钢板热成型技术在汽车覆盖件中的应用.docx
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钢板热成型技术在汽车覆盖件中的应用
HarbinInstituteofTechnology
钢板热成型技术在汽车覆盖件中应用的可行性研究
院系：
电气学院
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
王少纯
设计时间：
2013-12-1
哈尔滨工业大学
摘要
由于近年来环保意识的提升，汽车业为了降低油耗并且提高汽车行驶的安全性，全球各大汽车厂商均致力于采用高强度钢板以达到减轻车身自重与环保的目的。
然而，刚强度钢板在冲压成形过程中容易产生回弹、扭曲等难以预测的现象，导致成形十分困难。
因此，热成型技术应运而生。
用来进行热成型的超高强度钢板主要是硼钢，而22MnB5钢板是热成型广泛应用的超高强钢板。
热成型过程是将强度为200~300MPa的钢板加热之后快速转移到模具中成形的过程。
由于热成型过程中有保压淬火过程，使钢板的组织结构转变为马氏体，这样最终零件的强度可到达1400MPa以上。
而且，热成型可以解决回弹、扭曲等冷冲压难以解决的问题。
由此可见热成型技术是未来汽车结构件重要的成形技术。
本文主要通过查阅文献资料，介绍热成型常用的材料、热成型工艺等。
车门防撞梁作为车门内部重要的车身结构件，在汽车发生侧面碰撞时，能够大大减轻车门的变形程度，从而减少汽车撞击对车内乘员的伤害，所以要求防撞杆有较高的强度；同时，车门作为开闭件，不能过于笨重，防撞梁的重量也应该得到控制，为了满足这两方面的要求，防撞梁采用热成形件是比较理想的选择。
本文通过热冲压车门防撞梁比较研究，探究了其材料性能、成形性能、抗弯性能和吸能性能等，以及通过对车身B柱钢板热成型技术可行性分析研究，得到了许多重要的结论。
关键词：
钢板热成型技术22MnB5车门防撞梁B柱
一、高强度钢板的发展
钢铁作为汽车件耐用、安全、低成本的保证，使用率在70%左右。
传统的汽车用钢强度只有600MPa，为保证汽车行驶的安全性，原有工艺必须以牺牲整车重量，增大钢板厚度为代价。
高强钢的使用可以将传统汽车用钢厚度1.0-1.2mm减薄至0.7-0.8mm,整车减重15%-20%。
2013年国家“3.15”曝光的江淮汽车覆盖板生锈事件，就是由于汽车厂商为了降低生产成本，将本应该使用镀锌板或者防腐高强度钢板制造的车身覆盖件替换为普通薄钢板，造成生锈问题的发生。
近年来，铝镁合金、碳纤维等轻质材料的使用也对汽车用钢构成了严重挑战，虽然轻质材料具有重量轻，强度高，成形性好等优点，但是由于生产和制造成本较高，其应用还未全面普及。
如果车用钢板的抗拉强度能够达到780MPa以上，那么就能够以优良的性价比来对抗其他材料的冲击。
因此，高强度钢板在这一背景下应运而生。
下图是高强度钢板的发展历程。
强塑积（静态韧度）是表征材料强靭性水平的综合性能指标，其大小是通过材料抗拉强度与断裂延伸率的乘积计算得到。
目前高强度钢板根据强塑积的大小可以分为以下几类。
强塑积在25GPa%W下的称为第一代高强度钢板，包括传统钢、双相钢（DP）、复相钢（CP）、相变诱发塑性钢（TRIP）、马氏体钢（MS-W）、铁素体-贝氏体钢（FB-W）、高强度低合金钢（HSLA）、高强度钢（HSS）、先进高强度钢板（AHSS）等；强塑积能够达到50GPa%W上的称为第二代高强度钢板，包括剪切带诱发塑性钢（SBIP）、微带诱发塑性钢（MBIP）、孪生诱发塑性钢（TWIP）、高猛孪晶诱发塑性钢（X-IP〉、轻量化诱发塑性钢（L-IP）等；强塑积在25?
