等温淬火：贝氏体组织的转变

图8-16是奥氏体等温淬火转变原理图。由图8-16可以看出，在贝氏体转变曲线的上半部进行等温 （300～400℃）处理，可得到上贝氏体组织；在下半部等温 （200～300℃）处理，可得到下贝氏体组织。

钢中的贝氏体由针状铁素体和碳化物组成，但在铸铁中由于含硅量高[w（C）=2．5%～3．2%]，则抑制了碳化物的形成，因而形成没有碳化物的针状铁素体—贝氏体组织。

图11-1　在350～470℃范围内冷却至室温时各种基体组织随时间的变化(www.xing528.com)

等温淬火后的基体组织不仅取决于含碳量及其他化学成分，也取决于由奥氏体化温度冷却至等温转变时的过程。当转变温度为350～470℃时，按一般方式的转变，首先沉淀析出针状的、碳呈过饱和的铁素体，不能再溶解的碳则富集在奥氏体中，此时的基体组织是由针状铁素体（贝氏体）和与之相邻的奥氏体组成。此时，奥氏体中的含碳量可达w（C）=2%。随着转变温度的降低，针状铁素体细化。在转变过程中针状铁素体量增加，并且由于此时奥氏体中碳的浓度增加使奥氏体得到稳定。由于转变时间的不同，可把转变过程分成三个区域 （见图11 1）。开始时，经短暂的转变之后，因碳量不足，先形成的奥氏体在室温转变时形成马氏体；在中间区域，当奥氏体量在25%～50%的情况下，甚至直到-100℃以下，奥氏体也呈稳定状态。在转变非常缓慢的情况下，不再有硅的富集，而硅的富集可以抑制碳从高度过饱和的奥氏体中沉淀析出；在第Ⅲ区域中，大多析出呈针状或板条状的硅—碳化物。由此，奥氏体变得失稳并转变成针状铁素体和碳化物。在400℃时保温时间超过1h，转变的第Ⅲ阶段就会发生。另外，降低转变温度或附加合金元素，都会显著地阻碍硅—碳化物的沉淀析出。

图11-2　不加合金元素的球墨铸铁，等温转变（保温1.5h）温度与基体组织的关系

图11-2是转变温度对基体组织的影响。在超过400℃时转变非常快，在实验室条件下，可得到硅—碳化物；但在实际生产中，由于铸件冷却缓慢，则得到针状铁素体和碳化物。在低于350℃时，大部分奥氏体都非常稳定，以致不会发生转变，直到室温把马氏体包围起来。