第5章 钢的热处理原理
教学提示：本章主要阐明钢在加热或冷却过程中的相变规律。热处理的实质是把金属材料在固态下加热到预定的温度，保温预定的时间，然后以预定的方式冷却下来，通过这样一个工艺过程，改变金属材料内部的组织结构，从而使工件的性能发生预期的变化。热处理的目的在于改变工件的性能，即改善金属材料的工艺性能，提高金属材料的使用性能。
金属材料在热处理过程中，会发生一系列的组织变化，这些转变具有严格的规律性。金属材料中组织转变的规律，就是热处理的原理。
教学要求：了解钢加热时奥氏体化的基本过程；理解过冷奥氏体等温冷却和连续冷却曲线的物理意义；熟悉影响C曲线形状和位置的因素，以及C曲线在热处理生产中的实际应用；掌握过冷奥氏体转变产物(珠光体g99g3404氏体g99g3033氏体g99g2548氏体g99g893氏体)的组织g3467g1316
和性能g3467g1316。
热处理(heat treatment)是一种重要的金属加工工艺，它主要是把金属材料在固态下加热、保温、冷却，以改变其组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。
热处理的主要目的是为了改善金属材料的性能，即改善钢的工艺性能和提高钢的机械性能和使用性能。
通过热处理可以改善金属材料的性能，所以绝大多数机械零件都要经过热处理以提高产品的质量、延长使用寿命。据统计，拖拉机、汽车零件的 70%～80%需要进行热处理；
各种刀具、量具和模具100%要进行热处理。如果将原材料在加工过程中采用的预备热处理包括进去，可以说所有的机械零件都要机械热处理。由此可见，热处理在机械工业中占有重要地位。
要了解各种热处理对钢组织与性能的影响，必须研究钢在加热和冷却过程中的相变规律。下面分g2047g1183g13473钢在加热g2462冷却过程中组织g17728变规律。
5.1 钢在加热时的转变
钢的热处理，一g14336都必须g1820将钢加热g14279g1032g11040温g5242以g990，获得g3897g8675g1319组织，g9994g2530g1889以g17878
g5415g7053g5347(g6122g17907g5242)冷却，以获得所需要的组织和性能。通g5132把钢加热获得g3897g8675g1319的g17728变过程
g12228为g3897g8675g1319g2282过程。
5.1.1 转变温度
在 Fe-Fe
3
C 相g3282中，g1861g7524钢在加热和冷却过程中经过 PSK g13459(A
1
)g7114，g2469g10995g10676g1821g1319与g3897
g8675g1319g1055g19400的相g1126g17728变，g1134g1861g7524钢经过GSg13459(A
3
)g7114，g2469g10995g19093g13044g1319与g3897g8675g1319g1055g19400的相g1126g17728变，
过g1861g7524钢经过ESg13459(A
cm
)g7114，g2469g10995g9195g11911g1319与g3897g8675g1319g1055g19400的相g1126g17728变。A
1
、A
3
、A
cm
为钢在g5191
g15925g7477件下的g1032g11040g9869。在g4466g19481热处理g10995产过程中，加热和冷却g993可能g7509其g13543g5942，g3252此g990g17860g17728
第5章 钢的热处理原理
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变g5460g5460g1262产g10995g993g2528程g5242的g9394g2530g10628g16949。g4466g19481g17728变温g5242与g5191g15925g1032g11040温g5242g1055g5058g12228为过热g5242(加热g7114)
g6122过冷g5242(冷却g7114)。过热g5242g6122过冷g5242g19555加热g6122冷却g17907g5242的g3698大而g3698大。通g5132把加热g7114的g1032
g11040温g5242加g8892下g7643g256cg257，如A
c1
、A
c3
、A
ccm
，而把冷却g7114的g1032g11040温g5242加g8892下g7643g256rg257，如A
r1
、
A
r3
、A
rcm
，如g32825.1所g12046。g3
g3
图5.1 加热和冷却速度(0.125℃/min)对临界转变温度的影响
5.1.2 奥氏体的形成
以g1861g7524钢为g1375说g7138g3897g8675g1319的g5430g6116过程。g1861g7524钢在g4472温g7114，其g5191g15925组织为g2345一g10676g1821g1319，
是由g2559g11911g7509g5506的具有g1319g5527g12447g7053g7242g7696的g19093g13044g1319和g2559g11911量g5468高的具有g3809g7446g7024g7053g7242g7696的g9195g11911g1319所组g6116的g1016相g9163g2524g10301，其中g19093g13044g1319是g3534g1319相，g9195g11911g1319为分g6967相。g10676g1821g1319的g5191g3355g2559g11911量为0.77%。
g5415加热g14279 A
c1
以g990温g5242保温，g10676g1821g1319将g1852g18108g17728变为g3897g8675g1319。而由g1122g19093g13044g1319、g9195g11911g1319和g3897g8675
g1319g989g13785的g2559g11911量和g7242g1319g13479g7512都相g5058g5468大。g3252此，g3897g8675g1319的g5430g6116过程包括g11911的g6205g6967重g7044分g5079
和g19093g13044g1319g2533g3897g8675g1319的g7242g7696重组，g1075是一g1022g5430g7692、长大和g3355g2260g2282的过程，如g32825.2所g12046。
(a)奥氏体形核 (b)奥氏体长大 (c)剩余渗碳体溶解 (d)奥氏体均匀化
图5.2 珠光体向奥氏体转变过程示意图
1,奥氏体的形核
g3897g8675g1319g7242g7692通g5132g1260g1820在g19093g13044g1319和g9195g11911g1319的相g11040面g990g5430g6116。g17837是g3252为在相g11040面g990g11911g8999g5242
分g5079g993g3355g2260，位g19181g4506g5242g17751高、原g4388g6502g2027g993规g2029，g7242g7696g11084变大，处g1122能量g17751高的g10378态，能为产g10995g3897g8675g1319g7242g7692提g1391g8999g5242和g13479g7512g1016g7053面的有g2045g7477件。而g3897g8675g1319g5430g7692和g9094态g13479g7242g5430g7692一g7691，
金属学与热处理
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需要一g4462的g13479g7512g17227伏、能量g17227伏和g8999g5242g17227伏。在g19093g13044g1319和g9195g11911g1319的相g11040处原g4388g6502g2027g993规g2029，
处g1122高能g993稳g10378态，具备g5430g7692所需要的g13479g7512g17227伏和能量g17227伏g7477件。g2528g7114相g11040面处g11911g8999g5242处
g1122g19093g13044g1319和g9195g11911g1319的过渡g1055g19400，容易出g10628g3897g8675g1319g5430g7692所需要的g8999g5242g17227伏。所以，g3897g8675g1319g5430
g7692g1260g1820在相g11040面g990g5430g6116。
2,奥氏体晶核的长大
g3897g8675g1319g5430g7692g2530便开始长大。在 A
C1
以g990的某一温g5242 t
1
g5430g6116g3897g8675g1319g7242g7692。g3897g8675g1319g7242g7692g5430
g6116g1055g2530，它一面与g9195g11911g1319相邻，另一面与g19093g13044g1319相邻。假g4462它与g19093g13044g1319和g9195g11911g1319相邻的g11040
面都是g5191直的，根据Fe-Fe
3
C相g3282可知，g3897g8675g1319与g19093g13044g1319相邻的边g11040处的g11911g8999g5242为C
γ - α
，
g3897g8675g1319与g9195g11911g1319相邻的边g11040处的g11911g8999g5242为C
γ -C
。此g7114，g1016g1022边g11040处g1122g11040面g5191g15925g10378态，g17837是系统自由能最低的g10378态。由g1122C
γ -C
＞C
γ - α
，g3252此，在g3897g8675g1319中出g10628g11911的g8999g5242梯g5242，并引g17227
g11911在g3897g8675g1319中g993断地由高g8999g5242g2533低g8999g5242的g6205g6967。由g1122g6205g6967的g13479果，g3897g8675g1319与g19093g13044g1319相邻的边g11040处g11911g8999g5242升高，而与g9195g11911g1319相邻的边g11040处g11911g8999g5242降低。从而破坏了相g11040面的g5191g15925，使系统自由能升高。为了恢g3809g5191g15925，g9195g11911g1319势必溶入g3897g8675g1319，使它们相邻g11040面的g11911g8999g5242恢g3809
到C
γ -C
，与此g2528g7114，另一g1022g11040面g990，g2469g10995g3897g8675g1319g11911原g4388g2533g19093g13044g1319的g6205g6967，促使g19093g13044g1319g17728变为g3897g8675g1319，使它们g1055g19400的g11040面恢g3809到C
γ - α
，从而恢g3809g11040面的g5191g15925，降低系统的自由能。g17837
g7691，g3897g8675g1319的g1016g1022g11040面就g2533g19093g13044g1319和g9195g11911g1319g1016g1022g7053g2533推移，g3897g8675g1319便长大。由g1122g3897g8675g1319中
g11911的g6205g6967，g993断打破相g11040面g5191g15925，又通过g9195g11911g1319和g19093g13044g1319g2533g3897g8675g1319g17728变而恢g3809g5191g15925的过程循环g5460g3809地进行，g3897g8675g1319便g993断地g2533g19093g13044g1319和g9195g11911g1319中g6205展，逐渐长大。另一g7053面，由g1122
在g19093g13044g1319内，g19093g13044g1319与g9195g11911g1319和g19093g13044g1319与g3897g8675g1319接触的g1016g1022g11040面g1055g19400g1075存在着g11911g8999g5242g5058
FC Fγ
C C
,g3252此，g11911在g3897g8675g1319中g6205g6967的g2528g7114，在g19093g13044g1319中g1075进行着g6205g6967。由g1122g6205g6967的g13479
果，促使g19093g13044g1319g2533g3897g8675g1319g17728变，从而促进g3897g8675g1319长大。
3,残留渗碳体的溶解
g19093g13044g1319、g9195g11911g1319、g3897g8675g1319g989相比g17751而言，g19093g13044g1319的g11911g8999g5242和g7242g1319g13479g7512与g3897g8675g1319相近，
所以g19093g13044g1319g1820g1122g9195g11911g1319消失。g3252此，g3897g8675g1319g5430g6116g2530，仍有未溶解的g9195g11911g1319存在，g19555着保温
g7114g19400的延长，未溶g9195g11911g1319将继续溶解，直g14279g1852g18108消失。
4,奥氏体成分均匀化
g5415残留g9195g11911g1319g1852g18108溶解完g7114，原g9195g11911g1319存在的地g7053g2559g11911量比原g19093g13044g1319存在的地g7053g2559g11911量要高，所以需要继续延长保温g7114g19400，让g11911原g4388充分g6205g6967，才能使g3897g8675g1319的g2559g11911量处处g3355g2260。
5.1.3 影响奥氏体转变速度的因素
