室温下铸钢的金相组织,亚共析钢是铁素体和珠光体,过共析钢是珠光体和渗碳体,共析钢是珠光体。

      在讨论铸钢的加热和冷却时的组织变化时,为方便起见,通常把PSK线相变线用A1表示,GS临界线用A3表示,ES临界线用Acm表示。在温度分别加热到A1、A3、Acm时,以符号或Ac1、Ac3、或Accm表示,在温度冷却到上述临界线时,分别以符号A1、Ar3或Arcm表示。

     在加热或冷却的过程中,实际相变温度总要比状态图(相图)上的平衡温度高一些或低一些,通常把实际相变温度与平衡温度之间差数称为过热度或过冷度。

(1)钢在加热时的组织转变*铸钢在丛室温加热到A1线温度之前，其组织基态上不发生变化,因为还没有达到相变的温度,当温度达到或超过A1线温度时,对共析钢而言,珠光体中的渗碳体片层和铁素体片层之间的界面上会形

成一些奥氏体晶核。

      在随后的升温(不需过高)或保温中,渗碳体逐渐分解,分解出来的碳转移扩散到铁素体中,为奥氏体成长创造了条件。随着时间的推移,渗碳体不断溶解和减少,奥氏体晶核长大并不断增加,*终形成单一的奥氏体组织。

      亚共析钢在温度加热到A以后,珠光体晶粒内同样会在渗碳体和铁素体之间形成新的奥氏体晶核,随着温度的升高,珠光体的成成分沿着GS线而变化,珠光体中的渗碳体由于碳的转移和扩散而减少,铁素体由于吸收碳而转变为奥氏体,使奥氏体增加,在温度达到A3后完成转化,成为单一的奥氏体组织。

 过共析钢在加热到A1以后,同样珠光体的晶粒也会出现奥氏体的晶核,随着温度的升高而逐渐长大,过共析钢中的自由渗碳体(次生)会逐渐溶入到奥氏体中,奥氏体则沿着ES线提高溶解碳的能力,在温度达到ES线后,珠光体已完成向奥氏体的转变,自由渗碳体也都溶入奥氏体中,形成单一的奥氏体组织。

(2)钢在冷却时的组织转变如果把已加热成为奥氏体状态的铸钢冷却到A1温度以下时,奥氏体会发生分解向珠光体和其他组织转变。对亚共析钢和过共析钢来说,在珠光体开始转变之前,还会有先共析相的析出,亚共析钢在缓冷至临界温度Ar3稍下时,铁素体晶核*先从奥氏体晶界上形成,随后沿奥氏体晶界或奥氏体晶内长大，形成先共析铁素体。随着温度放下降,这个l过程会持续进行，在冷却列Ar1温度时,具有共析成分的奥氏体转变为珠光体,形成由铁素体和珠光体构成的两相组织,缓冷到Arcm稍下时的过共析钢会有先析渗碳体析出，当温度降至Ar1时,具有共晶成分的奥氏体完成了珠光体转变,*后形成渗碳体和珠光体两相组织。对共析钢来讲,一般情况下,把奥氏体过冷到不同温度时,可发生珠光体转变,贝氏体转变和马氏体转变,。现以共析钢为例进一步说明奥氏体向珠光体的转变。                                                          在温度过冷到A1以下至550℃左右的范围内时,奥氏体内的碳和铁原子都能充分进行扩散,由于温度的下降,奥氏体溶解碳的能力下降,同时碳开始析出并在奥氏体晶界上成核,长大成为渗碳体,奥氏体由于碳量的减少,为铁素体的形成创造了条件,在渗碳体的两侧形成铁素体,*终完成珠光体转变。珠光体转变温度愈低,形成的珠光体的片层愈薄(分散度愈大),其硬底和强度愈高。

      一般按珠光体组织中铁素体和渗碳体的片层厚度的不同把其分为粗大的珠光体(珠光体),细珠光体(索氏体)和极细珠光体(屈氏体)。                 珠光体:大约在A1线以下至650℃之间形成,珠光体的分散度较低,铁素体与渗碳体的片层较厚。   索氏体:大约在650~600℃形成,珠光体的分散度较高,其铁素体和渗碳体与渗碳体的片层较厚薄。

屈氏体:约在600-550℃之间形成,其分散度很高,铁素体和渗碳体的片层较薄。

珠光体、索氏体、屈氏体三者并没有本质差别,也没有严格的温度界限,只是片层的厚度不同,其转变的温度越低,片层越薄,也就是说分散度越大,它的硬度和强度就越高。

在温厦过冷到大约550-220℃的温度区间时,由于奥氏体转变温度较低。扩散已不能充分进行,所以奥氏体分解为介稳定状态的过饱和的aFe与碳化物(或渗碳体)的混合物,即贝氏体。贝氏体的强度和硬度总的来说要高于珠光体。

       如果把共析钢过冷到更低一些温度,如低于220℃,这时扩散过程以无法进行,过冷的奥氏体以非扩散方式转变为马氏体。在转变过程中,由于铁、碳原子没有扩散的发生,所以生成的马氏体与原奥氏体的成分相同,马氏体仍是碳在αFe中的过饱和固溶体。马氏体的硬度很高,但塑性与韧性很低。