奥氏体等温转变曲线及其冷却速度影响分析

铁碳合金相图的应用条件是，加热和冷却相当缓慢，组织转变是在平衡或接近平衡状态下进行的。而实际钢材焊接和热处理时，加热和冷却都十分迅速，达不到平衡状态。

由于焊接和热处理不同的冷却速度对钢的组织转变会产生很大影响，生产中常采用奥氏体等温转变曲线来分析奥氏体冷却时的组织转变情况。奥氏体等温转变曲线因曲线呈C形，故又称C曲线，某种钢的等温转变曲线如图2-6所示。

图2-5 铁碳合金相图

图2-6 某种钢的等温转变曲线(www.xing528.com)

图2-6中左边的曲线Ⅰ是奥氏体转变开始线。曲线Ⅰ以左的区域为过冷奥氏体区，即过冷到A₁（727℃）以下温度奥氏体尚未发生转变的区域，此时，处于过冷状态的奥氏体是不稳定的。在恒温下经过一段时间（称为孕育期）便开始转变。恒温温度不同，孕育期的长短也不同，并由转变开始曲线Ⅰ所确定。曲线Ⅰ距离纵坐标最近的位置约在550℃左右，在此温度范围内孕育期最短，奥氏体最不稳定，最容易发生转变。右边的曲线Ⅱ是奥氏体转变终止线。曲线Ⅱ以右的区域为转变产物区，按转变温度和转变产物不同可分为三个区域：

1）在A₁（727℃）～550℃之间为珠光体转变，称为高温转变区。钢冷却时，冷却速度不同，珠光体的片层间距也不同。冷却速度越大，片层间距越小。根据珠光体的片层间距的大小，珠光体又分为粗、细、极细三种。细珠光体又称为索氏体，极细珠光体又称为屈氏体。

2）在550℃～Ms（240℃）之间为贝氏体转变，称为中温转变区，贝氏体是铁素体与渗碳体的聚合组织，按转变温度的高低转变产物分别为粒状贝氏体、上贝氏体和下贝氏体。

3）在Ms（240℃）-Mf之间为马氏体转变区，称为低温转变区，转变产物为马氏体。马氏体是碳在体心立方晶格α-Fe中的过饱和固溶体，在显微镜下观察，马氏体呈白色针状组织。由于溶入了过多的碳而使α-Fe晶格严重畸变，增加了塑性变形的抗力，从而具有高硬度（600～650HBW）。马氏体硬度高、脆性大、强度高，但塑性、韧性较低。

图2-6中的Ms和Mf所代表的分别为奥氏体向马氏体转变的开始温度和终了温度。碳钢中的马氏体转变没有孕育期，当奥氏体过冷到Ms温度以下就立即形成马氏体。Ms和Mf温度范围与冷却速度无关，在图中为两条水平线。