g3897g8675g1319的g5430g6116是通过g5430g7692和长大过程进行的，整g1022过程受原g4388g6205g6967控制。g3252此，一切影响g6205g6967、影响g5430g7692与长大的g3252g13044都影响g3897g8675g1319的g5430g6116g17907g5242。主要g3252g13044如加热温g5242、原始组织和g2282学g6116分等。
1,加热温度的影响
加热温g5242越高g2029g3897g8675g1319g5430g6116的g17907g5242就越快。g17837是g3252为加热温g5242高(即过热g5242大)，g2029g3897
g8675g1319g5430g7692率g2462长大g17907率都迅g17907g3698大，原g4388g6205g6967能力g1075在g3698强，促进了g9195g11911g1319的溶解和g19093g13044
第5章 钢的热处理原理
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g1319的g17728变。
① 加热温g5242必须高g1122A
C1
g9869，g10676g1821g1319才能g2533g3897g8675g1319g17728变。g17728变需要一段孕育期以g2530才能开始，而且温g5242越高，孕育期越短。
② g17728变温g5242越高，g3897g8675g1319的g5430g6116g17907g5242越快，g17728变所需要的g7114g19400越短。g17837是由g1016g7053面原
g3252造g6116的。一g7053面，温g5242越高g2029g3897g8675g1319与g10676g1821g1319的自由能g5058越大，g17728变的推动力越大，另一g7053面，温g5242越高g2029原g4388g6205g6967越快，g3252而g11911的重g7044分g5079与g19093的g7242g7696改变越快，所以，使g3897
g8675g1319的g5430g7692、长大、残余g9195g11911g1319的溶解g2462g3897g8675g1319的g3355g2260g2282都进行得越快。可见，g2528g7691一g1022
g3897g8675g1319g2282g10378态，既可通过g17751低温g5242g17751长g7114g19400的加热得到，g1075可由g17751高温g5242g17751短g7114g19400的加热得到。g3252此，在制g4462加热工艺g7114，应g1852面考虑温g5242和g7114g19400的影响。
2,加热速度的影响
在连续升温加热g7114，加热g17907g5242对g3897g8675g1319g2282过程有重要影响，加热g17907g5242越快，g2029g10676g1821g1319
的过热g5242越大，g17728变的开始温g5242 A
C1
越高，终了温g5242g1075越高．但g17728变的孕育期越短，g17728变所需的g7114g19400g1075就越短。
3,化学成分的影响
一g7053面，钢中g2559g11911量越高，g3897g8675g1319的g5430g6116g17907g5242越快。g17837是g3252为g19555g2559g11911量g3698加，g9195g11911g1319
的数量相应地g3698加，g19093g13044g1319和g9195g11911g1319相g11040面的面积g3698加，g3252此g3698加了g3897g8675g1319g5430g7692的g18108位，
g3698大g3897g8675g1319的g5430g7692率。g2528g7114，g11911g2282g10301数量g3698加，又使g11911的g6205g6967距离减小，以g2462g19555g3897g8675g1319中
g2559g11911量g3698加，g11911和g19093原g4388的g6205g6967系数将g3698大，从而g3698大g3897g8675g1319的长大g17907g5242。
另一g7053面，钢中加入g2524金元g13044，并g993改变g10676g1821g1319g2533g3897g8675g1319g17728变的g3534本过程。但是，g2524
金元g13044对g1122g3897g8675g1319g2282过程的进行g17907g5242有重要影响，一g14336都使g1055减g5942。
g2524金元g13044影响的原g3252如下,
(1) g2524金元g13044g1262改变钢的g5191g15925g1032g11040g9869：如镍、锰、铜等都使g1032g11040g9869降低，而铬、钨、
钒、硅等g2029使g1055升高。g3252此，在g2528一温g5242g3897g8675g1319g2282g7114，与g11911g13044钢相比g2524金元g13044改变了过热g5242，g3252而g1075就改变了g3897g8675g1319与g10676g1821g1319的自由能g5058，g17837对g1122g3897g8675g1319的g5430g7692与长大都有重要影响。
(2) g2524金元g13044在g10676g1821g1319中的分g5079是g993g3355g2260的：如铬、钼、钨、钒、钛等能g5430g6116g11911g2282g10301
的元g13044，主要存在g1122g1861g7524g11911g2282g10301中，镍、硅、铝等g993g5430g6116g11911g2282g10301的元g13044，主要存在g1122g1861g7524
g19093g13044g1319中。g3252此，g2524金钢g3897g8675g1319g2282g7114，除了必须进行g11911的g6205g6967重g7044分g5079外，还必须进行g2524
金元g13044的g6205g6967重g7044分g5079。可是，g2524金元g13044的g6205g6967g17907g5242比g11911原g4388要g5942得多，所以g2524金g3897g8675g1319
的g3355g2260g2282要g13543g5942得多。
(3) 某些g2524金元g13044g1262影响g11911和g19093的g6205g6967g17907g5242：如铬、钼、钨、钒、钛等都显著减g5942g11911
的g6205g6967，钴、镍等g2029加g17907g11911的g6205g6967，硅、铝、锰等影响g993大。
(4) g7509易g5430g6116g11911g2282g10301的元g13044：如钛、钒、锆、铌、钼、钨等，g1262g5430g6116特g8542g11911g2282g10301，其稳g4462性比g9195g11911g1319高，g5468g19602溶入g3897g8675g1319，必须进行g17751高温g5242g17751长g7114g19400加热才能完g1852溶解。g5647
g1055，g2524金钢的g3897g8675g1319g2282g17907g5242一g14336都比g11911g13044钢g5942，特g2047是高g2524金钢g7368要g5942得多。
4,原始组织的影响
在g2282学g6116分相g2528的g5785g1929下，g19555原始组织中g11911g2282g10301分g6967g5242的g3698大，g993g1177g19093g13044g1319和g9195g11911g1319
相g11040面g3698多，加大了g3897g8675g1319的g5430g7692率；而且由g1122g10676g1821g1319g10267g4630g19400距减小，使g3897g8675g1319中的g11911g8999
金属学与热处理
·92·
·92·
g5242梯g5242g3698大，g17837些都使g3897g8675g1319的长大g17907g5242g3698加。g3252此，钢的原始组织越g13466，g2029g3897g8675g1319的g5430
g6116g17907g5242越快。
5.1.4 奥氏体的晶粒度及其影响因素
g3897g8675g1319的g7242g12902大小对钢的冷却g17728变g2462g17728变产g10301的组织和性能都有重要的影响，g2528g7114g1075
影响工艺性能。g1375如，g13466小的g3897g8675g1319g7242g12902g9152g9791所得到的g20544g8675g1319组织g1075g13466小，g17837g993g1177可以提高钢的强g5242与g19899性，还可降低g9152g9791变g5430、开g16022g1554g2533。目g2081，g13466g2282g7242g12902g5062经g6116为强g2282金属材料的重要g7053g8873。根据g3897g8675g1319的g5430g6116过程g2462长大g1554g2533，g3897g8675g1319的g7242g12902g5242可以用g17227始g7242g12902g5242、
g4466g19481g7242g12902g5242和本质g7242g12902g5242等g6563g17860。
1,起始晶粒度
钢加热g7114，g5415g10676g1821g1319g2030g2030g17728变为g3897g8675g1319g7114，g3897g8675g1319g7242g12902大小g2495g17227始g7242g12902g5242，此g7114的g7242
g12902一g14336g3355g17751g13466小，g14521温g5242提高g6122g7114g19400延长，g7242g12902g1262长大。
2,实际晶粒度
g3897g8675g1319的g17227始g7242g12902g5430g6116g2530，如果继续在g1032g11040g9869以g990升温g6122保温，g7242g12902就g1262自动长大g17227
g7481。g17837是g3252为，g7242g12902越g13466小g2029g7242g11040面积越大，g5647的g11040面能g1075越大，所以，g13466g7242g12902g10378态的自由能高g1122g12907g7242g12902g10378态的自由能。g7242g12902长大能使自由能降低，所以g7242g12902g5647要自g2469长大。显g9994，
g7242g12902长大的推动力是g11040面能的降低，而g7242g12902长大的g19471力g7481自g12544g1120相的g19471g11873等g1328用。g7242g12902长大是g1393g19764原g4388g6205g6967与g7242g11040推移，由大g7242g12902g2546并小g7242g12902而进行的。温g5242越高，g7114g19400越长，g7242
g12902就长得越大。在g8611一g1022具g1319加热g7477件下所得到的g3897g8675g1319g7242g12902大小，g12228为g3897g8675g1319的g256g4466g19481
g7242g12902g5242g257。即g4466g19481g7242g12902g5242为在具g1319的加热g7477件下加热g7114，所得到g3897g8675g1319的g4466g19481g7242g12902大小。
它直接影响钢在冷却以g2530的性能。
3,本质晶粒度
g10995产中g2469g10628，有的钢材加热g7114g3897g8675g1319g7242g12902g5468容易长大，而有的钢材就g993容易长大，g17837
说g7138g993g2528的钢材的g7242g12902长大g1554g2533是g993g2528的。本质g7242g12902g5242就是g2465g7156钢材加热g7114g3897g8675g1319g7242g12902长大g1554g2533的一g1022g6363g7643。g1973是g3897g8675g1319g7242g12902容易长大的钢就g12228为g256本质g12907g7242g12902钢g257，g2465g1055，g3897g8675
g1319g7242g12902g993容易长大的钢g2029g12228为g256本质g13466g7242g12902钢g257。g19555着加热温g5242升高，本质g12907g7242g12902钢的g3897
g8675g1319g7242g12902一直长大，逐渐g12907g2282。本质g13466g7242g12902钢g2029g993g9994，在一g4462温g5242以下加热g7114，g3897g8675g1319g7242
g12902长大g5468g13543g5942，一直保g6357g13466小g7242g12902。可是，g17241过一g4462温g5242以g2530，g7242g12902g5625g2107长大，g12373g9994g12907g2282。
g17837g1022g7242g12902开始强g9884长大的温g5242g12228为g256g7242g12902g12907g2282温g5242g257。本质g13466g7242g12902钢g2494有在g7242g12902g12907g2282温g5242
以下加热g7114，g7242g12902才g993容易长大，g17241过g17837一温g5242以g2530，便与本质g12907g7242g12902钢g8821有g1172g1052g2318g2047了。
本质g7242g12902g5242是根据g1930金g18108的g18108g20053g7643g1946YB27g25277g457钢的g7242g12902g5242g8991g4462g8873g458的规g4462g7481g8991g4462的，