50GPa%t间的称为第三代高强度钢板，比如Q&P钢，TG钢，超级贝氏体TRIP钢（SB-TRIP）等。
虽然第二代高强度钢板具有更高的强塑积，但是由于其制造和生产成本过高，所以使用并未普及，也因此世界各大厂商都在加紧对性价比更高的第三代高强度钢板的开发和研制。
第一代高强度钢板因为具有良好的性价比已经被各大车厂广泛应用于汽车B柱、防撞梁等结构件的热成形制造。
TWIP钢又叫孪生诱发塑性钢，因其由形变率晶诱发高塑性和高强度而得名。
它作为第二代高强度钢板的代表之一，应用相对广泛。
TWIP钢的抗拉强度在600MPa左右，延伸率能够达到80%以上，具有优良的深冲性和吸能性，强塑积是第一代高强度钢板的两倍以上，但是由于制造困难，经济性差，工艺难度大，因而使用受到了限制。
Q&P钢是在淬火碳分配新工艺下制造的第三代高强度钢板，因而也叫淬火碳分配钢，其抗拉强度在800-1500MPa之间，延伸率能够达到以Q&P钢为代表的第三代高强度钢板优异的力学性能和成形性能已经得到了各大钢铁企业的广泛关注，国内宝钢、鞍钢等企业也已经开始了对第三代高强度钢板的开发和研制。
相信在不久的将来，以Q&P钢为代表的第三代高强度钢板就能够以更加完美的性能和性价比为节能、安全、环保的汽车轻量化主题做出重大贡献。
如图所示为大众帕萨特车身典型的高强度钢板应用情况。
近年来，国内外大型钢铁公司如日本的新日铁、神户，韩国的浦项，德国的蒂森克虏伯、卢森堡的安赛洛米塔尔等公司开发出一些列超高强度可淬火硼钢，如DP600、CP980、22MnB5以及表面覆有Al-Si涂层的USIBOR1500P等，我国宝钢、鞍钢等企业也开发出一系列用于热成形制造的高强度钢板。
该类钢材含有Mn、Cr、B、Ti、Mo等合金元素，能够有效抑制珠光体、铁素体的转化，有助于马氏体、贝氏体的产生。
22MnB5材料作为淬回火钢的一种，是第一代高强度钢板的代表，它己经普遍应用于热成形产品的制造之中。
由于此钢是在碳猛钢中加入了少量的硼元素，使其固溶在奥氏体晶界处，铁素体珠光体等软质组织的形核得到抑制，淬火相变产生马氏体贝氏体类的硬质组织，从而大大提升了材料的强度。
因为这一特点，22MnB5也被叫做“硼钢”。
硼钢板厚度在1-3mm之间，下图所示为2mm厚的22MnB5冷乳钢板淬火前后的力学性能对比曲线：
常温屈服强度420MPa左右，抗拉强度580MPa，断裂延伸率20%,淬火后抗拉强度能够达到1580MPa,提高了4倍，断裂延伸率7%。
以上特性也表明，此钢板淬火前具有良好的深冲性能，经过淬火后具有良好的硬化能力。
二、国内外研究现状
2.1国外研究现状
高强度钢板热冲压成形技术己经成为汽车车身制造技术中的焦点，受到了越来越多的关注。
国外众多汽车生产公司和科研人员都对热冲压钢板的基本力学、热学性能以及热冲压成形工艺优化和应用进行了相关研究。
AkerstromP和Oldenburg通过实验研究了热冲压钢板的高温膨胀效应，并且通过有限元仿真研宄了高温钢板的冷却过程。
得到了22MnB5钢板热力学和力学性能等基础数据，考察了该材料的硬度分布、厚度分布，获得了板料在热冲压过程中受到的成形力。
结果表明，高强度钢板在热冲压成形的过程中，板料的流变应力受到应变速率的影响，而且应变速率对流变应力的影响随着成形温度的变化而变化。
