亚共析钢过共析钢从液体冷却到室温组织转变过程

1、珠光体类型转变

在A1——550℃之间等温时，过冷奥氏体转变成珠光体类型组织（即都是由F和Fe3C组成），而且等温温度越低，组织中F和Fe3C的层片间距越小，组织越细，力学性能越高。这些组织分别称为珠光体、索氏体和屈氏体，用符号P、S、T表示。其中S只有在1000倍的显微镜下才能分辨出其层片状形态；而T则只有在更高倍的电子显微镜下才能分辨出其层片状形态。

这个转变是一个扩散型相变，需要完成铁的晶格改组和碳原子的重新分布。

2、贝氏体转变

在550℃——Ms之间等温时，过冷奥氏体发生贝氏体转变。贝氏体是过饱和F和碳化物组成的机械混合物，用符号B表示。在550℃——350℃之间等温时，过冷奥氏体转变成上贝氏体（B上），呈黑色羽毛状，其中断续的碳化物分布在F片之间，这种上贝氏体力学性能较差，一般不用。在350℃——Ms之间等温时，过冷奥氏体转变成下贝氏体（B下），呈黑色针状或竹叶状，其中颗粒状碳化物分布在F片之上，这种下贝氏体具有较好的力学性能，应用广泛。

3、马氏体转变

1）定义

当等温温度低于Ms线时，过冷奥氏体将转变成马氏体。马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用符号M表示。

2）形态

马氏体按形态不同分为板条状马氏体和片状马氏体两种。板条状马氏体又称为低碳马氏体，在显微镜下呈一束束的板条状；片状马氏体又称为高碳马氏体，在显微镜下呈黑色针状，其立体形状为双凸透镜状。介于二者之间的为混合马氏体，如45钢淬火后的马氏体组织。

3）晶体结构

由于马氏体中固溶了过饱合的碳，所以其晶体结构由体心立方晶格变体心正方晶格，即高度C比宽度a大，C/a称为正方度，马氏体中的含碳量越多，正方度越大，组织转变应力越大，变形或开裂的危险也就越大。

另一个要注意的问题是，在钢的相和组织中马氏体的比容最大，而奥氏体的比容最小，所以当奥氏体转变成马氏体时，钢的体积增大。这也是造成应力的主要原因。

4）性能

马氏体是钢中最硬的组织，马氏体的硬度主要取决于其中的含碳量，与其它因素关系不大。但当含碳量增大到0.6%时，马氏体的硬度不再继续升高，大约为60-64HRC，如图.

马氏体的高硬度主要是由于固溶强化造成的，另外还有位错和孪晶的影响，奥氏体向马氏体转变造成的组织细化也是一个因素。

原来认为马氏体是一个脆性相，但近年的研究发现，低碳板条马氏体有较好的塑性和韧性，因此常用低碳钢直接淬火得到以马氏体代替渗碳淬火。

高碳马氏体仍然是脆性较大的相。

5）转变特点

这里主要注意两个问题。

首先，马氏体是在一个温度范围（Ms——Mf）内进行的，需要连续冷却，也就是说它不是一个等温转变。

其次，马氏体转变具有不完全性，最后总有一部分奥氏体残留下来。原因是部分钢的Mf低于室温，所以残余奥氏体的数量与Ms、Mf有关，而Ms、Mf又与钢的成分有关，含碳量和合金元素量越多，Ms、Mf越低，残余奥氏体量越多亚共析钢和过共析钢的等温C曲线

首先，这两种的等温C曲线与共析钢相比，多一条先共析转变线。亚共析钢是铁素体转变线，过共析钢是渗碳体转变线。

其次，这两种钢的等温C曲线的位置比共析钢靠左，也就是说过冷奥氏体的稳定性较差。

最后，先共析产物的数量与等温温度有关系，等温温度越低，先共析产物越少，有可能出现伪共析组织。

从液态降温，首先发生液体向高温铁素体的转变，L→δ继续降温，高温铁素体与液态金属发生包晶反应，δ+L→γ继续降温，残留液态金属向奥氏体转变，L→γ继续降温至Ac3温度，奥氏体开始发生珠光体转变，γ→P+F继续降温至Ac1温度，残留奥氏体完成珠光体转变，γ→P+F至Ac1以下继续降温，不再有组织结构的改变，只是珠光体晶粒的生长