即将钢在(930 ± 10g263)保温3h～8h冷却g2530g8991g4462g3897g8675g1319g7242g12902大小g12228为本质g7242g12902g5242。通g5132是在
g6930大100g1505的g5785g1929下，与g7643g1946g7242g12902g5242等g13435g3282(见g32825.3)进行比g17751g16792g13435。g7242g12902g5242是1g13435～4g13435
的g4462为本质g12907g7242g12902钢，5g13435～8g13435的g4462为本质g13466g7242g12902钢。
钢的本质g7242g12902g5242g1927g4462g1122钢的g6116分和g1930g9872g7477件。一g14336g7481说，能用铝g14085g8699的钢都是本质g13466
g7242g12902钢，g993用铝而用硅、锰g14085g8699的钢g2029为本质g12907g7242g12902钢。g2559有钛、锆、钒、铌、钼、钨等
g2524金元g13044的钢g1075是本质g13466g7242g12902钢。g17837是g3252为铝、钛、锆等元g13044在钢中g1262g5430g6116分g5079在g7242g11040g990
第5章 钢的热处理原理
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的g17241g13466的g2282g2524g10301g20075g12902，如 AlN、Al
2
O
3
、TiC、ZrC 等，它们稳g4462性g5468高，g993容易g13870g19610；g1075
g993容易溶解，能g19471g11873g7242g12902长大。但是，g5415温g5242g17241过g7242g12902g12907g2282温g5242以g2530，由g1122g17837些g2282g2524g10301的
g13870g19610长大，g6122g13785溶解消失，失去g19471g11873g7242g11040g17813移的g1328用，g3897g8675g1319g7242g12902便g12373g9994长大g17227g7481。在本质g12907g7242g12902钢中g993存在g17837些g2282g2524g10301g5506g12902，g7242g12902长大g993受g19471g11873，从而g19555温g5242升高而逐渐g12907g2282。
钢的本质g7242g12902g5242在热处理g10995产中具有g5468重要的g5859g1053。g3252为，有些热处理工艺，如g9195g11911、g9195
金属等工艺，必须在高温进行长g7114g19400加热才能g4466g10628，g17837g7114g14521采用本质g13466g7242g12902钢，就能g19462g8502
工件g5527g18108和g15932g4630过热，g9195g2530就能直接进行g9152g9791。g14521用本质g12907g7242g12902钢就g1262g1017重过热。此外，
本质g13466g7242g12902钢g9950接g7114，g9950g13553热影响g2318的过热程g5242g1075比本质g12907g7242g12902钢g17743g5506得多。
图5.3 标准晶粒度等级示意图
g3897g8675g1319g7242g12902长大g3534本g990是一g1022g3897g8675g1319g7242g11040g17813移的过程，其g4466质是原g4388在g7242g11040g19480近的g6205
g6967过程。所以一切影响原g4388g6205g6967g17813移的g3252g13044都能影响g3897g8675g1319g7242g12902长大。g20330g1820，g3897g8675g1319g5430g6116
g2530g19555着加热温g5242升高和保温g7114g19400延长，g7242g12902g5625g2107长大；其g8437，加热g17907g5242越大，g3897g8675g1319g17728变
g7114的过热g5242越大，g3897g8675g1319的g4466g19481g5430g6116温g5242越高，g2029g3897g8675g1319的g5430g7692率越高，g17227始g7242g12902越g13466；
g12544g989，钢中g2559g11911量在一g4462g14551g3272g1055内，g19555g2559g11911量的g3698加，g3897g8675g1319g7242g12902长大的g1554g2533g3698大，但是
g2559g11911量g17241过某一g19492g5242g7114，g3897g8675g1319g7242g12902g2465而变得g13466小。g17837是g3252为g19555着g2559g11911量的g3698加，g11911在钢中的g6205g6967g17907g5242以g2462g19093的自g6205g6967g17907g5242g3355g3698加，g6937加g17907了g3897g8675g1319g7242g12902长大的g1554g2533性。但是，g5415
g2559g11911量g17241过一g4462g19492g5242以g2530，钢中出g10628g1120g8437g9195g11911g1319，g19555着g2559g11911量的g3698加，g1120g8437g9195g11911g1319数量g3698
多，g9195g11911g1319可以g19471g11873g3897g8675g1319g7242g11040的移动，g6937g3897g8675g1319g7242g12902g2465而g13466小；g12544g3247，钢中加入g17878量的
g5430g6116g19602g10088g2282g2524g10301的g2524金元g13044，如Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta等，强g9884地g19471g11873g3897g8675g1319g7242g12902长大，
使g3897g8675g1319g7242g12902g12907g2282温g5242升高，g3252为g17837些元g13044是强g11911、g8706g2282g2524g10301g5430g6116元g13044，在钢中能g5430g6116g10088
g9869高、稳g4462性强、g5369g6967的g11911g2282g10301g6122g8706g2282g10301，g19471g11873g7242g12902长大。
5.2 钢在冷却时的转变
g3897g8675g1319g2282g2530的钢g2494有通过g17878g5415的冷却，才能得到所需要的组织和性能。所以，冷却是热处理的g1863g19202工g5219，它g1927g4462着钢在热处理g2530的组织和性能。
金属学与热处理
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g3897g8675g1319经过g993g2528的冷却g2530，性能g7138显g993g2528，强g5242相g5058g1972g1505。其原g3252是g993g2528冷却g17907g5242下，
g3897g8675g1319的过冷g5242g993g2528，g17728变产g10301的组织g993g2528，所以工件性能各g5334。
5.2.1 过冷奥氏体的等温转变
g10995产中冷却的g7053g5347是多种多g7691的。经g5132采用的有g1016种：一种是等温冷却，如等温g9152g9791、
等温g17876g9791等。它是将g3897g8675g1319g2282g2530的钢由高温快g17907冷却到g1032g11040温g5242以下某一温g5242，保温一段
g7114g19400以进行等温g17728变，g9994g2530g1889冷却到g4472温，如g3282 5.4 中的g7366g13459g20所g12046；另外一种是连续冷却，如g9821冷、g12366冷、g8845冷、g8712冷等。它是将g3897g8675g1319g2282g2530的钢连续从高温冷却到g4472温，使g3897
g8675g1319在一g1022温g5242g14551g3272内g2469g10995连续g17728变。如g32825.4中g7366g134592所g12046。g3897g8675g1319冷g14279g1032g11040温g5242以下，
处g1122热力学g993稳g4462g10378态，经过一g4462孕育期g2530，才可g17728变。g17837种在g1032g11040g9869以下g4590未g17728变的处
g1122g993稳g4462g10378态的g3897g8675g1319g12228为过冷g3897g8675g1319(supercooling austenite)。
图5.4 奥氏体不同冷却方式示意图
1—等温冷却 2—连续冷却
1,过冷奥氏体等温转变曲线(isothermal trans-formation curve)
过冷g3897g8675g1319等温g17728变g7366g13459可g13520g2524g2465g7156过冷g3897g8675g1319在g993g2528过冷g5242下的等温g17728变过程：g17728
变开始和g17728变终了g7114g19400、g17728变产g10301的g12879g3423以g2462g17728变量与g7114g19400、温g5242g1055g19400的g1863系等。g3252其g5430
g10378通g5132g1699g14533g7003g4395g8609g256Cg257，g6937g1451g12228其为Cg7366g13459，g1146g12228为TTTg3282。
1) 过冷g3897g8675g1319等温g17728变g7366g13459的g5326g12447
由g1122过冷g3897g8675g1319在g17728变过程中g993g1177有组织g17728变和性能变g2282，而且有g1319积g14204g13972和g11925性g17728
变，g3252此可以采用g14204g13972g8873、g11925性g8873、金相g252g11840g5242g8873等g7481g8991g4462过冷g3897g8675g1319等温g17728变g7366g13459。g10628
以金相g252g11840g5242g8873为g1375g1183g13473g1861g7524钢过冷g3897g8675g1319等温g17728变g7366g13459的g5326g12447过程。
将g1861g7524钢加工g6116g3290g10267g10378g16809g7691(
φ
10g1041.5mm)，并分g6116g14521g5190组，g8611组g16809g7691 5 g1022～10 g1022。
g20330g1820g17885一组g16809g7691加热g14279g3897g8675g1319g2282g2530，迅g17907g17728入A
1
以下一g4462温g5242的g10088g11428g9032中等温，各g16809g7691g1584
留g993g2528g7114g19400g1055g2530，逐g1022g2474出g16809g7691，迅g17907g9152入g11428g8712中激冷，使g4590未分解的过冷g3897g8675g1319变为g20544
g8675g1319，g17837g7691在金相显g5506镜下就可观察到过冷g3897g8675g1319的等温分解过程，记下过冷g3897g8675g1319g2533其他组织g17728变开始的g7114g19400和g17728变终了的g7114g19400；显g9994，等温g7114g19400g993g2528，g17728变产g10301量就g993g2528。一
g14336将g3897g8675g1319g17728变量为 1%～3%所需的g7114g19400g4462为g17728变开始g7114g19400，而把g17728变量为 98%所需的g7114
g19400g4462为g17728变终了的g7114g19400。由一组g16809g7691可以g8991出一g1022等温温g5242下g17728变开始和g17728变终了的g19400，
根据需要g1075可以g8991出g17728变量为 20%、50%、70%等的g7114g19400。多组g16809g7691在g993g2528等温温g5242下进行g16809验，将各温g5242下的g17728变开始g9869和终了g9869都绘在温g5242g252g7114g19400坐g7643系中，并将g993g2528温g5242
下的g17728变开始g9869和g17728变终了g9869分g2047连接g6116g7366g13459，就可以得到g1861g7524钢的过冷g3897g8675g1319等温g17728
第5章 钢的热处理原理
·95·
·95·
变g7366g13459，如g3282 5.5所g12046。C g7366g13459中g17728变开始g13459与纵轴的距离为孕育期，g7643志着g993g2528过冷
g5242下过冷g3897g8675g1319的稳g4462性，其中以550g263左右g1861g7524钢的孕育期最短，过冷g3897g8675g1319稳g4462性最低，g12228为Cg7366g13459的g256鼻尖g257。
2) 过冷g3897g8675g1319等温g17728变g7366g13459的分g7524
g32825.5中最g990面一g7477g8712g5191虚g13459g15932g12046钢的g1032g11040g9869A
1
(723g263)，即g3897g8675g1319与g10676g1821g1319的g5191g15925温