MerkleinlM和LechlerJ等人对热冲压成形进行了基础研究，利用Gleeblel500热模拟实验机对板料进行等温拉伸实验，获得了时间和温度对22MnB5流变特性的影响规律。
结果表明，应变速率对材料流变应力有重要影响，材料流变应力随着应变速率的增加而增加；材料奥氏体状态下的流变特性不受轧制方向的影响；温度对材料流变应力有较大影响，材料的流变应力和加工硬化随着温度的升高而显著减小。
MoriK和AkitaK等人使用计算机数控伺服压机控制条件，研宄了超高强度钢板弯曲的回弹性能。
测试了材料、最终减薄量、成形速度和在底部死点保压时间对V形弯曲回弹量的影响。
超高强度钢板V形弯曲的回弹量比低碳钢大很多，最终减薄使回弹量降低，成形速度和保压时间的影响很小。
YanagimotoJ和OyamadaK等人研宄了高强度钢板等温和非等温弯曲，得到了加热温度对V形、U形和帽形件回弹的影响规律，并给出了高强度钢板热成形的回弹机理。
NaderiM和MoriK等人研宄了热冲压钢板加热温度和保温时间对氧化皮产生的影响，防氧化涂层可以显著减少氧化。
开展了高温单向压缩实验和高温膨胀实验，分析了热变形条件对马氏体转变的影响，获得了变形的应变量、应变速率和初始温度对马氏体转变起始温度、马氏体含量的影响规律。
2.2国内研究现状
近年来，大众、通用、丰田等国外各大汽车生产公司己经广泛使用热冲压成形技术制造汽车安全零部件和加强件，有效地降低了成本、提高了产品的市场竞争力，但是热冲压成形技术基本上处于国外技术封锁和垄断状态，国内汽车公司对高强度热冲压车身零部件有巨大需求。
目前，国内众多汽车公司和科研单位日益重视热冲压技术和热冲压生产线的研究和开发。
吉林大学的谷净窥、徐虹、沈永波等人分析了超高强度钢板热冲压成形过程中相变硬化机理，根据热模拟实验结果建立了加热过程奥氏体晶粒尺寸计算模型和变形抗力模型，根据相变动力学分析了热冲压成形过程中发生的相变以及微观组织和力学性能之间的关系。
研发了一种耐高温防氧化保护涂层，研宄了所制备涂层的宏观表面形貌和防氧化作用，测试了该涂层的性能并通过热冲压实验验证了涂层的高温防氧化效果，能均匀地覆盖在基体表面、无开裂、导热性好，满足了热冲压工艺的防氧化要求。
完成了汽车典型零件热成形工艺实验试制，获得了合格的热冲压成形件。
检测结果表明，成形件的微观组织为理想的条状马氏体，其抗拉强度、硬度等力学性能指标满足要求。
哈尔滨工业大学的邪忠文、刘红生、包军等人建立超高强钢板热冲压三维弹塑性热-力糊合的有限元模型和热成形下的材料模型，基于U形件冲压实验和有限元仿真，研宄了压边力、模具间隙和凹模圆角半径等工艺参数对热冲压件温度分布、冷却速率等的影响规律。
基于非等温度和等温度数值模拟和实验，研宄了压边力、热成形终了温度和变形温度对热冲压零件回弹的影响规律，给出了热冲压中产生回弹的机理，引起回弹的主要因素是热效应，螺变应变对热冲压后回弹量有抵消作用。
以固态相变原理为依据将流体动力学引入到热冲压工艺中，建立了热-流-力-相多场稱合平台和热冲压成形的微观组织转变模型，通过热冲压实验和数值模拟，分析工艺参数对成形件马氏体组织含量和分布的影响。
大连理工大学的胡平、马宁、盈亮等人建立高强度钢板热成形热、力、相变多场耦合本构模型，在自主开发的金属板材成形有限元商业软件KMAS（King-MeshAnalysisSystem）基础上，根据虚功率方程及持续平衡方程建立了热冲压成形热、力、相变耦合的非线性、大变形静力显式数值模拟模块，对典型U形高强度钢板的热成形过程进行数值模拟分析，计算板料与模具相互稱合的温度场变化规律，钢板等效应力和微观组织相变分布变化规律。
