钢的组织转变：加热与冷却

一、热处理概念

图3－22　钢的热处理工艺曲线示意图

热处理是指将钢采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺方法。常用的有整体热处理（如退火、正火、淬火及回火等）、表面热处理（如火焰淬火、感应淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗等）。

热处理的基本过程都由加热、保温和冷却三个阶段组成，如图3－22所示。

二、钢在加热、冷却时的组织转变

图3－23　钢的临界温度

A1、A3、Acm线是铁碳合金相图中钢在极缓慢加热（或冷却）时的相变温度线，但在实际生产中，总是要有一定的加热和冷却速度，因而实际发生组织转变的温度与铁碳相图有一定的偏差，如图3－23所示。实际加热时发生组织转变的温度用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却时用Ar1、Ar3、Arcm表示。

1.钢在加热时的组织转变(www.xing528.com)

加热的目的是获得奥氏体，即奥氏体化。奥氏体晶粒细小，冷却后产物组织的晶粒也细小，力学性能高。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒长得越大；加热速度越快，晶粒越细小。大多数合金元素均能不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大。

2.钢在冷却时的转变

钢经加热奥氏体化后，通过不同的冷却方式，可获得不同的性能。奥氏体等温冷却转变可形成珠光体、贝氏体组织，连续冷却转变得到马氏体组织。

奥氏体向珠光体转变发生在A1～550℃温度范围内，向贝氏体转变发生在550℃～Ms温度范围内。贝氏体是由过饱和的α固溶体和碳化物组成的复相组织。珠光体、贝氏体转变温度、产物、显微特征、力学性能及代表符号如表3－4所示。当钢由奥氏体急冷到Ms（约230℃）温度以下时，发生马氏体转变。马氏体是碳在α铁中的过饱和固溶体，用符号M表示。马氏体的组织形态有片状（针状）和板条状两种。片状高碳马氏体的塑性和韧性差，板条状低碳马氏体的塑性和韧性较好。

表3－4　共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和硬度