g5242。g3282中下g7053的一g7477g8712g5191g13459 M
s
(230g263)为g20544g8675g17728变开始温g5242，M
s
以下还有一g7477g8712g5191g13459
M
f
(-50g263)为g20544g8675g1319g17728变终了温g5242。A
1
与M
s
g13459g1055g19400有g1016g7477Cg7366g13459，左侧一g7477为过冷g3897g8675g1319
g17728变开始g13459，右侧一g7477为过冷g3897g8675g1319g17728变终了g13459。A
1
g13459以g990是g3897g8675g1319稳g4462g2318。M
s
g13459g14279 M
f
g13459g1055g19400的g2318域为g20544g8675g1319g17728变g2318，过冷g3897g8675g1319冷却g14279M
s
g13459以下将g2469g10995g20544g8675g1319g17728变。过冷g3897g8675
g1319g17728变开始g13459与g17728变终了g13459g1055g19400的g2318域为过冷g3897g8675g1319g17728变g2318，在该g2318域过冷g3897g8675g1319g2533g10676g1821
g1319g6122贝g8675g1319g17728变。在g17728变终了g13459右侧的g2318域为过冷g3897g8675g1319g17728变产g10301g2318。A
1
g13459以下，M
s
g13459以
g990以g2462纵坐g7643与过冷g3897g8675g1319g17728变开始g13459g1055g19400的g2318域为过冷g3897g8675g1319g2318，过冷g3897g8675g1319在该g2318域内g993g2469g10995g17728变，处g1122g1134稳g4462g10378态。在A
1
温g5242以下某一确g4462温g5242，过冷g3897g8675g1319g17728变开始g13459与纵坐g7643g1055g19400的g8712g5191距离为过冷g3897g8675g1319在该温g5242下的孕育期，孕育期的长短g15932g12046过冷g3897g8675
g1319稳g4462性的高低。在A
1
以下，g19555等温温g5242降低，孕育期缩短，过冷g3897g8675g1319g17728变g17907g5242g3698大，
在 550g263左右g1861g7524钢的孕育期最短，g17728变g17907g5242最快。此g2530，g19555等温温g5242下降，孕育期又g993
断g3698加，g17728变g17907g5242减g5942。过冷g3897g8675g1319g17728变终了g13459与纵坐g7643g1055g19400的g8712g5191距离g2029g15932g12046在g993g2528温
g5242下g17728变完g6116所需要的g5647g7114g19400。g17728变所需的g5647g7114g19400g19555等温温g5242的变g2282规律g1075和孕育期的变
g2282规律相似。g3252为过冷g3897g8675g1319的稳g4462性g2528g7114由g1016g1022g3252g13044控制：一g1022是旧相与g7044相g1055g19400的自由能g5058 GΔ ；另一g1022是原g4388的g6205g6967系数D。等温温g5242越低，过冷g5242越大，自由能g5058 GΔ g1075越大，g2029加快过冷g3897g8675g1319的g17728变g17907g5242；但原g4388g6205g6967系数却g19555等温温g5242降低而减小，从而减g5942
过冷g3897g8675g1319的g17728变g17907g5242。高温g7114，自由能g5058 GΔ g17227主导g1328用；低温g7114，原g4388g6205g6967系数g17227主导g1328用。处g1122g256鼻尖g257温g5242g7114，g1016g1022g3252g13044g13520g2524g1328用的g13479果，使g17728变孕育期最短，g17728变g17907g5242
最大。
图5.5 共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
金属学与热处理
·96·
·96·
2,过冷奥氏体等温转变产物的组织形态及其性能
以g1861g7524钢为g1375，在g993g2528的过冷g5242下，g3897g8675g1319大g1319将g2469g10995g989种g993g2528g12879g3423组织的g17728变，即
g10676g1821g1319g17728变(高温g2318g17728变)、贝g8675g1319g17728变(中温g2318g17728变)和g20544g8675g1319g17728变(低温g2318g17728变)。
1) g10676g1821g1319g17728变(pearlite transformation)
g1861g7524g6116分的过冷g3897g8675g1319从 A
l
以下g14279 C g7366g13459的g256鼻尖g257以g990，即 Al～550g263温g5242g14551g3272内
g1262g2469g10995γ→P，其g2465应是,γ P (F + Fe
3
C)
g3897g8675g1319g2533g10676g1821g1319g17728变过程g1075是g5430g7692、长大的过程，如g3282 5.6 所g12046。g5415g3897g8675g1319过冷到 A
1
以下g7114，g20330g1820在g3897g8675g1319g7242g11040g990产g10995g9195g11911g1319g7242g7692，通过原g4388g6205g6967，g9195g11911g1319g1393g19764周g3272g3897g8675g1319g1391
应g11911原g4388长大，g2528g7114由g1122g9195g11911g1319g1016边g3897g8675g1319g2559g11911量降低，从而为g19093g13044g1319的g5430g7692创造了g7477件，
使g1016边的g3897g8675g1319g17728变g6116为g19093g13044g1319。
g19093g13044g1319g2559g11911量甚g5506(w
c
<0.0218%)，所以 F 长大过程中又将过剩的g11911g6502挤到相邻的g3897g8675
g1319中去，使相邻g3897g8675g1319g2559g11911量g3698高，又为产g10995g7044的g9195g11911g1319创造了g7477件。如此交替进行下去，
g3897g8675g1319最终g1852g18108g17728变为g19093g13044g1319和g9195g11911g1319g10267g4630相g19400的g10676g1821g1319组织。g10676g1821g1319g17728变是g1852g6205g6967g3423g17728
变，即g19093原g4388和g11911原g4388g3355进行g6205g6967运动。
图5.6 片状珠光体形成示意图
等温g5430g6116g10267g4630g10378g19093g13044g1319和g9195g11911g1319的机械g9163g2524g10301，统g12228为g10676g1821g1319(pearlite)，用g256Pg257g15932g12046。
研究g2469g10628，等温温g5242越低，g10267g4630越g13466，强g5242g11840g5242越高，塑性g19899性越好。
在过冷g5242g5468小g7114(A
l
～650g263)，g1262g5430g6116g4630g10267g17751g12907大的组织，g11840g524210HRC～20HRC；g12228为
g10676g1821g1319(P)，在低g1505的金相显g5506镜下就可观察清楚。
在过冷g5242稍大g7114(650g263～600g263)，g1262得到g4630g10267g17751薄的g13466g10676g1821g1319组织(Sg252g252g13466g10676g1821g1319)，
g11840g5242 20HRC～30HRC；g12228为g256索g8675g1319g257(sorbite)，用g256Sg257g15932g12046。它在 1000～1500 g1505的g1821
学显g5506镜下，才能分辨清楚。
在过冷g5242g5468大g7114(600g263～550g263)，得到g4630g10267g7509g13466的组织(Tg252g252g7509g13466g10676g1821g1319)，g11840g5242
30HRC～40HRC；它g12228为屈g8675g1319(troostite)，用g256Tg257g12046。它g2494有在10000～15000g1505的电镜下才能分辨出g7481。
需要g6363出，g10676g1821g1319、索g8675g1319和屈g8675g1319都是由g9195g11911g1319和g19093g13044g1319组g6116的g4630g10267g10378机械g9163g2524
g10301，g2494是由g1122g4630g10267的大小g993g2528，g1075就g1927g4462了它们的机械性能各g5334。g159325-1给出了g1861g7524钢的
g10676g1821g1319g17728变产g10301的g12879g3423、g5430g6116温g5242、g4630g10267g19400距g2462g11840g5242等，以g1391参考。
第5章 钢的热处理原理
·97·
·97·
表5-1 共析钢的珠光体转变产物
组织类型 形成温度/℃ 层片间距/μm 硬度/HRC
珠光体(P) A
1
～650 ＞0.4 5～27
索氏体(S) 650～600 0.4～0.2 27～33
屈氏体(T) 600～550 ＜0.2 33～43
如果g9195g11911g1319以g20075g12902g10378态分g5079在g19093g13044g1319g3534g1319内，g17837种组织g12228为g12902g10378g10676g1821g1319，g1075g12228为球g2282
g1319。在g17876g9791g10378态下，对g1122相g2528g2559g11911量的钢材，g12902g10378g10676g1821g1319比g10267g10378g10676g1821g1319具有g17751少的相g11040面，
其g11840g5242、强g5242g17751低，而塑性、g19899性g17751高。g4466践g15932g7138，具有g12902g10378g10676g1821g1319的钢材，其切削加工性、g9152g9791工艺性等都比g10267g10378g10676g1821g1319好。
2) 贝g8675g1319g17728变(bainite transformation)
把g1861g7524g3897g8675g1319过冷到Cg7366g13459g256鼻g4388g257以下g14279M
s
g13459g1055g19400，即230g263～550g263g1055g19400，将g2469
g10995γ→B的g17728变。贝g8675g1319是由g2559g11911过饱和的g19093g13044g1319与g9195g11911g1319组g6116的g1016相g9163g2524g10301。在贝g8675g1319g17728
变中，由g1122g17728变g7114过冷g5242g5468大，g8821有g19093原g4388的g6205g6967，而是g19764切变进行g3897g8675g1319g2533g19093g13044g1319的g9869
阵g17728变，并由g11911原g4388的短距离g256g6205g6967g257进行g11911g2282g10301的沉淀g7524出。g3252此，贝g8675g1319g17728变的机理，
g17728变产g10301的组织g5430态都g993g2528g1122g10676g1821g1319g17728变。
(1) 贝g8675g1319的组织g5430态。贝g8675g1319有g989种g5132见的组织g5430态，即g990贝g8675g1319、下贝g8675g1319和g12902
g10378贝g8675g1319。g3
① g990贝g8675g1319(upper bainite)。过冷g3897g8675g1319在350g263～550g263g1055g19400g17728变将得到羽毛g10378的组织，g12228此为g990贝g8675g1319，用g256B
上
g257g15932g12046其g11840g524240HRC～45HRC。钢中的g990贝g8675g1319为g6116束分g5079、g5191行g6502g2027的g19093g13044g1319和夹g1122其g19400的断续的g7477g10378g9195g11911g1319的g9163g2524g10301。在中、高g11911钢中，g5415
g990贝g8675g1319g5430g6116量g993多g7114，在g1821学显g5506镜下可以观察到g6116束g6502g2027的g19093g13044g1319g7477自g3897g8675g1319g7242g11040g5191