基于理论分析、数值模拟、实验研究对汽车车身零部件超高强度硼钢热成形技术进行研宄，以某汽车门内防撞梁和B柱内板热成形为例，分析高温下热成形硼钢的成形性能影响因素及其规律，对新型金属复合材料的微观结构、硬度、强度及塑性变化规律进行了研宄，围绕提高最终热冲压产品质量的角度，提出了适合水冷模具的设计方法及技术要点。
同济大学的林建平、王立影、谭志耀等人根据热冲压工艺的时间-温度特征，采用Gleeble热模拟实验系统，在温度600°C~800°C和材料应变率0.01/s~0.5/s下，对热冲压高强度钢板进行高温拉伸实验，获得了不同温度和应变率下的应力-应变曲线，并利用最小二乘法进行多元线性回归，建立了热冲压高强度钢板的热变形抗力模型。
建立了高温下方盒形件非等温拉深成形的有限元模型，利用正交实验研究了热冲压成形过程中模具温度对22MnB5钢板的不等温拉深成形能力的影响规律，并分析零件几何参数对22MnB5钢板的不等温成形能力的影响规律。
为保证热冲压过程中模具具有良好散热效果，优化高强度钢板热冲压成形模具水冷管道设计，采用数值模拟和解析法建立热冲压模具水冷管道和冷却水流之间的传热模型，得到了临界水流速度的数值模拟结果和解析公式，对于热冲压模具水冷管道的优化设计具有重要意义。
三、热成形技术介绍
3.1热成形钢板
根据超轻量一体式车架（ULSAB）研宄，超高强度钢板（UHSS）是指屈服强度大于550MPa的钢板，包括CP钢、MS钢等；高强度钢板（HSS）是指屈服强度在210~550MPa范围内的钢板，包括HSIF钢、BH钢、HSLA钢等；普通钢板（LSS）是指屈服强度小于210MPa的钢板，如下图所示。
为了区别于一般的高强度钢板（HSS），把DP钢、TRIP钢等以相变强化为主的钢板称为先进高强度钢板（AHSS），其抗拉强度范围为500MPa~1500MPa。
本文研宄的热冲压成形高强度钢板化学牌号为22MnB5，是一种猛硼合金钢，浮透性很好，钢板的化学成分特点是在碳猛合金钢的基础上添加一定量的硼。
22MnB5原始状态微观组织主要由铁素体和珠光体组成，屈服强度为300MPa左右，抗拉强度为500MPa左右，硬度为20HRC左右，具有良好的塑性和成形性能。
材料加热到900°C~950°C并保温一段时间后微观组织转变为奧氏体，热冲压成形和保压萍火结束后微观组织转变为板条状马氏体。
热冲压成形后材料屈服强度可以达到100MPa左右，抗拉强度可以达到1500MPa左右，硬度可以达到50HRC左右，比原始状态提高2~3倍。
3.2热成形原理及工艺
热成形技术是将热冲压高强度钢板料在防氧化加热炉中加热到奧氏体再结晶温度以上，其微观组织由铁素体和珠光体转变为奥氏体，并且保温一段时间使其充分均勾奧氏体化，再通过机械手等设备将高温板料转移到具有冷却水道的热冲压模具中，最后完成板料的冲压成形和保压洋火。
板料在高温下冲压成形可以保证其成形性能和成形精度，热冲压成形后板料的微观组织由奥氏体转变为板条状马氏体，抗拉强度可以达到500MPa左右，最终获得兼具高强度和高精度的热冲压零件。
热成型工艺原理如下图所示。
超高强度钢板热冲压成形工艺分为直接热成形（一次成形）和问接热成形（二次成形）两类如图所示。
