上述铁-碳合金相图只适用于平衡状态，即加热和冷却速度相当缓慢，并在所要求的温度范围内保持很长的时间。这种相图未考虑组织转变中奥氏体分解的动力学。在实际加工过程中，钢将经受不同速度的快速冷却，从而使钢处于不平衡状态，并形成非平衡组织，如贝氏体和马氏体等。

通常利用钢的等温转变图，或称奥氏体等温转变图，简称“C”形曲线来描述奥氏体分解的动力学特性。图6-13示出一种共析钢的典型等温组织转变图。这种转变图基本上由两条“C”形曲线组成，相应示出奥氏体分解的开始和结束。在C形曲线的右侧，沿温度水平线标出了奥氏体的转变产物，在C形曲线底部为马氏体转变区，C形曲线的形状和位置主要取决于钢材本身的碳和合金元素的含量。因此每一种低合金钢都有其独特的等温组织转变图。

图6-13 共析钢的等温组织转变图

组织转变图的C形曲线是根据实验结果绘制的。即将一组所研究钢的试样加热到奥氏体化温度，然后分别激冷到共析点以下不同的温度，并在该温度下保持一段时间，最后将试样激冷到室温，通过金相分析，可确定奥氏体在最后一次淬火之前的转变程度。奥氏体分解后所形成的显微组织类型决定于中间保持的温度，即等温处理温度。在略低于共析点的温度，通常形成片间距较宽的粗大珠光体。随着等温转变温度的下降，珠光体变得越来越细密。进一步降低温度（约在500℃），则形成一种称为贝氏体的新显微组织。贝氏体是一种在铁素体基体内沉淀相当细密碳化物的混合组织。贝氏体按其形成温度有上、下贝氏体之分。在Ms点以下温度，奥氏体以切变机制直接转变成马氏体。利用这种等温转变图，可以预测一种钢在不同温度下等温处理时所形成的组织，或者确定为形成所要求的组织而必须选用的热处理温度。在拟定低合金钢焊接工艺时，也可利用这种等温组织转变图确定焊接参数。

图6-14示出一种低合金钢的等温组织转变图，该图还标出了3条冷却曲线。曲线1相当于不预热焊接的冷却曲线，其穿过马氏体转变区，使焊缝过渡区转变成全马氏体组织，可能导致淬火裂纹的形成。若将焊件预热到马氏体转变点Ms以上的温度，则在焊缝过渡区出现相当于曲线2所处的温度-时间过程。在这种情况下，由于冷却速度减慢，部分转变发生在贝氏体区，马氏体组分所占的比率减少，淬火裂纹倾向随之降低。若要求完全消除裂纹，则应将预热温度一直保持在Ms点以上，直至组织转变在贝氏体区间完全结束，即选择相当于曲线3的温度-时间过程。这种焊接工艺通常称为等温焊接法，它对于防止淬硬倾向高的低合金钢热影响区的裂纹是行之有效的。

图6-14 某种低合金钢等温组织转变图 和等温焊接温度-时间曲线

对于不同的低合金钢种，等温转变的时间相差很大，可以从几分钟到1h，甚至更长。图6-15示出20CrMoV5.11（德国钢号）低合金耐热钢的等温组织转变图。从图示曲线可见，为避免焊缝热影响区内马氏体组织的形成，焊接应在影阴线标出的温度区间进行，即在410℃以上温度下焊接，保温至少为53min。(www.daowen.com)

某些低合金钢的等温组织转变图具有图6-16所示的形式。其特点是在珠光体转变区和中间级转变区之间存在一个无相变区域。在焊接这类低合金钢时，可利用这种特殊的等温转变，拟定相应的防止裂纹形成的焊接工艺，即所谓分级焊接法。

图6-15 20CrMoV5.11钢的等温转变图

K—碳化物 F—铁素体 A—奥氏体 P—珠光体 B_W—贝氏体 M—马氏体

图6-16 珠光体转变和中间级转变之间无相变区的等温转变图

B_W—贝氏体中间组织转变 P—珠光体 A—奥氏体 K—碳化物 F—铁素体 M—马氏体