1、冷却方式有两种：冷却方式有两种：等温冷却等温冷却：将钢迅速过：将钢迅速过冷到临界点冷到临界点(Ar1)以下某以下某一温度，并保持在该温一温度，并保持在该温度下进行组织转变。度下进行组织转变。连续冷却连续冷却：将钢以某一：将钢以某一固定速度不停顿地冷却固定速度不停顿地冷却到室温，使奥氏体在连到室温，使奥氏体在连续降温的过程种转变。续降温的过程种转变。1等温冷却等温冷却2连续冷却连续冷却本章学习的意义：本章学习的意义：p钢件热处理后的性能很大程度取决于冷却时奥氏钢件热处理后的性能很大程度取决于冷却时奥氏体转变产物类型和形态。体转变产物类型和形态。p转变温度、冷却速度不同，奥氏体将按不同机制转变温度
2、、冷却速度不同，奥氏体将按不同机制转变为不同组织转变为不同组织珠光体、贝氏体、马氏体等。珠光体、贝氏体、马氏体等。p研究不同冷却条件下钢的奥氏体组织转变规律对研究不同冷却条件下钢的奥氏体组织转变规律对于正确制订热处理工艺、合理选材、判别各种非于正确制订热处理工艺、合理选材、判别各种非平衡组织乃至研制新材料都具有十分重要的意义。平衡组织乃至研制新材料都具有十分重要的意义。本章学习重点：本章学习重点：p过冷奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义，各温过冷奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义，各温度区域内奥氏体转变产物度区域内奥氏体转变产物 ；p过冷奥低体连续冷却转变曲线的特点过冷奥低体连续冷却转变曲线的特点
3、；p影响过冷奥氏体转变曲线的因素；影响过冷奥氏体转变曲线的因素；本章学习难点：本章学习难点：p影响过冷奥氏体转变曲线的因素；影响过冷奥氏体转变曲线的因素；p冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响。冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响。p过冷奥氏体等温转变过冷奥氏体等温转变曲线曲线是表示奥氏体急是表示奥氏体急速冷却到临界点速冷却到临界点A1 以以下在各不同下在各不同温度温度下的下的保温过程中保温过程中转变量转变量与与转变时间转变时间的关系曲线。的关系曲线。共析钢共析钢 C C 曲线曲线TTTTime-Temperature-TransformationITIsothermal Transfor
4、mation因其形状呈因其形状呈“C”形，形，过冷奥氏体等温转变曲过冷奥氏体等温转变曲线线又称又称C 曲线曲线、 TTT曲线曲线或或IT曲线曲线。一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立p测定方法测定方法：金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、：金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、热分析法。热分析法。p测定原理测定原理：利用：利用过冷奥氏体转变产物的组织形态过冷奥氏体转变产物的组织形态和物理性能变化测定。和物理性能变化测定。1、金相法、金相法 将钢材加工成尺寸为将钢材加工成尺寸为101.5mm的圆片试样，的圆片试样，分成若干组，每组分成若干组，每组510个。个。取若干组试样加热并
5、充取若干组试样加热并充分分奥氏体化。奥氏体化。将试样将试样分组淬入分组淬入低于低于A1点的点的不同温度的盐浴不同温度的盐浴中，中，保温一定时间。保温一定时间。将试样逐个淬入水中，将试样逐个淬入水中，使未转变奥氏体转变为使未转变奥氏体转变为马氏体，故马氏体量即马氏体，故马氏体量即为未转变奥氏体量。为未转变奥氏体量。t1t3t2t311234234(a)(b)100806040200温度温度 时间时间 转变量转变量 / %t1t2t3t4Ms用金相法用金相法测定测定每个每个试样的试样的转变量转变量，确定，确定各温度下转变量与转各温度下转变量与转变时间的关系。变时间的关系。将各温度下转变开将各温度下
