一、钢在加热时的组织转变 1、钢在加热和冷却时的相变温度 钢在实际加热和冷却时不可能非常缓慢，因此，钢中的相转变不能完全按铁碳合金相图中的A1、A3和Acm线，而有一定的滞后现象，即出现过热(加热时)或过冷(冷却时)现象。 加热或冷却时的速度越大， 组织转变偏离平衡临界点的程度也越大。为区别起见，把冷却时的临界点记作Ar1、 Ar3 、Arcm；加热时的临界点记作Ac1、A1c3、Accm，如图所示。 2、奥氏体的形成 共析钢在常温时具有珠光体组织，加热到Ac1以上温度时，珠光体开始转变为奥氏体。只有使钢呈奥氏体状态，才能通过不同的冷却方式转变为不同的组织，从而获得所需要的性能。钢在加热时的组织转变，主要包括奥氏体的形成和晶粒长大两个过程，如图所示。 3、奥氏体晶粒的长大 当珠光体刚全部转变为奥氏体时，奥氏体晶粒还是很细小的。此时将奥氏体冷却后得到的组织晶粒也细小。如果在形成奥氏体后继续升温或延长保温时间，都会使奥氏体晶粒逐渐长大。晶粒的长大是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行的。 二、钢在冷却时的组织转变 钢经加热、保温形成的奥氏体，在冷却时分解或转变。如果冷却非常缓慢，奥氏体转变按照铁碳合金相图进行，即奥氏体在低温时将转变成珠光体。当冷却方式和速度不同时，所得到的组织和性能就大不一样。 在实际生产中，钢的热处理工艺有两种冷却方式，如图所示。 等温冷却：将加热到奥氏体的钢迅速冷却到临界温度以下的某一温度保温，进行等温转变，然后再冷到室温，如等温退火、等温淬火等。 连续冷却：将加热到奥氏体的钢，在温度连续下降的过程中发生组织转变，如水冷、空冷、炉冷等。 把冷至A1温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体，A1与奥氏体实际转变温度之差就是过冷度。 以共析钢为例分析奥氏体在等温冷却时的转变。 (一)过冷奥氏体等温转变曲线 把用共析钢制的同样尺寸(φ1.5mm的圆片) 的试样分成若干组，使其奥氏体化后，然后把各组试样分别投入Ar1点以下不同温度,如650℃，600℃，500℃，350℃，230 ℃的等温盐浴炉中进行等温转变，并每隔一定时间取出其中一个放于显微镜下观察它们的组织变化。测定奥氏体在各个温度下组织转变开始与终了时间，最终的组织和性能。将测定结果绘在温度－时间坐标图中，把各试样转变开始点联结起来，形成转变开始线；把各试样转变终了点联结起来，形成转变终了线。这样就得到过冷奥氏体等温转变曲线，如图所示。 
过冷奥氏体等温转变曲线 因为曲线形状像英文字母“C”所以也叫C曲线。因为过冷奥氏体等温转变曲线是反映时间－温度－组织转变关系的曲线，又叫“TTT”曲线。这个曲线由于过冷奥氏体在不同过冷度下转变经历的时间相差很大，从不足1秒至长达几天，在等温转变开始线的左边为过冷奥氏体区，处于尚未转变而准备转变阶段，这段时间称为“孕育期”。在不同等温温度下，孕育期的长短不同。对共析钢来讲，过冷奥氏体在等温转变的“鼻尖”(约550℃)附近等温时，孕育期最短， 即说明过冷奥氏体最不稳定，易分解，转变速度最快。 在高于或低于550℃时，孕育期由短变长，即过冷奥氏体稳定性增加，转变速度较慢。转变终了线右边为转变结束区，两条C曲线之间为转变过渡区。 在C曲线下面还有两条水平线：一条是马氏体开始转变线Ms， 一条是马氏体转变终了线Mf，在两条水平线之间为马氏体转变区。 (二)过冷奥氏体等温转变产物的组织及性能 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、高温等温转变区——珠光体型转变 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： 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HRC15～22。 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HRC22～27。 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，用符号T表示，硬度为HRC27～43。 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所示。 2.中温等温转变区——贝氏体型转变 转变温度在C曲线鼻尖至Ms点之间，即550～230 ℃的温度范围。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。可分为上贝氏体和下贝氏体两种。 (1)在550～350℃之间，转变产物在光学显微镜下呈羽毛状，如图所示。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HRC40～45，但强度低，塑性差，脆性大，生产上很少采用。 (2)在350℃～Ms之间，转变产物在光学显微镜下呈黑色竹叶状，如图所示。铁素体形成竹叶状，其内分布着极细小的渗碳体颗粒，这种组织为下贝氏体(B下)，硬度为HRC45～55。  |  | 上贝氏体 | 下贝氏体 |
贝氏体的碳化物不是连续分布，而是由许多细颗粒或薄片呈断续分布，其次，贝氏体中的铁素体碳浓度高于珠光体，呈过饱和固溶状态。 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 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。 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。所以Ms与Mf 之间的组织为马氏体和残余奥氏体，如图19-10所示。  |  | 片状马氏体 | 板条马氏体 |
过冷奥氏体转变温度不同，所得到的组织和性能就不同， 所示。 如 下图 三、等温转变曲线在连续冷却转变中的应用 将连续冷却时的冷却速度线画在等温曲线图上，根据冷却速度线和等温曲线相交位置，大致可估计出产物可能得到的组织和性能，对制定热处理工艺有重要意义。下图为共析钢等温转变曲线图上，估计连续冷却转变的情况。 图中V1234，它们分别表示不同冷却速度的冷却曲线。 V1——相当于炉冷(退火)情况。它与C曲线相交于700～650℃，转变产物为粗片状珠光体。 V2——相当于空冷(正火)情况。它与C曲线相交于650～600℃，转变后产物为细片状珠光体，即索氏体。 V3——相当于油冷(淬火)情况，它只与C 曲线开始转变线相交于鼻尖附近，随后又与Ms线相交，转变产物为屈氏体和马氏体。 V4——相当于水冷(淬火)情况，它不与C曲线相交，而直接与Ms 相交并继续冷却，它的组织为马氏体和残余奥氏体。 Vk(V临)——冷却速度曲线恰恰与C曲线相切，这是由奥氏体直接得到马氏体的最小冷却速度，称为临界冷却速度。凡是大于Vk的冷却速度都可以转变为马氏体组织。 连续冷却转变由于是在一个温度范围内进行的，往往得到混合组织，如珠光体＋索氏体，屈氏体＋马氏体等。而过冷奥氏体在等温转变时只转变为单一的组织。 （点击可查看亚共析钢和过共析钢）
转变产物是：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体， | 
