（1）珠光体转变－－高温转变 A1～550℃ 扩散型转变 层片状（P，S，T） 片间距越小，综合性能越好 （2）贝氏体转变－－中温转变 550℃～Ms；半扩散型转变，上贝氏体（上B）：羽毛状；性能 差； 550～350 ℃ ；下贝氏体（下B)：350 ℃ ~MS ；黑色针状；综 合性能好
1.4.2 钢在冷却时的组织转变
亚共析钢的平衡结晶过程
组织组成物：F，P
(F) 0.770.4 100%49%
0.770.0218 w(P) 0.40.0218 100%51%
0.770.0218
组成相：F，Fe3C
(F) 6.690.4100%94%
6.69
w(Fe3C)
0.4 100%6% 6.69
亚共析钢的室温平衡结晶组织
先进材料成形技术及理论
课程简介
一、课程性质：专业和专业前沿 二、主要内容：
• 金属材料及热处理； • 铸造成型技术； • 压力加工成型技术； • 焊接成型技术； • 粉末冶金及其成型； • 高分子材料及其成型； • 工业陶瓷及其成型； • 复合材料及其成型； • 快速成型技术简介； • 成型材料与方法选择
组元：Fe，F1e3.C3
铁碳平衡相图 相：L :液相;δ:高温铁素体; α(F):铁素体; γ(A):奥氏体; Fe3C:渗碳体
重要的线：固相线;液相线;
包晶点J：LBH 1495 AJ
共晶点C：Lc 1148 AEFe3C(Le) 共析点S：As 727 FPFe3C (P)
包晶反应线; 共晶反应线; 共析反应线（A1）; A3; Acm
共晶白口铸铁的平衡结晶过程
组织组成物：Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）
共晶白口铸铁的室温平衡结晶组织
白色的Fe3C基体上分布着黑色条状或粒状的P
亚共晶白口铸铁的平衡结晶过程
组织组成物：P+ Fe3CⅡ +Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）
亚共晶白口铸铁的室温平衡结晶组织
Fe3CⅡ分布在粗大块状的P的周围； Fe3C基体上分布着条状或粒状的P
课程简介
三、教材
1、指定用书 [1]材料成型工艺基础，刘建华，西安电子科技大学出版社，
2007. 2、参考书 [1]材料成形技术，毛萍莉，机械工业出版社，2007 [2]金属材料成形与加工，毛卫民，清华大学出版社，2008 [3]先进材料成形技术及理论，樊自田，化学工业出版社，2006
四、考核方式
过共晶白口铸铁的平衡结晶过程
组织组成物：Fe3CⅠ +Le’（P+Fe3C＋Fe3CⅡ）
过共晶白口铸铁的室温平衡结晶组织
长条状Fe3CⅠ分布在Le’上
1.4 金属材料热处理
• 定义：将金属或合金在固态范围内采用适当的方式进行加热、保温
盒冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。
1.4.1 钢在加热时的组织转变
（3）球化退火
• 使碳化物球化，获得粒状珠光体 • 加热略高于AC1，保温较长时间，炉冷至600度后空冷 • 共析钢、过共析钢、合金工具钢 • 降低硬度、改善切削加工性能，为淬火作准备
（4）扩散退火
熔点以下100～200℃ ，保温10－15h，缓冷
均匀组织 完全退火代替
（5）去应力退火
低于AC1（500～650℃ ），保温（与工件的截面尺寸有关），炉冷 消除残余应力
1.4.3 钢的热处理工艺-普通热处理
1.4.3 钢的热处理工艺-普通热处理
2. 正火
• AC3和ACcm以上30～50℃，保温，空冷 • 亚共析钢：F+S；共析钢：S；过共析钢S＋Fe3C • 用途： （1）最终热处理：细化晶粒、均匀组织，提高强度、硬
度和韧性 （2）预先热处理 （3）改善切削加工性能（低碳钢）
（3）马氏体转变－－低温转变
Ms-Mf 无扩散型转变；晶格重组；C过饱和，晶格畸变，固溶
强化 无孕育期 在一定温度范围内进行。转变量只取决于转变温度，而
与保温时间无关 残留奥氏体；与含碳量有关 体积膨胀，内应力
1.4.2 钢在冷却时的组织转变
亚共析钢、过共析钢等温转变曲线
1.4.2 钢在冷却时的组织转变
白色块状的F，层片状的P（黑色块状）；白色网状F包围P
过共析钢的平衡结晶过程
组织组成物：Fe3C，P
P 6.691.2 100%93%
6.690.77
(Fe3C)7%
组成相：F，Fe3C
F6.691.2100%82.1%
6.69
(Fe3C)17.9%
过共析钢的Leabharlann 温平衡结晶组织网状Fe3C分布在层片状P周围
2、连续冷却
（1）共析钢的连续冷却 CCT曲线 临界冷却速度 无贝氏体转变
亚共析钢、过共析钢的连续冷却转变
1.4.3 钢的热处理工艺
热处理
退火
普通热处理
正火
淬火
回火
表面淬火
表面热处理
化学热处理
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属等
1.4.3 钢的热处理工艺-普通热处理
1.退火 • 加热到适当的温度，保温一定时间后，随炉缓慢冷却以
获得近于平衡状态组织的热处理工艺
（1）完全退火
❖ AC3以上20～30 ℃，保温，炉冷 ❖ 细化晶粒、均匀组织、降低硬度、改善切削加工性能 ❖ 亚共析钢
（2）等温退火
❖ AC3以上，保温，急冷至珠光体区， ❖ 等温转变，缓冷
1.4.3 钢的热处理工艺-普通热处理
奥氏体形核 奥氏体长大 剩余渗碳体的溶解 奥氏体成分均匀化
1.4.2 钢在冷却时的组织转变
温
保温
度
加 热
临界点 实线：连续冷却 虚线：等温冷却
时间
1.4.2 钢在冷却时的组织转变
1、等温冷却
过冷奥氏体等温转 变曲线 (TTT曲线、 C曲线） 孕育期：鼻子处最 短
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
1.4.2 钢在冷却时的组织转变
1.3 铁碳相图
铁碳平衡相图
工业纯铁的平衡结晶过程
组织组成物：F，（Fe3C）
工业纯铁的室温平衡结晶组织
共析钢的平衡结晶过程
组织组成物：P
组成相：F，Fe3C
(F) 6.690.77100%88%
6.69
w(Fe3C)
0.77100%12% 6.69
共析钢的室温平衡结晶组织
层片状P：窄条Fe3C，宽条F
1.4.3 钢的热处理工艺-普通热处理
3.淬火：加热、保温、急冷
淬火温度：
• 亚共析钢：AC3以上30～50℃； 提高硬度
共析钢、过共析钢：AC1以上 30～50 ℃ ；提高硬度和强度； 改善马氏体形态，降低脆性；减 少残余奥氏体