6、转变开始时间及终了时间标始时间及终了时间标在在温度温度时间坐标时间坐标中，中，并分别连线。并分别连线。5506502s10s5s2s5s10s30s40sp一般将奥氏体转变一般将奥氏体转变量为量为13%所用的时所用的时间定为间定为转变开始时转变开始时间间，而把转变量为，而把转变量为98%所需的时间定所需的时间定为为转变终了时间转变终了时间。pMs点与点与Mf点常通过点常通过磁性法或膨胀法来磁性法或膨胀法来测定。测定。 金相法的优点金相法的优点是可以直接分析显微组织的是可以直接分析显微组织的变化，但是需要大量的试样（通常约变化，但是需要大量的试样（通常约200个），个），金相分析操作者必须具备丰
7、富的鉴别显微组织金相分析操作者必须具备丰富的鉴别显微组织的经验。的经验。2、膨胀法、膨胀法 是利用过冷奥氏体转变时发生的比容变化来是利用过冷奥氏体转变时发生的比容变化来测定转变曲线的。测定转变曲线的。优点优点：每测一个温度的等温转变只需一个试样，：每测一个温度的等温转变只需一个试样，适合于确定不同转变量所需的时间。适合于确定不同转变量所需的时间。缺点：所用小试样（通常为缺点：所用小试样（通常为353050mm的圆的圆柱）测定的转变百分数准确性不高。柱）测定的转变百分数准确性不高。3、电阻法、电阻法 利用过冷利用过冷奥氏体转变时奥氏体转变时出现的电阻变出现的电阻变化来表征珠光化来表征珠光体或贝氏
8、体等体或贝氏体等温转变。温转变。奥氏体奥氏体试样进入等温浴槽试样进入等温浴槽孕育期孕育期0 T始始T终终时间时间电阻值电阻值典型的等温转变电阻典型的等温转变电阻- -时间曲线时间曲线 然而，电阻变化值并是转变体积的简单函然而，电阻变化值并是转变体积的简单函数，其它因素对电阻值也有影响，因此数，其它因素对电阻值也有影响，因此电阻法电阻法的测量精度有限，以至于目前电阻法用得不多。的测量精度有限，以至于目前电阻法用得不多。4、磁性法、磁性法 奥氏体是顺磁性的，而其它转变产物在居奥氏体是顺磁性的，而其它转变产物在居里温度点以下均是铁磁性的，磁性法就是利用里温度点以下均是铁磁性的，磁性法就是利用转变时所
9、伴有的磁性变化来测定转变曲线的。转变时所伴有的磁性变化来测定转变曲线的。二、过冷奥氏体等温转变曲线的分析二、过冷奥氏体等温转变曲线的分析 过冷奥氏体过冷奥氏体：如果将奥氏体状态的钢冷却：如果将奥氏体状态的钢冷却至至A1温度以下，此时奥氏体的自由能比铁素体温度以下，此时奥氏体的自由能比铁素体与渗碳体两相混合物的总自由能还高，处于热与渗碳体两相混合物的总自由能还高，处于热力学不稳定状态，有发生分解、向珠光体或其力学不稳定状态，有发生分解、向珠光体或其它组织转变的趋势。因此，将低于临界温度它组织转变的趋势。因此，将低于临界温度A1下处于不稳定状态的奥氏体称过冷奥氏体。下处于不稳定状态的奥氏体称过冷奥
10、氏体。温度温度时间时间A1MSMfA过冷过冷PBMAMABAP转变开始线转变开始线转变终了线转变终了线奥氏体奥氏体p水平线水平线A1表示钢的临界表示钢的临界温度，温度， A1以上是奥氏体以上是奥氏体的稳定区。的稳定区。p转变开始点的连线称转变开始点的连线称转转变开始线变开始线，转变终了点，转变终了点的连线称的连线称转变终了线转变终了线。pA1-Ms 间及转变开始线间及转变开始线以左的区域为以左的区域为过冷奥氏过冷奥氏体区体区。奥氏体稳定区奥氏体稳定区p转变开始线与纵坐标转变开始线与纵坐标之间的距离称转变之间的距离称转变孕孕育期育期，它表征了过冷，它表征了过冷奥氏体稳定性的高低。奥氏体稳定性的高
11、低。p转变终了线以右及转变终了线以右及Mf以下为以下为转变产物区转变产物区。p两线之间及两线之间及Ms与与Mf之之间为间为转变区转变区。时间时间温度温度A1MSMfAPBMAMABAP转变区转变区转变产物区转变产物区转变产物区转变产物区孕育期孕育期奥氏体稳定区奥氏体稳定区 孕育期孕育期最小处称最小处称C 曲线的曲线的“鼻鼻尖尖”。共析。共析钢为钢为550。转变速度转变速度转变温度转变温度0DA1G 过冷奥氏体等温过冷奥氏体等温转变的孕育期、转变转变的孕育期、转变速度与转变温度之间速度与转变温度之间具有极值的原因，是具有极值的原因，是因过冷奥氏体的稳定因过冷奥氏体的稳定性同时受两个因素所性同时受