行伸g2533g7242内，具有羽毛g10378特征，g7477g19400的g9195g11911g1319分辨g993清，如g3282 5.7(a)所g12046。在电g4388显g5506镜下可以清楚地看到在g5191行的g7477g10378g19093g13044g1319g1055g19400g5132存在断续的、g12907g7477g10378的g9195g11911g1319，如g3282 5.7(b)所
g12046。g990贝g8675g1319中g19093g13044g1319的g1134g13479g7512是位g19181，其g4506g5242为 10
8
/cm
2
～10
9
/cm
2
，比板g7477g20544g8675g1319低 2
g1022～3g1022数量g13435。g19555着g5430g6116温g5242降低，位g19181g4506g5242g3698大。
(a)光学显微组织 500× (b)电子显微组织 4000×
图5.7 上贝氏体显微组织
金属学与热处理
·98·
·98·
在一g14336g5785g1929下，g19555g2559g11911量的g3698加，g990贝g8675g1319中的g19093g13044g1319g7477g3698多、变薄，g9195g11911g1319数量g1146
g3698多、变g13466。g990贝g8675g1319的g5430态还与g17728变温g5242有g1863，g19555g17728变温g5242降低，g990贝g8675g1319中g19093g13044g1319g7477
变薄，g9195g11911g1319g13466g2282。
在g990贝g8675g1319中的g19093g13044g1319g7477g19400还可能存在末g17728变的残余g3897g8675g1319。尤其是g5415钢中g2559有 Si、
Al等元g13044g7114，由g1122Si、Al能使g3897g8675g1319的稳g4462性g3698加，抑制g9195g11911g1319g7524出，g6937使残余g3897g8675g1319的数量g3698多。
②g3下贝g8675g1319(lower bainite)。下贝g8675g1319g5430g6116g1122贝g8675g1319g17728变g2318的g17751低温g5242g14551g3272，中、高g11911
钢为 350g263～M
s
g1055g19400。典g3423的下贝g8675g1319是由g2559g11911过饱和的g10267g10378g19093g13044g1319和其内g18108沉淀的g11911g2282
g10301组g6116的机械g9163g2524g10301。下贝g8675g1319的g12366g19400g5430态呈双凸透镜g10378，与g16809g7691磨面相交呈g10267g10378g6122针g10378。
在g1821学显g5506镜下，g5415g17728变量g993多g7114，下贝g8675g1319呈黑色针g10378g6122竹叶g10378，针与针g1055g19400呈一g4462角
g5242，如g32825.8(a)所g12046。下贝g8675g1319可以在g3897g8675g1319g7242g11040g990g5430g6116，但g7368多的是在g3897g8675g1319g7242g12902内g18108g5430
g6116。在电g4388显g5506镜下可以观察到下贝g8675g1319中g11911g2282g10301的g5430态，它们g13466小、g5369g6967，呈g12902g10378g6122短
g7477g10378，沿着与g19093g13044g1319长轴g6116 55°～60°角g2474g2533g5191行g6502g2027，如g3282 5.8(b)所g12046。下贝g8675g1319中g19093
g13044g1319的g1134g13479g7512为位g19181，其位g19181g4506g5242比g990贝g8675g1319中g19093g13044g1319的高。下贝g8675g1319的g19093g13044g1319内g2559有过饱和的g11911，其固溶量比g990贝g8675g1319高，并g19555g5430g6116温g5242降低而g3698大。由g1122g13466小g11911g2282g10301g5369g6967分g5079
g1122g19093g13044g1319针内，针g10378g19093g13044g1319又有一g4462过饱和g5242，g3252此g5369g6967强g2282和固溶强g2282使下贝g8675g1319具有
g17751高的强g5242、g11840g5242和良好的塑g19899性，即具有g17751g1260良的g13520g2524力学性能。
(a)光学显微组织 500× (b)电子显微组织 12000×
图5.8 下贝氏体显微组织
③g3g12902g10378贝g8675g1319。g12902g10378贝g8675g1319是近年g7481在一些低g11911g6122中g11911g2524金钢中g2469g10628的一种贝g8675g1319组织。g12902g10378贝g8675g1319g5430g6116g1122g990贝g8675g1319g17728变g2318g990g19492温g5242g14551g3272内。g12902g10378贝g8675g1319的组织如g32825.9所g12046。
其组织特征是在g12907大的块g10378g6122针g10378g19093g13044g1319内g6122g7242g11040g990分g5079着一些孤g12447的小岛，小岛g5430态呈
g12902g10378g6122长g7477g10378等，g5468g993规g2029。g17837些小岛在高温下原是富g11911的g3897g8675g1319g2318，其g2530的g17728变可能有g989种g5785g1929：分解为g19093g13044g1319和g11911g2282g10301，g5430g6116g10676g1821g1319；g2469g10995g20544g8675g1319g17728变；富g11911的g3897g8675g1319g1852
g18108保留下g7481。初步研究认为，g12902g10378贝g8675g1319中g19093g13044g1319的g1134g13479g7512为位g19181，但其g4506g5242g993大。大多数g13479g7512钢，g993管是连续冷却还是等温冷却，g2494要冷却过程控制在一g4462温g5242g14551g3272内，都可以
g5430g6116g12902g10378贝g8675g1319。
(2) 贝g8675g1319的机械性能。贝g8675g1319的机械性能主要g1927g4462g1122其组织g5430态。由g1122g990贝g8675g1319的
g5430g6116温g5242g17751高，g19093g13044g1319g7477g12907大，g11911的过饱和g5242低，g3252而强g5242和g11840g5242g17751低。另外，g11911g2282g10301g20075
g12902g12907大，且呈断续g7477g10378分g5079g1122g19093g13044g1319g7477g19400，g19093g13044g1319g7477和g11911g2282g10301的分g5079具有g7138显的g7053g2533性，
第5章 钢的热处理原理
·99·
·99·
g17837种组织g5430态使g19093g13044g1319g7477g19400易g1122产g10995脆断，g2528g7114g19093g13044g1319g7477本身g1075可能g6116为g16022纹g6205展的路径，
所以g990贝g8675g1319的冲击g19899性g17751低。越是g19764近贝g8675g1319g2318g990g19492温g5242g5430g6116的g990贝g8675g1319，g19899性越g5058，
强g5242越低。g3252此，在工程材料中一g14336应避免g990贝g8675g1319组织的g5430g6116。
图5.9 粒状贝氏体显微组织1000X
下贝g8675g1319中g19093g13044g1319针g13466小、分g5079g3355g2260，在g19093g13044g1319内又沉淀g7524出大量g13466小、g5369g6967的g11911g2282
g10301，而且g19093g13044g1319内g2559有过饱和的g11911g2462g5468高g4506g5242的位g19181，g3252此下贝g8675g1319g993但强g5242高，而且g19899
性g1075好，即具有良好的g13520g2524机械性能，缺口敏感性和脆性g17728折温g5242都g17751低，是一种理想的组织。在g10995产中以获得下贝g8675g1319组织为目的的等温g9152g9791工艺得到了广泛的应用。
g12902g10378贝g8675g1319组织中，在g20075g12902g10378g6122针g10378g19093g13044g1319g3534g1319中分g5079着许多小岛，g17837些小岛无论是残余g3897g8675g1319、g20544g8675g1319，还是g3897g8675g1319的分解产g10301都可以g17227到g3809相强g2282g1328用。g12902g10378贝g8675g1319具有
g17751好的强g19899性，在g10995产中g5062经得到应用。
(3) 贝g8675g1319g17728变的特g9869。由g1122贝g8675g1319g17728变是g2469g10995在g10676g1821g1319与g20544g8675g1319g17728变g1055g19400的中温g2318，
g19093和g2524金元g13044的原g4388g5062g19602以进行g6205g6967，但g11911原g4388还具有一g4462的g6205g6967能力。g17837就g1927g4462了贝g8675
g1319g17728变兼有g10676g1821g1319g17728变和g20544g8675g1319g17728变的某些特g9869。与g10676g1821g1319g17728变相似，贝g8675g1319g17728变过程中
g2469g10995g11911在g19093g13044g1319中的g6205g6967；与g20544g8675g1319g17728变相似，g3897g8675g1319g2533g19093g13044g1319的g7242g7696改组是通过g1861g7696切变g7053g5347进行的。g3252此，贝g8675g1319g17728变是一g1022有g11911原g4388g6205g6967的g1861g7696切变过程。 g3
3) g20544g8675g1319g17728变(martensite transformation)
钢从g3897g8675g1319g2282g10378态快g17907冷却，抑制其g6205g6967性分解，在g17751低温g5242下(低g1122M
s
g9869)g2469g10995的g17728
变为g20544g8675g1319g17728变。g20544g8675g1319g17728变属g1122低温g17728变，g17728变产g10301为g20544g8675g1319组织。g20544g8675g1319(martensite)
是g11911在α -Fe中的过饱和固溶g1319，用符号g256Mg257g15932g12046。钢中g20544g8675g1319的组织g5430态分为板g7477g20544g8675
g1319(lath martensite)和g10267g10378g20544g8675g1319(acicular martensite)，高g11840g5242是g20544g8675g1319性能的主要特g9869，g20544
g8675g1319强g2282的主要原g3252是过饱和g11911引g17227的g7242g7696g11084变，即固溶强g2282，此外，g20544g8675g1319g17728变过程中产g10995大量的g7242g1319缺陷(如位g19181、孪g7242)所引g17227的组织g13466g2282以g2462过饱和g11911以g5369g6967g11911g2282g10301g5430g5347的
g7524出等都对g20544g8675g1319强g2282有g993g2528程g5242的贡献。g20544g8675g1319g17728变是钢件热处理强g2282的主要手段。由
g1122g20544g8675g1319g17728变g2469g10995在g17751低温g5242下，此g7114，g19093原g4388和g11911原g4388都g993能进行g6205g6967，g20544g8675g1319g17728变过程中的g19093原g4388的g7242g7696改组是通过切变g7053g5347完g6116的，g3252此，g20544g8675g1319g17728变是典g3423的非g6205g6967g3423
相变。
(1) g20544g8675g1319的组织g5430态和g7242g1319g13479g7512。研究g15932g7138，g20544g8675g1319的组织g5430态有多种多g7691，其中板g7477g20544g8675g1319和g10267g10378g20544g8675g1319最为g5132见。
①g3板g7477g20544g8675g1319。板g7477g20544g8675g1319是低、中g11911钢g2462g20544g8675g1319g7114效钢、g993锈钢等g19093g3534g2524金中g5430g6116
金属学与热处理
·100·
