《实用热处理的基础理论及应用》读书笔记（9）

伯龙马

      如题
      9. 碳钢奥氏体等温转变产物及其性能
碳钢奥氏体等温转变产物及其性能，如下所述。
      (1)珠光体型转变(A1～550℃)：
     1） 珠光体  过冷奥氏体在A1～650℃范围内转变为珠光体(P)，由于过冷度小，转变温度高形成的珠光体呈粗片状（如图1-11所示）。其硬度一般为10～20HRC,这与珠光体片较厚也有直接关系。
      2）索氏体  索氏体(S)是过冷奥氏体在650～600℃温度范围转变为细片状珠光体（如图1-12所示）。这是由于过冷度稍大，结晶核心稍多的结果。其硬度也较珠光体稍高些，一般为25～30HRC。索氏体的综合力学性能很好，即强度、塑性和韧性都相对较高。
    3）托氏体  托氏体（T）是过冷奥氏体在600～550℃温度范围的转变产物，因为其过冷度更大些，所以它是极细片状珠光体（如图2-13所示）。通常硬度为40～45HRC，强度较高，塑性和韧性较差。
    （2）贝氏体型转变(550～240℃)：
      1）上贝氏体  上贝氏体（B上上）是过冷奥氏体在550～350℃的转变产物，其组织形态为羽毛状（如图1-14所示）。硬度为40～45HRC。由于上贝氏体的脆性较大基本无实用价值。
       2）下贝氏体  下贝氏体（B下下）是过冷奥氏体在350～240℃的转变产物，其组织形态为针叶状（如图1-15所示）。硬度为50～60HRC。下贝氏体具有强韧兼优的力学性能性能。
    （3）马氏体型转变
      1）高碳马氏体（240～-50℃）  高碳马氏体转变是一种非扩散性转变，由于铁原子不能扩散移动和马氏体形成速度极快，使得碳原子也来不及扩散。因此，转变前后成分基本没有变化，故马氏体实际是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，即碳原子强迫崁镶在α-Fe晶格的空隙，使晶格由体心立方晶格变成体心正方晶格，因晶格畸变使得马氏体具有高硬度，并伴有强大内应力。高碳马氏体的塑性和韧性很差。其组织为针状（如图2-16所示），故也称为针状马氏体。
    马氏体硬度与其含碳量有明显的直接关系，如图1-17所示。
由于晶格畸变和体心正方晶格的存在，使得马氏体比体积增大，而且含碳量越多，增加的越大。因此，淬火后体积膨胀将导致零件产生各种变形，甚至开裂。
      2）低碳马氏体（600～200℃）  低碳马氏体的组织形态为板条状，因此也称为板条马氏体，如图1-18所示。完全低碳马氏体一般出现在低碳钢淬火后。中、高碳钢中往往是高碳马氏体和低碳马氏体混合存在，而且钢的含碳量越高，高碳马氏体比例越大，这是由于含碳量对马氏体转变开始温度（Mf点）影响的结果，如图1-19所示。
由于低碳马氏体内部含有极高密度的位错，有很强的位错强化效应，因此，低碳马氏体具有强韧兼优的力学性能。
       3）残余奥氏体  由于高碳马氏体的转变终了温度在室温以下，而且含碳量越多，使马氏体转变终了温度越低（如图1-20所示），因此在室温下的组织中仍有未转变完奥氏体，即残余奥氏体（Aˊ）。残余奥氏体量与含碳量的关系，如图1-21所示。
   残余奥氏体对钢的性能有一定影响。一方面是大量存在时会降低钢的强度、硬度和耐磨性；另一方面它是一种不稳定组织，会使零件在长期存放或使用过程继续转变而引起尺寸变形，影响精密零件和量检具的使用性能。但残余奥氏体也有有利一面，由于其塑性好，对淬火应力可起缓解作用；同时，由于其比体积小，可减小因马氏体转变带来的体积胀大。

                                                                      （图1-11至图1-21略）