12、两个因素所控制：新、旧相自由控制：新、旧相自由能差能差G ，原子扩散，原子扩散能力能力D。p在在鼻尖以上鼻尖以上, 过冷度小过冷度小,相变驱动力相变驱动力G小小。p在在鼻尖以下鼻尖以下，温度较低，温度较低，扩散困难扩散困难。从而使奥氏。从而使奥氏体稳定性增加。体稳定性增加。p高温下，高温下，G 起主导作起主导作用；低温下用；低温下D起主导作起主导作用。用。转变速度转变速度转变温度转变温度0DA1GpC曲线明确表曲线明确表示了过冷奥氏示了过冷奥氏体在不同温度体在不同温度下的等温下的等温转变转变产物产物。 过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种多样，亚过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种多样，亚共析钢和
13、过共析钢共析钢和过共析钢C曲线的上部有曲线的上部有先共析相先共析相析出线。析出线。三、过冷奥氏体等温转变曲线的基本类型三、过冷奥氏体等温转变曲线的基本类型 过冷奥氏体等温转变曲线的形状特征主要过冷奥氏体等温转变曲线的形状特征主要取决于珠光体、贝氏体和马氏体的转变曲线是取决于珠光体、贝氏体和马氏体的转变曲线是重叠还是明显分离的，以及这些曲线与纵坐标重叠还是明显分离的，以及这些曲线与纵坐标轴的相对位置。轴的相对位置。 Morral等人按上述考虑将等温转变图分成等人按上述考虑将等温转变图分成五种基本的类型。五种基本的类型。1、A型型TTT图图 珠光体和贝氏体等珠光体和贝氏体等转变实际上是重叠的，转变
14、实际上是重叠的，具有单一的具有单一的“C”型曲型曲线，各种线，各种亚共析碳钢亚共析碳钢及非碳化物形成元素及非碳化物形成元素（Si、Ni、Cu、1.5%Mn）的）的低合金钢低合金钢具有具有A型型TTT图。图。共析碳钢的共析碳钢的TTT图图1 10 102 103 1048007006005004003002001000时间时间 / s温度温度 / A1Ms+BPB+P37CrSi（0.36%C, 1.65%Cr, 1.10Si, 0.40Mo）的）的TTT图图奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度8#2、B型型TTT图图 珠光体和贝氏珠光体和贝氏体等转变部分重叠，体等转变部分重叠，两种曲线的两种曲线的“鼻尖鼻
15、尖”的时间坐标也相近，的时间坐标也相近，但温度坐标不同。但温度坐标不同。GCr15（1.07%C, 1.5%Cr）的）的TTT图图1 10 102 103 104 1058007006005004003002001000时间时间 / s温度温度 / A1Ms+P+BPB950奥氏体化奥氏体化 珠光体和贝氏体珠光体和贝氏体等转变部分重叠，但等转变部分重叠，但“鼻尖鼻尖”的时间、温的时间、温度坐标均不同。度坐标均不同。 P转变曲线转变曲线“鼻尖鼻尖”距纵轴较近，含少量距纵轴较近，含少量碳化物形成元素的过碳化物形成元素的过共析钢，如共析钢，如GCr15、9Cr2、CrWMn等具等具有该曲线。有该曲线
16、。3、C型型TTT图图铬镍钼钢（铬镍钼钢（0.50%C, 1.04%Cr, 0.11%Mo, 0.17Ni,0.80Mn）的）的TTT图图1 10 102 103 104 105 1069008007006005004003002001000时间时间 / s温度温度 / Ac1Ac3Ms+BPB+P850奥氏体化奥氏体化 B 转 变 曲 线转 变 曲 线“鼻尖鼻尖”距纵轴距纵轴较近。含少量碳较近。含少量碳化物形成元素的化物形成元素的亚 共 析 钢 ， 如亚 共 析 钢 ， 如20Cr, 40CrMn, 40Cr、35CrMo等具有该类曲线。等具有该类曲线。1 10 102 103 104 10
17、58007006005004003002001000时间时间 / s温度温度 / Ms+BP+P25%50%70%1150奥氏体化奥氏体化3Cr2W8（0.34%C, 2.86%Cr, 8.12%W, 0.38%Mn, 0.31%Si,0.17%V）的）的TTT图图4、D型型TTT图图 珠光体和贝氏体珠光体和贝氏体转变曲线完全分离，转变曲线完全分离，有一个较宽的间隔有一个较宽的间隔（ 亚 稳 定 奥 氏 体（ 亚 稳 定 奥 氏 体区），且珠光体转区），且珠光体转变曲线右移。碳化变曲线右移。碳化物形成元素含量较物形成元素含量较高或成分复杂的中高或成分复杂的中碳钢如碳钢如40Cr2Ni4, 3C