·100·
的一种典g3423g20544g8675g1319组织。g32825.10是低g11911钢中的板g7477g20544g8675g1319组织，是由许多g6116群的、相g1126g5191
行g6502g2027的板g7477所组g6116，g6937g12228为板g7477g20544g8675g1319。板g7477g20544g8675g1319的g12366g19400g5430态是扁g7477g10378的。g8611g1022板g7477
为一g1022g2345g7242g1319，它们g1055g19400一g14336以小角g7242g11040相g19400，一g1022板g7477的尺寸g13434为0.5μm ×5μm ×20μm。
相邻的板g7477g1055g19400g5460g5460存在g2414g5242为10nm～20nm的薄g3783g10378的残余g3897g8675g1319，残余g3897g8675g1319的g2559g11911
量g17751高，g1075g5468稳g4462，它们的存在对钢的力学性能产g10995有g11422的影响。许多相g1126g5191行的板g7477组
g6116一g1022板g7477束，一g1022g3897g8675g1319g7242g12902内可以有g1972g1022板g7477束(通g51323g1022～5g1022)。板g7477g20544g8675g1319的g1134g13479
g7512是位g19181，g6937又g12228位g19181g20544g8675g1319，其位g19181g4506g5242是10
11
/cm
2
～10
12
/cm
2
。
(a)1000× (b)板条马氏体示意图
图5.10 低碳马氏体的组织形态
② g10267g10378g20544g8675g1319。g10267g10378g20544g8675g1319是在中、高g11911钢g2462 w
Ni
＞29%的 Fe-Ni g2524金中g5430g6116的一种典g3423g20544g8675g1319组织。高g11911钢中典g3423的g10267g10378g20544g8675g1319组织如g32825.11所g12046。
(a)1500× (b)片状马氏体示意图
图5.11 高碳马氏体的组织形态
g10267g10378g20544g8675g1319的g12366g19400g5430态呈双凸透镜g10378，由g1122与g16809g7691磨面相g6142，在g1821学显g5506镜下g2029呈针
g10378g6122竹叶g10378，g6937又g12228为针g10378g20544g8675g1319。如果g16809g7691磨面g5700好与g20544g8675g1319g10267g5191行相切，g1075可以看到
g20544g8675g1319的g10267g10378g5430态。g20544g8675g1319g10267g1055g19400g1126g993g5191行，呈一g4462角g5242分g5079。在原g3897g8675g1319g7242g12902中g20330g1820g5430
g6116的g20544g8675g1319g10267g17155g12371整g1022g7242g12902，但一g14336g993g12371过g7242g11040，将g3897g8675g1319g7242g12902分g2118。g20544g8675g1319g10267的周g3272g5460
g5460存在着残余g3897g8675g1319。g10267g10378g20544g8675g1319的最大尺寸g2474g1927g1122原始g3897g8675g1319g7242g12902大小，g3897g8675g1319g7242g12902越
g12907大，g2029g20544g8675g1319g10267越大。g14521g1821学显g5506镜无g8873分辨最大尺寸的g20544g8675g1319g10267g7114，便g12228为g19556g7242g20544g8675
g1319。在g10995产中g8503g5132g9152g9791得到的g20544g8675g1319，一g14336都是g19556g7242g20544g8675g1319。
g10267g10378g20544g8675g1319内g18108的g1134g13479g7512主要是孪g7242。孪g7242g19400距为5nm～10nm，g3252此g10267g10378g20544g8675g1319又g12228
第5章 钢的热处理原理
·101·
·101·
为孪g7242g20544g8675g1319。但孪g7242g1177存在g1122g20544g8675g1319g10267的中g18108，在g10267的边g13548g2029为g3809g7446的位g19181g13605g13488。
③ 影响g20544g8675g1319g5430态的g3252g13044。g4466验g16789g7138，钢的g20544g8675g1319g5430态主要g2474g1927g1122钢的g2559g11911量和g20544g8675
g1319的g5430g6116温g5242，而g20544g8675g1319的g5430g6116温g5242又主要g2474g1927g1122g3897g8675g1319的g2282学g6116分，即g11911和g2524金元g13044的
g2559量。其中g11911的影响最大。对g11911钢g7481说，g19555着g2559g11911量的g3698加，板g7477g20544g8675g1319数量相对减少，
g10267g10378g20544g8675g1319的数量相对g3698加，g2559g11911量小g11220.2%的g3897g8675g1319g1972g1058g1852g18108g5430g6116板g7477g20544g8675g1319，而g2559g11911
量大g1122 1.0%的g3897g8675g1319g1972g1058g2494g5430g6116g10267g10378g20544g8675g1319。g2559g11911量为 0.2%～1.0%的g3897g8675g1319g2029g5430g6116板g7477
g20544g8675g1319和g10267g10378g20544g8675g1319的g9163g2524组织。
一g14336认为板g7477g20544g8675g1319大多在200g263以g990g5430g6116，g10267g10378g20544g8675g1319主要在200g263以下g5430g6116。g2559g11911
量为0.2%～1.0%的g3897g8675g1319在g20544g8675g1319g2318g17751高温g5242g1820g5430g6116板g7477g20544g8675g1319，g9994g2530在g17751低温g5242g5430g6116g10267
g10378g20544g8675g1319。g11911g8999g5242越高，g2029板g7477g20544g8675g1319的数量越少，而g10267g10378g20544g8675g1319的数量越多。溶入g3897g8675
g1319中的g2524金元g13044除Co、Al外，大多数都使M
s
g9869下降，g3252而都促进g10267g10378g20544g8675g1319的g5430g6116。Co
g15441g9994提高 M
s
g9869，但g1075促进g10267g10378g20544g8675g1319的g5430g6116。如果在 M
s
g9869以g990g993g3838高的温g5242下进行塑性变g5430，将g1262显著g3698加板g7477g20544g8675g1319的数量。
g314g3g20544g8675g1319的g7242g1319g13479g7512。根据 X g4568g13459g13479g7512分g7524，g3897g8675g1319g17728变为g20544g8675g1319g7114，g2494有g7242g7696改组而g8821有g6116分变g2282，在钢的g3897g8675g1319中固溶的g11911g1852g18108g15999保留到g20544g8675g1319g7242g7696中，g5430g6116了g11911在
α -Fe中的过饱和固溶g1319。g11911分g5079在α -Feg1319g5527g12447g7053g7242g7696的c轴g990，引g17227c轴伸长，a轴缩短，
使α -Fe g1319g5527g12447g7053g7242g7696g2469g10995g8503g7053g11084变。g3252此，g20544g8675g1319具有g1319g5527g8503g7053g13479g7512。轴比 cg715a g12228为g20544
g8675g1319的g8503g7053g5242。g19555g2559g11911量g3698加，g7242g7696g5132数 c g3698加，a g11065有减小，g20544g8675g1319的g8503g7053g5242g2029g993断g3698
大。c、a 和 c/a 与钢中的g2559g11911量呈g13459性g1863系。g2524金元g13044对g20544g8675g1319的g8503g7053g5242影响g993大。由g1122
g20544g8675g1319的g8503g7053g5242g2474g1927g1122g20544g8675g1319的g2559g11911量，g6937g20544g8675g1319的g8503g7053g5242可用g7481g15932g12046g20544g8675g1319中g11911的过饱和程g5242。一g14336说，g2559g11911量低g1122 0.25%的板g7477g20544g8675g1319的g8503g7053g5242g5468小，cg715ag3001，
为g1319g5527g12447g7053g7242g7696。g20544g8675g1319g7242g1319g13479g7512g12046g5859g3282如g32825.12所g12046。
图5.12 马氏体晶体结构示意图
(2) g20544g8675g1319的性能。g3
① g20544g8675g1319的g11840g5242和强g5242。钢中g20544g8675g1319力学性能的显著特g9869是具有高g11840g5242和高强g5242。g20544
g8675g1319的g11840g5242主要g2474g1927g1122g20544g8675g1319的g2559g11911量。g20544g8675g1319的g11840g5242g19555g2559g11911量的g3698加而升高，g5415g2559g11911量
g17810到0.6%g7114，g9152g9791钢g11840g5242接近最大g1552。g2559g11911量进一步g3698加，g15441g9994g20544g8675g1319的g11840g5242g1262有所提高，
但由g1122残余g3897g8675g1319量g3698加，g2465而使钢的g11840g5242有所下降。g2524金元g13044对g20544g8675g1319的g11840g5242影响g993大，
金属学与热处理
·102·
·102·
但可以提高其强g5242。g20544g8675g1319具有高g11840g5242、高强g5242的原g3252是多g7053面的，其中主要包括固溶强
g2282、相变强g2282、g7114效强g2282以g2462g7242g11040强g2282等。g20330g1820是g11911对g20544g8675g1319的固溶强g2282，过饱和的g19400g19565
原g4388g11911在α相g7242g7696中造g6116g7242g7696的g8503g7053g11084变，g5430g6116一g1022强g9884的应力g3342，该应力g3342与位g19181g2469g10995
强g9884的交g1126g1328用，g19471g11873位g19181的运动，从而提高g20544g8675g1319的g11840g5242和强g5242；其g8437是相变强g2282，g20544
g8675g1319g17728变g7114，在g7242g1319内造g6116g7242g7696缺陷g4506g5242g5468高的g1134g13479g7512，如板g7477g20544g8675g1319中高g4506g5242的位g19181、
g10267g10378g20544g8675g1319中的孪g7242等，g17837些缺陷都将g19471g11873位g19181的运动，使得g20544g8675g1319强g2282；g12544g989，g7114效强
g2282g1075是一g1022重要的强g2282g3252g13044。g20544g8675g1319g5430g6116以g2530，由g1122一g14336钢的M
s
g9869大都处在g4472温以g990，g3252
此在g9152g9791过程中g2462在g4472温g1584留g7114，g6122在外力g1328用下，都g1262g2469g10995g256自g3250g9791g257。即g11911原g4388和g2524
金元g13044的原g4388g2533位g19181g2462其他g7242g1319缺陷处g6205g6967g1571g13870g6122g11911g2282g10301的g5369g6967g7524出，g19037g6178位g19181，使位g19181
g19602以运动，从而造g6116g20544g8675g1319g7114效强g2282；g12544g3247，原始g3897g8675g1319g7242g12902大小g2462板g7477g20544g8675g1319束大小对
