过冷奥氏体等温转变产物的组织及性能分析

根据共析钢过冷奥氏体在不同温度区域内转变产物和性能的不同，可分为高温、中温及低温转变区，即珠光体型、贝氏体型和马氏体型的转变。

1.高温转变区—珠光体型转变(扩散型转变)

共析钢的过冷奥氏体在Ar1 ～550 ℃ (鼻温)温度范围内，将发生奥氏体向珠光体转变。分为以下三类:

1)Ar1 ～650 ℃: 转变产物为粗片状铁素体＋粗片状渗碳体，即珠光体，硬度为15～22 HRC。

2)650 ℃～600 ℃: 转变产物为层片较薄的铁素体和渗碳体交替而成的珠光体。这种组织为细珠光体，称为索氏体，用符号S 表示，硬度为22～27 HRC。

3)600 ℃～550 ℃: 转变产物为层片极薄的铁素体和渗碳体交替而成的珠光体，也称为屈氏体(或托氏体)，用符号T 表示，硬度为27～43 HRC。

珠光体、索氏体和屈氏体实际上都是铁素体和渗碳体的机械混合物，仅片层粗细不同，并无本质差异，它们的电子显微组织如图4-5 所示。

图4-5　电子显微组织

(a)珠光体； (b)索氏体； (c)屈氏体

2.中温转变区—贝氏体型转变(半扩散型转变)

转变温度在C 曲线鼻尖至Ms 点之间，即550 ℃～230 ℃。转变产物由含碳量过饱和铁素体和微小的渗碳体混合而成，这种组织称为贝氏体，用符号B 表示。贝氏体可分为上贝氏体和下贝氏体两种。(www.xing528.com)

1)在550 ℃～350 ℃，转变产物在光学显微镜下呈羽毛状，如图4-6 (a)所示。铁素体形成许多密集而互相平行的扁片，其间断断续续分布着渗碳体颗粒，这种组织称为上贝氏体(B上)，硬度为40～45 HRC，其强度低、塑性差、脆性大，生产上很少采用。

图4-6　贝氏体的显微组织

(a)上贝氏体； (b)下贝氏体

2)在350 ℃～Ms，转变产物在光学显微镜下呈黑色竹叶状，如图4-6 (b)所示。铁素体形成竹叶状，其内分布着极细小的渗碳体颗粒，称为下贝氏体 (B下)，硬度为45～55 HRC。与上贝氏体比较，下贝氏体有较高的硬度和强度，同时塑性、韧性也较好，并有高的耐磨性。因此，生产中常采用等温淬火的方法来获得下贝氏体组织。

3.低温转变区——马氏体型转变(非扩散型转变)

转变温度在Ms 及Mf 之间。转变特点是: 过冷度极大，转变温度很低，碳原子和铁原子的动能很小，都不能扩散。转变产物是碳在α-Fe 中的过饱和固溶体，称为马氏体，用符号M 表示。

共析钢奥氏体过冷到230 ℃(Ms)时，开始转变为马氏体，随着温度下降，马氏体逐渐增多，过冷奥氏体不断减少，直至-50 ℃(Mf)时，过冷奥氏体才全部转变成马氏体，如图4-7 所示。

图4-7　马氏体的显微组织

(a)针状马氏体； (b)板条状马氏体