18、r2W8, 5CrNiMo。1 10 102 103 104 1055004003002001000时间时间 / s温度温度 / Ms+B25%50%75%2%90% 有的合金过冷有的合金过冷奥氏体的珠光体奥氏体的珠光体转变受到抑制，转变受到抑制，在等温时间不长在等温时间不长的情况下，其的情况下，其D型型等温转变图中无等温转变图中无珠光体转变曲线珠光体转变曲线而只有贝氏体转而只有贝氏体转变 曲 线 。 如变 曲 线 。 如1 8 C r N i W , 35Cr4NiMo。18CrNiW（0.18%C, 1.5%Cr, 4.38%Ni, 0.8%W, 0.31%Mn, 0.19Si）的）的TT
19、T图图5、E型型TTT图图 与与D型型TTT图不同的在于是图不同的在于是贝氏体转变曲线贝氏体转变曲线右移。碳化物形右移。碳化物形成元素含量较多成元素含量较多的高碳合金钢如的高碳合金钢如W 1 8 C r 4 V , Cr5MoV, Cr12, Cr12MoV 。Cr12（2.08%C, 11.48%Cr, 0.31Ni, 0.35%Mn, 0.28%Si）的）的TTT图图1 10 102 103 104 105 10610009008007006005004003002001000时间时间 / s温度温度 / Ac1eAc1bA1KMs+BcemCem+PP50%B1 10 102 103 1
20、04 105 10610009008007006005004003002001000时间时间 / s温度温度 / Ac1eAc1bA1KMsCem+PP+Cem 有 的 合 金有 的 合 金过冷奥氏体的过冷奥氏体的贝氏体转变受贝氏体转变受到极大抑制，到极大抑制，其其E型等温转变型等温转变图中无贝氏体图中无贝氏体转变曲线而只转变曲线而只有珠光体转变有珠光体转变曲线。如曲线。如4Cr13, 13Mn。4Cr13（0.44%C, 13.2%Cr, 0.3Si, 0.35%Mn）的）的TTT图图四、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素四、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素 过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种
21、多过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种多样，影响其形状和位置的因素很多，主要有钢样，影响其形状和位置的因素很多，主要有钢的化学成分、奥氏体的状态等。的化学成分、奥氏体的状态等。 1、含碳量的影响含碳量的影响p共析钢共析钢的过冷奥氏体最稳定，的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。曲线最靠右。Ms 与与Mf 点随含碳量增加而下降。点随含碳量增加而下降。p亚共析钢亚共析钢：过冷奥氏体等温转变曲线中的铁素：过冷奥氏体等温转变曲线中的铁素体体-珠光体转变部分珠光体转变部分随随奥氏体中奥氏体中含碳量增加含碳量增加逐渐逐渐向右移向右移。p过共析钢过共析钢：过冷奥氏体等温转变曲线中的渗碳：过冷奥氏体等温转变曲线中的
22、渗碳体体-珠光体转变部分珠光体转变部分随随奥氏体中奥氏体中含碳量增加含碳量增加逐渐逐渐向左移向左移。p贝氏体转变部分贝氏体转变部分：都：都随随奥氏体中奥氏体中含碳量增加含碳量增加逐逐渐渐向右移向右移。pMs、Mf点点均均随随奥氏体中奥氏体中含碳量增加含碳量增加而而降低降低。2、合金元素的影响、合金元素的影响 除除Co、Al（2.5%）外，所有溶入奥）外，所有溶入奥氏体元素都增加过冷奥氏体的稳定性，使氏体元素都增加过冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线右移右移，并使，并使Ms点点下降下降。 其中其中pMo的影响最强，的影响最强，W、Mn的作用也较明显；的作用也较明显；