在直接热成形工艺中，首先把板料加热并保温至充分均勾奥氏体化，然后将高温板料转移至水冷模具一次完成冲压成形并保压淬火，获得终热冲压零件。
变形程度不大或者形状相对比较简单的零件适合使用直接成形工艺生产。
在间接热成形工艺中，首先将板料冷冲压成形到一定形状，然后将其加热并保温至充分均匀奥氏体化，最后将高温板料转移至水冷模具完成最终形状的冲压成形并保压淬火。
变形较大或者形状相对复杂的零件适合使用间接成形工艺生产。
下面介绍一下直接成形（一次成形）的基本过程：
（1）落料：
使用落料压机和落料模具冲裁出所需外形轮廓的热冲压板料。
（2）转移：
使用机械手等设备将毛还转移至加热炉中。
（3）加热和保温：
将板料加热到奥氏体再结晶温度以上，并且保温一段时间，使其充分均匀奥氏体化。
奥氏体化参数加热温度和保温时间对板料的奧氏体化质量有重要影响。
加热和保温过程中板料表面很容易氧化，影响后续冲压萍火效果并且增加了表面清理工序。
对板料进行表面防氧化处理（防氧化涂层）或者向加热炉内冲入保护气体（氮气等）能够显著减少甚至避免钢板产生氧化皮。
（4）转移：
使用机械手等设备将奧氏体化后的板料从加热炉中取出转移至热冲压成形水冷模具中。
（5）冲压成形和保压浮火：
快速完成冲压成形并保压洋火一段时间，利用模具的冷却系统对高温板料进行浮火热处理，使热冲压零件获得均匀的马氏体组织和良好的机械性能。
另外，保压可以减小回弹，提高热冲压零件形状精度。
（6）转移：
使用机械手等设备将热冲压成形零件从模具中取出。
（7）后续处理：
利用酸洗或喷丸的方法去除零件表面的氧化皮，提高零件表面质量；使用激光切割机、激光钻孔机对超高强度热冲压零件进行切边和钻孔，或者在热冲压成形之前钻孔。
3.3热成形工艺特点
热成形技术具有的优点：
（1）热冲压成形零件强度等机械性能显著提高，可以承受更大的撞击力，能够有效地提高汽车的碰撞安全性能，实现汽车轻量化。
（2）回弹很小，在热冲压成形工艺中，板料在高温下冲压成形，几乎没有回弹，能够成形高精度的热冲压零件。
而对于高强度钢板的冷冲压成形来说，回弹是影响零件形状精度的主要缺陷，很难根本解决。
（3）变形抗力显著减小，降低了对压机吨位的要求，减少了设备成本。
（4）高温板料塑性好，可以冲压成形冷冲压无法成形的复杂形状零件。
（5）由于成形性能的提高，减少了变形的工序数，从而提高了生产效率。
热成形技术存在的不足：
（1）增加了加热工序，需要使用专用的加热装置，提高了成本。
（2）与冷冲压相比，模具存在热疲劳现象，寿命显著降低，需要釆用新的材料和工艺制造热冲压水冷模具。
（3）板料存在严重的氧化问题，需要对板料进行表面防氧化处理（防氧化涂层）或者向加热炉内冲入保护气体（氮气等）。
四、热成型钢板22MnB5
22MnB5是一种拥有专利技术的硼钢。
它的表面覆盖有Al-Si涂层，并且该当板料加热到奥氏体化时，能够引起Al-Si合金涂层转变为Fe-Al-Si合金的保护涂层，Fe-Al-Si合金涂层能够提高整个保护涂层的厚度（能够增加到40μm）；并且该保护涂层有很高的防腐性能。
22MnB5钢板在常温下是铁素体加珠光体的组织结构，强度大约在600Mpa左右。
当22MnB5钢板加热到930℃左右时，就会奥氏体化，若将板料在930℃保温5~6分钟，板料就会完全奥氏体化。
