奥氏体连续冷却转变图解析

在实际生产中，大多数工艺是在连续冷却的情况下进行的，过冷奥氏体在连续冷却过程中发生各类相变。连续冷却转变既不同于等温转变，又与等温转变有着密切的联系。连续冷却时，过冷奥氏体转变是在一个温度范围内发生的，各种相变往往相继出现，甚至重叠发生，得到的组织往往很复杂，不均匀。

连续冷却转变过程可以看成是由无数个微小的等温过程连接而成的，连续冷却转变就是在这些微小的等温过程中孕育、长大的。

奥氏体连续冷却转变图也可用热分析法、金相法、膨胀法测定。应用热模拟机可较快地测得钢的奥氏体连续冷却转变图。

奥氏体连续冷却转变图与奥氏体等温转变图不同，图2-15所示为共析钢的奥氏体连续冷却转变图与奥氏体等温转变图的比较，图中实线为奥氏体连续冷却转变图，虚线为奥氏体等温转变图。二者的主要区别有以下几个方面：

1）等温转变在整个转变温度范围内都能发生，只是孕育期有长有短；而连续冷却转变却有所谓不发生转变的温度范围，如图2-15中转变终止线以下的200～450℃。

2）奥氏体连续冷却转变图比奥氏体等温转变图向右下方移动，说明连续冷却转变发生在更低的温度和需要更长的时间。

3）共析钢和过共析钢在连续冷却转变中不发生贝氏体转变，只发生珠光体分解和马氏体相变。如图2-15所示，当冷却速度大于v_c时，即使与奥氏体等温转变图相交，室温组织中也没有珠光体，只有马氏体；而冷却速度小于v_c′时，室温组织得到珠光体，冷却速度在v_c和v_c′之间时，则得到珠光体＋马氏体的整合组织。

图2-16分别示出了40钢的奥氏体等温转变图和奥氏体连续冷却转变图^[6]。由图2-16中可见，两个转变曲线的形状和位置不同。

1）在奥氏体连续冷却转变图中不发生贝氏体相变。

2）开始线和终了线均向右下方移动。

3）连续冷却转变时析出先共析铁素体，然后进行伪共析，转变为伪珠光体组织；而奥氏体等温转变图中有先共析铁素体析出线，而且在中温区析出贝氏体铁素体，发生贝氏体相变。

4）马氏体点Ms相同，但终了点不同，连续冷却时Mf点移向较低温度，如90％马氏体转变量的温度降低到100℃以下。

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图2-15 共析钢的奥氏体连续冷却转变图与等温转变图比较

图2-16 40钢的奥氏体等温转变图和奥氏体连续冷却转变图

a）等温转变图（w_C＝0.44％，w_Si＝0.22％，w_Mn＝0.66％，w_Cr＝0.15％）

b）连续冷却转变图（w_C＝0.43％，w_Si＝0.24％，w_Mn＝0.68％，w_Cr＝0.13％）

合金钢在连续冷却转变中一般有贝氏体转变发生，但由于贝氏体相变区与珠光体分解区往往分离，使得合金钢的奥氏体连续冷却转变图更加复杂。合金钢的奥氏体连续冷却转变图总是位于奥氏体等温转变图的右下方。图2-17所示为40Cr钢的奥氏体连续冷却转变图^[6]，在其化学成分中主要是增加了铬。40Cr钢在连续冷却中有贝氏体相变发生，在550℃以上有共析分解，转变为铁素体＋珠光体的整合组织；而冷却到550℃以下时则发生贝氏体相变。与图2-16相比，显然铬提高了共析分解温度。

亚（过）共析钢在A₃（A_cm）温度以上奥氏体化时，若以较低的冷却速度冷却，有先共析铁素体（先共析渗碳体）析出，则相应地在其奥氏体连续冷却转变图上存在一条先共析相的析出线，如图2-17所示。在这种情况下，亚共析钢由于铁素体的析出，使尚未转变的过冷奥氏体中含碳量增加，导致随后的马氏体相变开始温度较低。40Cr钢的马氏体点（Ms）为355℃，但在连续冷却时，由于已经有先共析铁素体和贝氏体铁素体析出，余下的奥氏体中含碳量提高，则其马氏体点较低，从图2-17中可见有一条马氏体点逐渐降低的线。

图2-17 40Cr钢的奥氏体连续冷却转变图（奥氏体化温度为840℃，w_C＝0.44％，w_Si＝0.22％，w_Mn＝0.8％，w_Cr＝1.04％，w_Ni＝0.26％）

相反，对于过共析钢，若在马氏体相变之前析出碳化物，则马氏体点逐渐升高。

若以大于临界冷却速度的速度冷却，先共析铁素体或先共析渗碳体来不及析出，则发生伪共析，转变为伪珠光体组织。

连续冷却转变在一个温度范围内发生，在连续冷却过程中，过冷奥氏体可能经历高温区、中温区、低温区，按照转变贯序发生一系列相变，冷却初期和后期的转变产物不同，几种相变产物组成复杂的整合组织。