g20544g8675g1319强g5242的影响。原始g3897g8675g1319g7242g12902大小g2462板g7477g20544g8675g1319束的尺寸对g20544g8675g1319的强g5242g1075有一g4462
的影响。原始g3897g8675g1319g7242g12902越g13466小、g20544g8675g1319板g7477束越小，g2029g20544g8675g1319强g5242越高。g17837是由g1122相g11040
面g19471g11873位g19181的运动造g6116的g20544g8675g1319强g2282。
②g3g20544g8675g1319的塑性和g19899性。g20544g8675g1319的塑性和g19899性主要g2474g1927g1122g20544g8675g1319的g1134g13479g7512。g10267g10378g20544g8675
g1319具有高强g5242、高g11840g5242，但g19899性g5468g5058，其特g9869是g11840而脆。在具有相g2528屈g7393强g5242的g7477件下，
板g7477g20544g8675g1319比g10267g10378g20544g8675g1319的g19899性要好得多。其原g3252在g1122g10267g10378g20544g8675g1319中g5506g13466孪g7242g1134g13479g7512的存在破坏了有效g9381移系，使脆性g3698大；而板g7477g20544g8675g1319中的高g4506g5242位g19181是g993g3355g2260分g5079的，存在低g4506g5242g2318，为位g19181提g1391了g8975动的余地，所以仍有相g5415好的g19899性。此外，g10267g10378g20544g8675g1319的g11911g8999
g5242高，g7242g7696的g8503g7053g11084变大，g17837g1075使其g19899性降低而脆性g3698大，g2528g7114，g10267g10378g20544g8675g1319中存在许多显g5506g16022纹，还存在着g17751大的g9152g9791内应力，g17837些g1075都使其脆性g3698大。所以，g10267g10378g20544g8675g1319的性能特g9869是g11840g5242高而脆性大。而板g7477g20544g8675g1319g2029g993g9994，由g1122g11911g8999g5242低，g1889加g990自g3250g9791，所以g7242
g7696g8503g7053g5242g5468小g6122g8821有，g9152g9791应力g1075小，而且g993存在显g5506g16022纹。g17837些都使得板g7477g10378g20544g8675g1319的
g19899性相g5415好。g2528g7114，强g5242、g11840g5242g1075g17287g3827高。所以，板g7477g10378g20544g8675g1319具有高的强g19899性。
g1375如，g2559g11911量为0.10%～0.25%的g11911g13044钢g2462g2524金钢g9152g9791g5430g6116板g7477g20544g8675g1319的性能大g14280如下,
σ
b
g729(100～150)g10410
7
Pa，σ
s
g729(80～130)g10410
7
Pa，HRC：35～50，δg7299%～17%，ψg72940%～
65%，a
k
g72960J/cm
2
～180J/cm
2
。
g1861g7524g11911钢g9152g9791g5430g6116的g10267g10378g20544g8675g1319的性能g2029为 σ
b
g729230g10410
7
Pa，σ
s
g729200g10410
7
Pa，HV：
900，δg3001%，ψg30030%，a
K
g30010J/cm
2
。
可见，g20544g8675g1319的力学性能主要g2474g1927g1122g2559g11911量、组织g5430态和内g18108g1134g13479g7512。板g7477g20544g8675g1319具有g1260良的强g19899性，g10267g10378g20544g8675g1319的g11840g5242高，但塑性、g19899性g5058。通过热处理可以改变g20544g8675g1319的
g5430态，g3698加板g7477g20544g8675g1319的相对数量，从而可显著提高钢的强g19899性，g17837是一g7477充分g2469g6393钢材
g9520力的有效g17896径。
(3) g20544g8675g1319g17728变的主要特g9869。g20544g8675g1319g17728变，相对g10676g1821g1319g17728变g7481说，是在g17751低的温g5242g2318
域进行的，g3252而具有一系g2027特g9869，其中主要特g9869如下,
①g3g20544g8675g1319g17728变属g1122无g6205g6967g3423g17728变，g17728变进行g7114，g2494有g9869阵g1328有规g2029的重g7512，而g7044相与
g8609相并无g6116分的变g2282。g3
第5章 钢的热处理原理
·103·
·103·
② g20544g8675g1319g5430g6116g7114在g16809g7691g15932面将出g10628g9026凸g10628g16949，g17837g15932g7138g20544g8675g1319的g5430g6116是以切变g7053g5347g4466g10628
的，即由产g10995g4451观变g5430的切变和g993产g10995g4451观变g5430的切变g7481完g6116的。g2528g7114g20544g8675g1319和g8609相g3897g8675
g1319g1055g19400的g11040面保g6357切变g1861g7696g1863系，即在g11040面g990的原g4388是属g1122g7044相和g8609相g1861有，而且整g1022相
g11040面是g1126相g10313制的。g17837种以切变g13512g6357的g1861g7696g1863系g1075g12228为g12544g1120g12879g1861g7696g1863系(g2318g2047g1122以g8503应力g13512
g6357的g12544一g12879g1861g7696g1863系)。g3
③ g20544g8675g1319g17728变的g7242g1319学特g9869，是g7044相与g8609相g1055g19400保g6357着一g4462的位g2533g1863系。在钢中g5062观察到的有K-Sg1863系、g16211g4677g1863系与C-Tg1863系。g20544g8675g1319是在g8609相g3897g8675g1319g9869阵的某一g7242面g990g5430g6116
的，g20544g8675g1319的g5191面g6122g11040面g5132g5132和g8609相的某一g7242面接近g5191行，g17837g1022面g12228为g5827g1076面。钢中g20544g8675
g1319的g5827g1076面近g1122{111}
A
、{225}
A
和{259}
A
。由g1122g5827g1076面的g993g2528，g5132g5132造g6116g20544g8675g1319组织g5430态的g993g2528。
g314 g20544g8675g1319g17728变是在一g4462温g5242g14551g3272内完g6116的，g20544g8675g1319的g5430g6116量是温g5242g6122g7114g19400的g2001数。在一g14336g2524金中，g20544g8675g1319g17728变开始g2530，必须继续降低温g5242，才能使g17728变继续进行，如果中断冷却，g17728变便g2590g1584g8502。但在有些g2524金中，g20544g8675g1319g17728变g1075可以在等温g7477件下进行，即g17728变g7114g19400
的延长使g20544g8675g1319g17728变量g3698多。在通g5132冷却g7477件下g20544g8675g1319g17728变开始温g5242M
s
与冷却g17907g5242无g1863。
g5415冷却到某一温g5242以下，g20544g8675g1319g17728变g993g1889进行，此即g20544g8675g1319g17728变终了温g5242，g1075g12228M
f
g9869。
g315g3在通g5132g5785g1929下，g20544g8675g1319g17728变g993能进行到g5225，g1075就是说g5415冷却到 M
f
g9869温g5242g2530还g993能获得100%的g20544g8675g1319，而在组织中保留有一g4462数量的未g17728变的g3897g8675g1319，g12228g1055为残余g3897g8675g1319。
g9152g9791g2530钢中残余g3897g8675g1319量的多少，和 M
s
～M
f
g9869温g5242g14551g3272与g4472温的相对位g13634有直接g1863系，并且和g9152g9791g7114的冷却g17907g5242以g2462冷却过程中是g2554g1584g20051等g3252g13044有g1863。g3
g316 g3897g8675g1319在冷却过程中如在其一温g5242以下g13543冷g6122中断冷却，g5132使g19555g2530冷却g7114的g20544g8675g1319
g17728变量减少，g17837一g10628g16949g12228为热g19484g2282稳g4462，g1075g12228g3897g8675g1319稳g4462g2282。能引g17227热g19484g2282稳g4462的温g5242g990
g19492g12228为M
c
g9869，高g1122此g9869，g13543冷g6122中断冷却g993引g17227热g19484g2282稳g4462。g3
g317 在某些g19093系g2524金中g2469g10628，g3897g8675g1319冷却g17728变为g20544g8675g1319g2530，g5415重g7044加热g7114，g5062g5430g6116的g20544
g8675g1319可以g17882g17728变为g3897g8675g1319。g17837种g20544g8675g1319g17728变的可g17882性，g1075g12228g17882g17728变。通g5132用A
s
g15932g12046g17882g17728变开始g9869，A
f
g15932g12046g17882g17728变终了g9869。
3,影响C曲线的因素
影响Cg7366g13459的位g13634和g5430g10378的g3252g13044如下。
1) g2559g11911量的影响
g1134g1861g7524钢与过g1861g7524钢的过冷g3897g8675g1319等温g17728变g7366g13459(见g3282 5.13、5.14)。由g3282可知，g1134g1861g7524钢的Cg7366g13459比g1861g7524钢多一g7477g1820g1861g7524g19093g13044g1319g7524出g13459，比过g1861g7524钢多一g7477g1120g8437g9195g11911g1319的g7524出g13459。
在一g14336热处理加热g7477件下，g11911使g1134g1861g7524钢的Cg7366g13459右移，使过g1861g7524钢的Cg7366g13459左移。
2) g2524金元g13044的影响
除 Co 以外，钢中所有g2524金元g13044的溶入g3355g3698大过冷g3897g8675g1319的稳g4462性，使 C g7366g13459右移。
g993g5430g6116g11911g2282g10301g6122g5381g11911g2282g10301g5430g6116元g13044，如Si、Ni、Cu和Mn，g2494改变Cg7366g13459的位g13634，g993改变
Cg7366g13459的g5430g10378。g11911g2282g10301g5430g6116元g13044如Mo、W、V、Ti等，g5415它们溶入g3897g8675g1319以g2530，g993g1177使C
g7366g13459的位g13634右移，而且使Cg7366g13459呈g1016g1022g256鼻g4388g257，即把g10676g1821g1319g17728变和贝g8675g1319g17728变分开，中
g19400出g10628一过冷g3897g8675g1319稳g4462性g17751大的g2318域。
金属学与热处理
·104·
·104·
3) 加热温g5242和保温g7114g19400的影响
加热温g5242越高，保温g7114g19400越长，g3897g8675g1319越g3355g2260，提高了过冷g3897g8675g1319的稳g4462性，使Cg7366
g13459右移。
图5.13 亚共析钢过冷奥氏体等温转变曲线 图5.14 过共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
5.2.2 过冷奥氏体连续冷却转变曲线
许多热处理工艺是在连续冷却过程中完g6116的，如g9821冷g17876g9791、g12366冷g8503g9791、g8712冷g9152g9791等。