奥氏体组织是面心立方的结构，在受到外力的作用时易于产生塑性变形，奥氏体的强度、硬度较低，塑性、韧性也会很好。
在板料还处于奥氏体组织时成型，可以大大减小成形力，也就降低了压机的吨位。
热成型的最终目的是要获得马氏体组织并且其强度达到1400MPa以上。
那么对板料在模具中的冷却速率就有严格的要求了，如果冷速达不到要求的话，奥氏体就会转化成为贝氏体。
查阅文献可以知道，马氏体转变温度为425℃（马氏体开始转变点位Ms）并且在280℃结束（马氏体转变结束点位Mf）。
22MnB5钢板由奥氏体转化为马氏体的临界速率是27℃/s，因此，必须要求板料在模具中的冷却速率要大于27℃/s。
下图是22MnB5钢板CCT曲线图，从图上可以看到虚线所表示的就是冷却速率为27℃/s，如果小于27℃/s的话，那么热成型后将会获得贝氏体组织，这样就会影响最终的零件性能。
下图是原始板料的组织结构、延伸率、强度与热成型后制件的结构特点与力学性能。
从图上可以看出随着钢材强度的提高，其延伸率也会逐渐下降。
22MnB5钢材在热成型后的延伸率也就只有10%左右。
22MnB5在热成型之前是体心立方，其微观组织是铁素体加珠光体的状态，奥氏体化以后会变为面心立方结构，而热成型后又变为体心立方结构，微观组织将是马氏体的组织状态，有时也会有极少量的贝氏体。
22MnB5是一种硼合金钢，其外部有一层厚度约为30μm的Al-Si金属镀层，可以很好的的防止钢板在加热以及淬火成形过程中被氧化。
而且，22MnB5钢板有极其优良的淬火能力、高温下极好的成型性、高抗冲击强度和高抗拉强度、成型后回弹很小。
这些是在热成型过程中广泛使用22MnB5钢板最主要的原因。
五、金属热成型理论
5.1金属板料在加热过程中内部组织的主要变化
在研究学者看来，加热处理是热成型过程的第一道工序，目的在于将板料加热到临界温度以上，获得所需要的奥氏体组织，加热时形成奥氏体的均匀化程度及晶粒大小直接影响成形后零件的组织和性能。
下面就来说明金属板料在加热处理过程中内部组织的主要变化。
金属板料在加热过程中主要变化是形成奥（A）的形成，金属板料在加热前的原始组织通常为珠光体（P），珠光体是铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）的机械混合物。
热成型加热的目的是为了获得全部的奥氏体（A）组织，也叫完全奥氏体化。
完全奥氏体化是热成型过程的必经步骤，也是十分重要的一个步骤。
若要让珠光体组织向奥氏体组织转变，则加热温度须高于奥氏体转变的临界温度。
具体来说，奥氏体的形成由四个连续阶段组成，这与共析钢奥氏体的形成类似。
1.奥氏体形核：
板料加热到临界温度以上时，首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成奥氏体晶核。
这主要是由于相界面上晶格畸变大、能量高，而且界面处碳的分布极不均匀，这些都为奥氏体的形核提供了有利条件。
2.晶核的长大：
奥氏体形核后，同时形成A-F相界面和A-Fe3C相界面，其中前者碳浓度低，后者碳浓度高，这必然引起奥氏体中碳的扩散，从而破坏了原界面处碳浓度的平衡。
为恢复这一平衡，就需要铁素体向奥氏体的转化和渗碳体的不断溶解。
因此，奥氏体晶核的长大就是这两个相界面分别向铁素体和渗碳体推移的过程。
3.剩余渗碳体的溶解：
在铁素体和渗碳体中，铁素体的含碳量和晶体结构与奥氏体比较接近。