23、pSi、Al的影响较小；的影响较小；pCo降低过冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温降低过冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线左移，转变曲线左移，Ms点降低。点降低。 a. 碳化物形成元素碳化物形成元素 主要有主要有Cr、Mo、W、V、Ti等，溶入奥氏体等，溶入奥氏体中除了不同程度降低珠光体和贝氏体转变元素都中除了不同程度降低珠光体和贝氏体转变元素都增加过冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转增加过冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线变曲线右移右移，并使，并使Ms点下降点下降。 其中有些合金元素升高珠光体转变温度范围，其中有些合金元素升高珠光体转变温度范围，降低贝氏体转变的温度范围，使
24、珠光体、贝氏体降低贝氏体转变的温度范围，使珠光体、贝氏体两种转变的温度范围相互分离，形成两个两种转变的温度范围相互分离，形成两个“鼻鼻子子”，中间出现一个奥氏体稳定区。，中间出现一个奥氏体稳定区。1 10 102 103 104 105800600400200时间时间/ s温度温度t / 2.2%Cr； 4.2%Cr； 8.2%CrCr对对0.5%C钢过冷奥氏体等温转变曲线的影响钢过冷奥氏体等温转变曲线的影响 b. 非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素 主要有主要有Ni、Mn、Si、Cu、B等，只是不同程等，只是不同程度降低珠光体和贝氏体转变的速度，使过冷奥氏度
25、降低珠光体和贝氏体转变的速度，使过冷奥氏体等温转变曲线体等温转变曲线右移右移，但，但不改变其形状不改变其形状。 合金元素合金元素只有溶入奥氏体才能只有溶入奥氏体才能对过冷奥氏体对过冷奥氏体等温转变等温转变产生产生重要重要影响影响，如碳化物形成元素未能，如碳化物形成元素未能溶入奥氏体，不但不会增加过冷奥氏体的稳定性，溶入奥氏体，不但不会增加过冷奥氏体的稳定性，反而由于存在未溶碳化物而起到非均匀晶核的作反而由于存在未溶碳化物而起到非均匀晶核的作用，使过冷奥氏体等温转变曲线用，使过冷奥氏体等温转变曲线左移左移。 如果钢中同时含有如果钢中同时含有几种合金元素几种合金元素，其综合作，其综合作用要比单一合
26、金元素的用要比单一合金元素的作用复杂作用复杂。C V Mo Cr Si W CoNiAl CoC Mn Cr V Ni Mo W Cu A3Ms时间时间温度温度A1Al CoCoB C V Mo W Cr Mn Si NiMn Si AlB Mo V W Cr Mn Si NiNi Mn CuCr Mo W V Mn Ni SiCr Mo W C Si Ni Mn BCu 碳及合碳及合金元素对过金元素对过冷奥氏体等冷奥氏体等温转变曲线温转变曲线的影响概括的影响概括示意图如右。示意图如右。3、奥氏体状态的影响、奥氏体状态的影响 奥氏体晶粒大小奥氏体晶粒大小：奥氏体晶粒细小：奥氏体晶粒细小晶晶界总
27、面积界总面积有利于新相的形核和原子的扩散有利于新相的形核和原子的扩散有利于先共析转变和珠光体转变有利于先共析转变和珠光体转变使珠光使珠光体转变曲线体转变曲线左移左移； 奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度对贝氏体转变影响不大对贝氏体转变影响不大； 奥氏体晶粒粗大奥氏体晶粒粗大加快马氏体转变加快马氏体转变Ms点点 。 奥氏体的均匀度奥氏体的均匀度对过冷奥氏体等温转变曲对过冷奥氏体等温转变曲线的位置也有影响。线的位置也有影响。 奥氏体成分越均匀奥氏体成分越均匀奥氏体的稳定性奥氏体的稳定性新相的形核和长大过程所需要的时间新相的形核和长大过程所需要的时间过冷过冷奥氏体等温转变曲线奥氏体等温转变曲线右移右移。4、原
