下,光镜下,4.3 钢在冷却时的转变,马氏体的形态主要取决于其含碳量 C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。C%大于1.0%时，组织几乎全部是针状马氏体。C%在0.21.0%之间，为板条与针状的混合组织。,4.3 钢在冷却时的转变,45钢正常淬火组织,先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒，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片，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。当最大马氏体片细到光镜下无法分辨时，该马氏体称隐晶马氏体。,4.3 钢在冷却时的转变,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，其硬度随之增加。,当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。合金元素对马氏体硬度的影响不大。,4.3 钢在冷却时的转变,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。马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性。,4.3 钢在冷却时的转变,马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其特点：无扩散性,铁和碳原子都不扩散，因而马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量完全相同。,4.3 钢在冷却时的转变,共格切变性 由于无扩散，晶格转变是以切变机制进行的。使切变部分的形状和体积发生变化，引起相邻的奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产生浮凸现象。,4.3 钢在冷却时的转变,降温形成 马氏体转变开始温度称上马氏体点，用Ms表示。马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf表示。只要温度达到Ms以下即发生马氏体转变。在Ms温度以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转变停止。,4.3 钢在冷却时的转变,高速长大 马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹。转变不完全 即使冷却到Mf点，也不可能获得100%的马氏体，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，称残余奥氏体，用A或表示。,4.3 钢在冷却时的转变,Ms、Mf 与冷速无关，主要取决于奥氏体中的合金元素含量（包括碳含量）。马氏体转变后，A量随含碳量的增加而增加，当含碳量达0.5%后，A量才显著。,4.3 钢在冷却时的转变,过冷奥氏体转变产物（共析钢）,5、过冷奥氏体的等温转变图 表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。又称C曲线、S曲线或TTT曲线。Time-Temperature-Transformation diagram,4.3 钢在冷却时的转变,C曲线的建立 以共析钢为例：取一批小试样并进行奥氏体化.将试样分组淬入低于A1点的不同温度的盐浴中，隔一定时间取一试样淬入水中。,4.3 钢在冷却时的转变,测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度时间坐标中，并分别连线。转变开始点的连线称转变开始线。转变终了点的连线称转变终了线。,4.3 钢在冷却时的转变,A1-Ms 间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。转变终了线以右及Mf以下为转变产物区。两线之间及Ms与Mf之间为转变区。,4.3 钢在冷却时的转变,C曲线的分析 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳素钢鼻尖处的温度为550。,4.3 钢在冷却时的转变,在鼻尖以上,温度较高，相变驱动力小。在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。C曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产物。,4.3 钢在冷却时的转变,影响C曲线的因素 含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。Ms与Mf 点随含碳量增加而下降。与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部各多一条先共析相的析出线。,4.3 钢在冷却时的转变,合金元素的影响除Co外,凡溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移。除Co和Al外，所有合金元素都使Ms与Mf点下降。,4.3 钢在冷却时的转变,奥氏体化条件的影响 奥氏体化温度提高和保温时间延长，使奥氏体成分均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少，增加了过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。使用C曲线时，应注意奥氏体化条件及晶粒度的影响。,4.3 钢在冷却时的转变,6、过冷奥氏体连续冷却转变图 过冷奥氏体连续冷却转变图又称CCT曲线。(Continuous-Cooling-Transformation diagram)是通过测定不同冷速下，过冷奥氏体的转变量获得的。,4.3 钢在冷却时的转变,共析钢的CCT曲线 共析钢的 CCT曲线没有贝氏体转变区，在珠光体转变区之下多了一条转变中止线。当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转变中止，余下的奥氏体一直保持到Ms以下转变为马氏体。,4.3 钢在冷却时的转变,图中的Vk 为 CCT曲线的临界冷却速度，即获得全部马氏体组织时最小冷却速度。Vk 为TTT曲线的临界冷却速度。Vk 1.5 Vk,4.3 钢在冷却时的转变,CCT曲线位于TTT曲线的右下方。CCT曲线获得困难，TTT曲线容易测得。可用 TTT曲线定性说明连续冷却时的组织转变情况。方法是将连续冷却曲线绘在C 曲线上，依其与C 曲线交点的位置来说明最终转变产物。,4.3 钢在冷却时的转变,4.3 钢在冷却时的转变,4.3 钢在冷却时的转变,45钢850油冷组织,过共析钢CCT曲线也无贝氏体转变区,但比共析钢CCT曲线多一条AFe3C转变开始线。由于Fe3C的析出,奥氏体中含碳量下降,因而Ms线右端升高。亚共析钢CCT 曲线有贝氏体转变区，还多AF开始线,F析出使A含碳量升高,因而Ms线右端下降。,4.3 钢在冷却时的转变,