故在向奥氏体的转变过程中铁素体优先消失，剩余渗碳体在随后的加热或保温过程中逐渐溶解。
4.奥氏体成分均匀化：
奥氏体形成刚结束时，奥氏体中碳的分布是不均匀的。
原来是铁素体的地方碳浓度低，原来是渗碳体的地方碳浓度高。
只有随着保温时间的延长，碳原子的充分扩散，奥氏体的成分才能逐渐趋于均匀。
下图是奥氏体形成的示意图
5.2金属板料在冷却过程中内部组织的主要变化
金属板料在冷却过程中的组织变化主要是奥氏体组织在冷却过程中发生的转变，由于板料冷却的程度不会发生不同的变化，得到不同的组织，从而获得不同的力学性能。
通常情况下，奥氏体组织在比较缓和的冷却条件下会转变成珠光体组织，而在剧烈冷却条件下会转变成马氏体组织，在比较适中的冷却条件下会转变成贝氏体组织。
一般来说，珠光体组织其强度、硬度较低，塑性、韧性较好；马氏体组织其强度、硬度很高，塑性、韧性较差；贝氏体组织其强度、硬度较高，塑性、韧性也较好。
对一个具体的钢来说，其奥氏体组织在冷却过程中的转变可利用具体钢的过冷奥氏体冷却转变曲线判断。
钢的过冷奥氏体冷却转变曲线根据冷却方式（等温冷却、连续冷却）的不同分为两种。
1）.共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线
过冷奥氏体等温冷却转变是指表示奥氏体急快速冷却到临界点A1，在采用不同温度保温的过程中，转变量和转变时间之间的关系曲线图。
也称为TTT（TemperatureTimeTransformation）曲线，因为它的形状非常像字母C，所以又称之为C曲线，如下图所示。
从图上可以看出，在两条C形状的曲线当中，左边一条与Ms是过冷奥氏体开始转变的曲线，右边的一条与Mf线是指过冷奥氏体转变终了时曲线。
A1线、Ms线、转变开始线以及纵坐标所包围的区域称作过冷奥氏体区，转变终了线以右以及Mf线以下称为转变产物区。
转变开始线和转变终了线之间和Ms线与Mf线之间为转变区。
当温度在A1～550℃之间时，奥氏体（A）分解为由铁素体（F）和渗碳体（Fe3C）组成的片层的珠光体（P）。
其中温度在A1～650℃之间，珠光体（P）为正常的珠光体，而当温度处于650℃～600℃之间得到的是索氏体（S），温度处于600℃～550℃之间得到的是屈氏体（T）。
而且这几种产物的强度和硬度都依次升高。
当温度在550℃～MS（约240℃）之间时，奥氏体（A）转变为由铁素体（F）和碳化物组成的非层状组织贝氏体（B），其中当温度在550℃～350℃之间时，会形成羽毛状的贝氏体；在350℃～MS之间，形成下贝氏体（黑色针状）。
上贝氏体和下贝氏体相比教而言，其强度和硬度、塑性和韧性都会比较差，所以在实际中进行热处理时,通常都希望得到下贝氏体。
Ms～Mf之间（240℃～-50℃），A以无扩散的方式转变为马氏体（M）和少量的残余奥氏体。
M是C在铁素体（F）中的过饱和固溶体。
由于过饱和碳的固溶强化作用。
M通常都具有高强度和高硬度的特点，是热处理工艺最想要获得的组织。
马氏体组织的性能与含碳量有很密切的关系。
当钢中含碳量低于0.3%时，M组织为板条状（板条马氏体，低碳马氏体），其强度和硬度较高，塑性以及韧性都特别好；而当钢中的含碳量大于1.0%时，得到马氏
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