28、始组织的影响、原始组织的影响 奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大，奥氏体的成分也就越成的奥氏体晶粒越粗大，奥氏体的成分也就越均匀，从而增加奥氏体的稳定性，使过冷奥氏均匀，从而增加奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线体等温转变曲线右移右移。 反之，奥氏体化温度越低，保温时间越短，反之，奥氏体化温度越低，保温时间越短，则形成的奥氏体晶粒越细小，未溶第二相颗粒则形成的奥氏体晶粒越细小，未溶第二相颗粒越多，越多，从而降低奥氏体的稳定性，使过冷奥氏从而降低奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线体等温转变曲线左移左移。 形变形变会细化奥氏体晶
29、粒，或增加奥氏体的会细化奥氏体晶粒，或增加奥氏体的亚结构，因此，奥氏体在高温和低温进行变形亚结构，因此，奥氏体在高温和低温进行变形也会显著影响珠光体转变速度，一般说来，形也会显著影响珠光体转变速度，一般说来，形变量越大，奥氏体向珠光体转变速度越快，使变量越大，奥氏体向珠光体转变速度越快，使珠光体转变曲线珠光体转变曲线左左移移。5、形变的影响、形变的影响 过冷奥氏体等温转变曲线反映过冷奥氏体等温转变曲线反映过冷奥氏体过冷奥氏体在等温条件下的转变在等温条件下的转变规律，可以用来指导等温规律，可以用来指导等温淬火、等温退火等热处理工艺的制订。但是实淬火、等温退火等热处理工艺的制订。但是实际的热处理常
30、常是在连续冷却条件下进行的，际的热处理常常是在连续冷却条件下进行的，其转变规律往往与等温转变相差很大，它是在其转变规律往往与等温转变相差很大，它是在一个温度范围内发生的转变，往往是几种转变一个温度范围内发生的转变，往往是几种转变相重叠，转变产物往往是不均匀的混合组织。相重叠，转变产物往往是不均匀的混合组织。 过冷奥氏体连续转变曲线（过冷奥氏体连续转变曲线（CCT图图）反映反映过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变规律，是规律，是分析转变产物的组织与性能的依据，也是制订分析转变产物的组织与性能的依据，也是制订热处理工艺的重要参考资料。热处理工艺的重要参考资料。C C T
31、 图图 C o n t i n u o u s C o o l i n g Transformation diagram70060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间时间 /s温度温度 / 共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPP一、过冷奥氏体连续转变曲线的建立一、过冷奥氏体连续转变曲线的建立实验方法实验方法：通常采用：通常采用膨胀法膨胀法（用快速膨胀（用快速膨胀仪测量相变时比容的变化）、仪测量相变时比容的变化）、金相法金相法和和热分析热分析法法来测定过冷奥氏体连续转变曲线（来测定过冷奥氏体连续转变曲线（CCT图图）。）。 利 用 快 速 膨 胀
32、 仪 测 试 的 试 样 尺 寸 为利 用 快 速 膨 胀 仪 测 试 的 试 样 尺 寸 为3 10mm，上面点焊有，上面点焊有0.1mm的的Pt-Pt Rh温差温差电偶且与温度电偶且与温度-时间记录仪相连接，以记录热分时间记录仪相连接，以记录热分析数据。析数据。 将试样在真空下感应加热至奥氏体化并保温，将试样在真空下感应加热至奥氏体化并保温，在程序控制冷却条件下在程序控制冷却条件下连续冷却，从不同冷却速连续冷却，从不同冷却速度下试样的膨胀变化曲线确定相变的开始点（转度下试样的膨胀变化曲线确定相变的开始点（转变量变量1%）、终了点）、终了点（转变量（转变量99%）所对应的温度）所对应的温度和
33、时间，将测得的数据标在温度和时间，将测得的数据标在温度-时间坐标中，连时间坐标中，连接有意义的点，便得到过冷奥氏体连续转变接有意义的点，便得到过冷奥氏体连续转变曲线。曲线。 为了提高测量精度，常配合使用金相法和热为了提高测量精度，常配合使用金相法和热分析法。分析法。二、过冷奥氏体连续转变曲线分析二、过冷奥氏体连续转变曲线分析 共析钢的过冷奥氏体连续转变曲线最简单，共析钢的过冷奥氏体连续转变曲线最简单，它只有它只有珠光体转变区珠光体转变区和和马氏体转变区马氏体转变区，没有贝，没有贝氏体转变区，说明氏体转变区，说明共析钢在共析钢在连续冷却过程中不连续冷却过程中不会发生贝氏体相变会发生贝氏体相变。7