在连续冷却过程中，过冷g3897g8675g1319g2528g7691能进行等温g17728变g7114所g2469g10995的g1972种g17728变，即：g10676g1821g1319g17728
变、贝g8675g1319g17728变和g20544g8675g1319g17728变等，而且各g1022g17728变的温g5242g2318g1075与等温g17728变g7114的大g14280相g2528。在连续冷却过程中，g993g1262出g10628g7044的在等温冷却g17728变g7114所g8821有的g17728变。但是，g3897g8675g1319的连续冷却g17728变g993g2528g1122等温g17728变。g3252为，连续冷却过程要g1820g2530通过各g1022g17728变温g5242g2318，g3252此可能g1820g2530
g2469g10995g1972种g17728变。而且，冷却g17907g5242g993g2528，可能g2469g10995的g17728变g1075g993g2528，各种g17728变的相对量g1075g993g2528，
g3252而得到的组织和性能g1075g993g2528。所以，连续冷却g17728变就显得g3809g7446一些，g17728变规律性g1075g993g1699
等温g17728变g18039g7691g7138显，g5430g6116的组织g1075g993容易g2318分。
g2081边g16774过，过冷g3897g8675g1319等温g17728变的规律可以用Cg7366g13459g7481g15932g12046出g7481。g2528g7691地，连续冷却
g17728变的规律g1075可以用另一种Cg7366g13459g15932g12046出g7481，g17837就是g256连续冷却Cg7366g13459g257，g1075g2495g1328g256热动力学g7366g13459g257。根据g14533g7003g2529g12228g4395g3848，又g12228为g256CCT(Continuous Cooling Transformation)g7366g13459g257。
它g2465g7156了在连续冷却g7477件下过冷g3897g8675g1319的g17728变规律，是分g7524g17728变产g10301组织与性能的g1393据，
g1075是制g16758热处理工艺的重要参考g17176料。20 g1002g13438 50 年g1207以g2530，由g1122g4466验g6228g7427的g2469展，才开始g12946确地g8991量许多钢的连续冷却Cg7366g13459，直接用g7481解g1927连续冷却g7114的g17728变g19394g20076。
1,共析钢过冷奥氏体连续冷却C曲线
以g1861g7524钢为g1375，用g14521g5190组g1861g7524钢的小g3290g10267g16809g7691，经g2528g7691g3897g8675g1319g2282以g2530，g8611组g16809g7691各以一g1022g5670g4462g17907g5242连续冷却，g8611g19560一段g7114g19400g2474出一g1022g16809g7691g9152入g8712中，将高温分解的g10378态固g4462到g4472
温，g9994g2530进行金相g8991g4462，g8726出g8611种g17728变的开始温g5242、开始g7114g19400和g17728变量。将各g1022冷g17907下的数据g13520g2524绘在g256温g5242g252g7114g19400对数g257的坐g7643中，便得到g1861g7524钢的连续冷却Cg7366g13459，如g32825.15所
g12046。由g3282可以看到，g10676g1821g1319g17728变g2318由g989g7477g7366g13459g7512g6116，左边一g7477是g17728变开始g13459，右边一g7477是第5章 钢的热处理原理
·105·
·105·
g17728变终了g13459，下面一g7477是g17728变中g8502g13459。g20544g8675g1319g17728变g2318g2029由g1016g7477g7366g13459g7512g6116；一g7477是温g5242g990g19492
M
s
g13459，另一g7477是冷g17907下g13459
k
V ′。从g3282可以看出,
① g5415冷却g17907g5242 Vg728
k
V ′g7114，冷却g7366g13459与g10676g1821g1319g17728变开始g13459相交便g2469g10995γ→P，与终了g13459
相交g7114，g17728变便g2590g13479束，g5430g6116g1852g18108的g10676g1821g1319。
② g5415冷g17907
k
V ′g728Vg728
k
V g7114，冷却g7366g13459g2494与g10676g1821g1319g17728变开始g13459相交，而g993g1889与g17728变终了g13459
相交，但g1262与中g8502g13459相交，g17837g7114g3897g8675g1319g2494有一g18108分g17728变为g10676g1821g1319。冷却g7366g13459一g7098与中g8502g13459
相交就g993g1889g2469g10995g17728变，g2494有一直冷却到M
s
g13459以下才g2469g10995g20544g8675g1319g17728变。并且g19555着冷g17907 V的g3698
大，g10676g1821g1319g17728变量越g7481越少，而g20544g8675g1319量越g7481越多。
图5.15 共析钢连续冷却C曲线
③ g5415冷g17907 V＞
k
V g7114，冷却g7366g13459g993g1889与g10676g1821g1319g17728变开始g13459相交，即g993g2469g10995γ→P，而g1852
g18108过冷到g20544g8675g1319g2318，g2494g2469g10995g20544g8675g1319g17728变。此g2530g1889g3698大冷g17907，g17728变g5785g1929g993g1889变g2282。
由g990面分g7524可见，
k
V 是保g16789g3897g8675g1319在连续冷却过程中g993g2469g10995分解而g1852g18108过冷到g20544g8675g1319
g2318的最小冷g17907，g12228为g256g990g1032g11040冷g17907g257，通g5132g1075g2495g1582g256g9152g9791g1032g11040冷g17907g257。
k
V ′g2029是保g16789g3897g8675g1319
在连续冷却过程中g1852g18108分解而g993g2469g10995g20544g8675g1319g17728变的最大冷g17907，g12228为g256下g1032g11040冷g17907g257。
g314 g1861g7524g11911钢的连续冷却g17728变g2494g2469g10995g10676g1821g1319g17728变和g20544g8675g1319g17728变，g993g2469g10995贝g8675g1319g17728变，g1075
就是说，g1861g7524g11911钢在连续冷却g7114得g993到贝g8675g1319组织。但有些钢在连续冷却g7114g1262g2469g10995贝g8675g1319
g17728变，得到贝g8675g1319组织，g1375如某些g1134g1861g7524钢、g2524金钢。要g8892g5859的是，g1134g1861g7524钢的连续冷却
Cg7366g13459与g1861g7524钢的大g993相g2528，主要是出g10628了g19093g13044g1319的g7524出g13459和贝g8675g1319g17728变g2318，还有M
s
g13459右
g12483降低等。
2,连续冷却C曲线与等温冷却C曲线的比较
连续冷却过程可以看g6116是由无数g1022g5506小的等温过程组g6116，在经过g8611一g1022温g5242g7114都g1584留一g1022g5506小g7114g19400，连续冷却g17728变就是g17837些g5506小等温过程孕育、g2469g10995和g2469展的。所以说等温g17728
变是连续冷却g17728变的g3534g11796。g3282 5.16是g1861g7524钢连续冷却Cg7366g13459与等温冷却Cg7366g13459的比g17751，由
g3282可以看出,
① 连续冷却 C g7366g13459位g1122等温 C g7366g13459的右下g7053。g3252为连续冷却的g17728变温g5242g3355比等温g17728
金属学与热处理
·106·
·106·
变的温g5242低一些，所以连续冷却到g17837g1022温g5242进行g17728变g7114，需要g17751长的孕育期。
② 连续冷却g17728变是g2469g10995在一g4462的温g5242g14551g3272内，所以冷却g17728变获得的组织是g993g3355g2260的，
g1820g17728变的组织g17751g12907，g2530g17728变的组织g17751g13466。
图5.16 共析钢连续冷却C曲线与等温冷却C曲线的比较
5.2.3 过冷奥氏体转变曲线的应用
过冷g3897g8675g1319冷却g17728变g7366g13459是制g4462热处理工艺的重要g1393据，g1075有g2173g1122了解热处理冷却过程中钢材组织和性能的变g2282。
1,等温冷却C曲线的应用
① 对g1122制g4462等温g17876g9791、等温g9152g9791、分g13435g9152g9791以g2462变g5430热处理工艺具有g6363导g1328用。
② 可g1284计钢的g1032g11040g9152g9791冷却g17907g5242(V
k
)，g2524理g17885g6333冷却g1183质。其中
1 m
k
m
1.5
A t
V
τ
=
g5347中 A
1
g252g252钢的g1032g11040温g5242；
t
m
g252g252等温Cg7366g13459的鼻尖温g5242；
m
τ g252g252等温Cg7366g13459鼻尖孕育期g7114g19400。
③ 可以g2045用等温冷却 C g7366g13459g4462性地近似地分g7524钢在连续冷却g7114组织g17728变的g5785g1929。g1375
如g8454确g4462g17837种钢经某种冷g17907冷却g2530所得的组织和性能，一g14336是将g17837种冷g17907g11023到该材料的 C
g7366g13459g990，g6365其交g9869位g13634g1284计其所得组织和性能。
2,连续冷却曲线的应用
(1) 可以g4462性和g4462量地显g12046钢在g993g2528冷却g17907g5242下所获得的组织和g11840g5242，g17837对g1122制g4462和
g17885g6333零件热处理工艺有g4466g19481的g6363导g5859g1053。
(2) 可以比g17751g1946确的g4462出钢的g1032g11040g9152g9791冷却g17907g5242(V
k
)，g8503确g17885g6333冷却g1183质。
(3) g2045用连续冷却Cg7366g13459可以大g14280g1284计零件热处理g2530g15932面和内g18108的组织g2462性能。
第5章 钢的热处理原理
·107·
·107·
小 结
钢的热处理原理包括钢在加热g7114的组织g17728变和钢在冷却g7114的组织g17728变。
钢在加热g7114g3897g8675g1319g2282的过程受加热g17907g5242、加热温g5242、g2524金元g13044g2462原始组织g10378态的影响。
过冷g3897g8675g1319的g17728变产g10301包括g10676g1821g1319、贝g8675g1319和g20544g8675g1319。过冷g3897g8675g1319等温g17728变(TTT)
g7366g13459和连续g17728变(CCT)g7366g13459对制g4462热处理工艺，控制组织有重要g5859g1053。
本 章 习 题
1,g1172g1052是钢的热处理原理g731热处理目的g1321在g731
2,g16809g17860钢在加热和冷却g7114g4466g19481g17728变g9869的g10301理g5859g1053。
3,g1861g7524钢的g3897g8675g1319g2282过程包括g2750g989g1022g19466段g731影响g3897g8675g1319g2282的g3252g13044有g2750些g731
4,g3897g8675g1319g7242g12902大小对钢热处理g2530的力学性能有g1321影响g731
5,g11023出g1861g7524钢的等温g17728变Cg7366g13459，并说g7138g7366g13459中各g1022g2318域和各g7477g13459的g10301理g2559g1053。最g2530
g16809g3250g12584，以各种g17907g5242连续冷却g2530，能g2554得到贝g8675g1319组织，为g1172g1052g731
6,g2027g15932比g17751g10676g1821g1319、索g8675g1319、屈g8675g1319、g990贝g8675g1319、下贝g8675g1319和g20544g8675g1319的g5430g6116g7477件、相组g6116g10301、显g5506组织g5430态、g11840g5242、塑性g2462g19899性。