34、0060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间时间 /s温度温度 / 共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPPv1v2v3vcvc开开 始始 终了终了 中止中止 p左边为过冷奥氏体左边为过冷奥氏体转变转变开始线开始线；p右边为过冷奥氏体右边为过冷奥氏体转变转变终了线终了线；p下面连线为过冷奥下面连线为过冷奥氏体转变氏体转变中止线中止线。 Ms和冷速线和冷速线vc以以下为下为马氏体转变区马氏体转变区。珠光体转变区珠光体转变区由三条由三条曲线构成：曲线构成：70060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间
35、时间 /s温度温度 / 共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPPv1v2v3vcvcp过冷奥氏体以过冷奥氏体以v1速速度冷却度冷却：冷却曲线：冷却曲线与珠光体转变与珠光体转变开始开始线线相交时，奥氏体相交时，奥氏体开始向珠光体转变；开始向珠光体转变；与珠光体转变与珠光体转变终了终了线线 相 交 时 ， 得 到相 交 时 ， 得 到100%珠光体。珠光体。70060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间时间 /s温度温度 / 共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPPv1v2v3vcvcp过冷奥氏体冷却速过冷奥氏体冷却速度增大到度增大到vc ：转变：转变
36、过程与过程与v1时相同，也时相同，也得到得到100%珠光体，珠光体，但转变开始与终了但转变开始与终了温度降低，转变区温度降低，转变区间增大，转变时间间增大，转变时间缩短，得到的珠光缩短，得到的珠光体弥散度加大。体弥散度加大。70060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间时间 /s温度温度 / 共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPPv1v2v3vcvcp过冷奥氏体以过冷奥氏体以v3速速度冷却度冷却：冷却曲线：冷却曲线与珠光体转变与珠光体转变开始开始线线相交时，发生珠相交时，发生珠光体转变；但冷至光体转变；但冷至转变转变中止线中止线时，则时，则珠光
37、体转变停止；珠光体转变停止；继续冷至继续冷至Ms点以下，点以下，未转变奥氏体发生未转变奥氏体发生马氏体转变。马氏体转变。 室温组织？室温组织？70060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间时间 /s温度温度 / 共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPPv1v2v3vcvcp过冷奥氏体冷却速过冷奥氏体冷却速度大于度大于vc ：奥氏体：奥氏体过冷到过冷到Ms点以下发点以下发生马氏体转变，冷生马氏体转变，冷至至Mf点转变终止，点转变终止，最终得到组织：最终得到组织：马马氏体氏体+奥氏体奥氏体残余残余。 以上分析表明，以上分析表明， vc、vc是两个临界
38、冷却速度。是两个临界冷却速度。pvc过冷奥氏体在连续冷却过程中不发生分解，过冷奥氏体在连续冷却过程中不发生分解，全部冷却到全部冷却到Ms点以下发生马氏体转变的最小小冷点以下发生马氏体转变的最小小冷却速度，称却速度，称上临界冷却速度上临界冷却速度或或临界淬火速度临界淬火速度。pvc过冷奥氏体全部得到珠光体的最大冷却速过冷奥氏体全部得到珠光体的最大冷却速度，称为度，称为下临界冷却速度下临界冷却速度。p亚共析钢的亚共析钢的CCT曲线曲线：与共析钢的与共析钢的CCT曲线曲线相比有较大差异：相比有较大差异：出现了出现了先共析铁素体先共析铁素体区区和和贝氏体转变区贝氏体转变区，Ms线右端降低线右端降低（先
39、（先共析铁素体析出和贝共析铁素体析出和贝氏体转变使周围奥氏氏体转变使周围奥氏体富碳所致）。体富碳所致）。亚共析钢亚共析钢CCT曲线曲线 从图中可看出，从图中可看出，随冷却速度的加快，随冷却速度的加快，铁素体析出量、珠光铁素体析出量、珠光体转变量及贝氏体转体转变量及贝氏体转变量先增后减，直至变量先增后减，直至为零。马氏体的转变为零。马氏体的转变量则越来越多，钢的量则越来越多，钢的硬度也越来越高。硬度也越来越高。亚共析钢亚共析钢CCT曲线曲线vcvc p当冷却速度小于下临界速度当冷却速度小于下临界速度vc时，奥氏体只析出时，奥氏体只析出铁素体和发生珠光体转变，不发生贝氏体转变和铁素体和发生珠光体转
40、变，不发生贝氏体转变和马氏体转变。马氏体转变。p当冷却速度上临界速度当冷却速度上临界速度vc时，过冷奥氏体只发时，过冷奥氏体只发生马氏体转变。生马氏体转变。p当冷却速度介于上临界速度当冷却速度介于上临界速度vc与与vc之间时，冷却之间时，冷却曲线先后穿过四个区域，最后得到铁素体、珠光曲线先后穿过四个区域，最后得到铁素体、珠光体、贝氏体及马氏体的混合组织。体、贝氏体及马氏体的混合组织。p过共析钢的过共析钢的CCT曲线曲线：与共析钢的与共析钢的CCT曲线很曲线很相似，也无贝氏体转变相似，也无贝氏体转变区，不同之处：区，不同之处：有有先先共析渗碳体区共析渗碳体区，Ms线线右端升高右端升高（先共析渗碳
41、（先共析渗碳体析出使周围奥氏体贫体析出使周围奥氏体贫碳所致）。碳所致）。过共析钢过共析钢CCT曲线曲线 合金钢的连续冷却转变曲线与合金元素的合金钢的连续冷却转变曲线与合金元素的种类与数量有关，具体情况可查有关手册。种类与数量有关，具体情况可查有关手册。 总体上看，合金元素对总体上看，合金元素对CCT图的影响规图的影响规律与律与TTT图基本相似。图基本相似。共析钢共析钢CCT曲线曲线三、三、CCT图与图与TTT图的对比图的对比以共析钢为例：以共析钢为例：pCCT曲线位于曲线位于TTT曲线曲线右下方右下方，表明在连续冷，表明在连续冷却转变过程中过冷奥氏却转变过程中过冷奥氏体转变温度低于等温转体转变
42、温度低于等温转变，且变，且孕育期较长孕育期较长。其。其它钢种也有类似规律。它钢种也有类似规律。共析钢共析钢CCT曲线曲线pTTT图的临界冷却速图的临界冷却速度为度为CCT图的图的1.5倍：倍：p等温转变的产物为单等温转变的产物为单一组织，而连续冷却一组织，而连续冷却转变的产物可能是混转变的产物可能是混合组织，可以把连续合组织，可以把连续转变看作无数个微小转变看作无数个微小等温转变的总和。等温转变的总和。v连连 v等等 / 1.5 共析钢共析钢CCT曲线曲线p共析钢与过共析钢的共析钢与过共析钢的CCT图无贝氏体转变而图无贝氏体转变而TTT图有。这是由于奥图有。这是由于奥氏体的碳浓度高，使贝氏体的
43、碳浓度高，使贝氏体转变的氏体转变的孕育期延长孕育期延长，在连续冷却时贝氏体转在连续冷却时贝氏体转变来不及进行便已冷却变来不及进行便已冷却至室温。至室温。pCCT曲线获得困难曲线获得困难，TTT曲线容易测得。曲线容易测得。p可用可用TTT曲线曲线定性说明定性说明连续冷却时的组织转变连续冷却时的组织转变情况。方法是将情况。方法是将CCT曲曲线线绘绘在在TTT曲线上，依曲线上，依其与其与TTT 曲线交点的位曲线交点的位置来说明最终转变产物。置来说明最终转变产物。 用用TTT曲线定性说明共析钢曲线定性说明共析钢连续冷却时的组织转变连续冷却时的组织转变炉炉冷冷空空冷冷油油冷冷水水冷冷PST+M+AM+A四、临界冷却速度的近似计算四、临界冷却速度的近似计算式中：式中：A1钢的临界点；钢的临界点；tnC曲线曲线“鼻子鼻子”处的温度；处的温度；nC曲线曲线“鼻子鼻子”处的孕育期。处的孕育期。公式适用范围：碳素钢和某些低合金钢。公式适用范围：碳素钢和某些低合金钢。nnctAv1不同冷却条件下的转变产物不同冷却条件下的转变产物等温退火等温退火P退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等温淬火等温淬火B下下M+A分级淬火分级淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf时间时间温度温度淬火淬火PP均匀均匀A细细A？
