1、.1Heat Treatment of Steel.2l热处理热处理指将钢在固态下加热、保温和冷却，以指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的工艺改变钢的组织结构，获得所需要性能的工艺l包含包含热处理原理热处理原理和和热处理工艺热处理工艺两部分内容：两部分内容：描述热处理时钢中组织转变的规律称为描述热处理时钢中组织转变的规律称为热处理热处理原理原理根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称为数称为热处理工艺热处理工艺.3l热处理是一种重要的加工工艺，在热处理是一种重要的加工工艺，在制造业制造业被广被广泛应用泛应用在机床制造中
2、约在机床制造中约6070%的零件要经过热处理的零件要经过热处理在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达7080%模具、滚动轴承模具、滚动轴承100%需经过热处理需经过热处理总之，总之，重要零件重要零件都需适当热处理后才能使用。都需适当热处理后才能使用。.4热处理工艺的三大基本要素：热处理工艺的三大基本要素：加热、保温、冷却加热、保温、冷却热处理的基本要素热处理的基本要素为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用温温度度-时间时间坐标绘出坐标绘出热处理工艺曲线热处理工艺曲线。这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和这三大基本要
3、素决定了材料热处理后的组织和性能。性能。.5l区别于铸造、压力加工等其它加工工艺的特点是只区别于铸造、压力加工等其它加工工艺的特点是只通过通过改变工件的组织改变工件的组织来改变性能，而来改变性能，而不改变形状不改变形状l只适用于固态下发生相变的材料只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变，不发生固态相变的材料不能用热处理强化的材料不能用热处理强化热处理特点热处理特点.6 的实际转变温度分别用的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时表示；冷却时的实际转变温度分别用的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示表示l由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册由于加热冷却速
4、度直接影响转变温度，因此一般手册中的数据是以中的数据是以3050/h的速度加热或冷却时测得的的速度加热或冷却时测得的l铁碳相图中铁碳相图中PSK、GS、ES线线分别用分别用A1、A3、Acm表示表示l实际加热或冷却时存在着过冷实际加热或冷却时存在着过冷或过热现象，因此将钢加热时或过热现象，因此将钢加热时临界温度与实际转变温度临界温度与实际转变温度.7钢坯加热钢坯加热l加热是热处理的第一道工序，分两种：加热是热处理的第一道工序，分两种：一种是在一种是在A1以下加热，不发生相变以下加热，不发生相变另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称的奥氏
5、体组织，称奥氏体化奥氏体化.8l奥氏体晶核形成：奥氏体晶核形成：首先在首先在 与与Fe3C相界形核相界形核l奥氏体晶核长大：奥氏体晶核长大：奥氏体奥氏体晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向 和和Fe3C方向长大方向长大l残余残余Fe3C溶解：溶解：的成分、结构更接近的成分、结构更接近，因而先消，因而先消失；残余失；残余Fe3C随保温时间延长继续溶解至消失随保温时间延长继续溶解至消失一、奥氏体的形成过程（以共析钢为例）一、奥氏体的形成过程（以共析钢为例）.9l奥氏体成分均匀化奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使量仍很高，通过长时
6、间保温使 成分趋于均匀成分趋于均匀.11l亚共析钢亚共析钢和和过共析钢过共析钢奥氏体化过程与共析钢基本相同奥氏体化过程与共析钢基本相同l但由于先共析但由于先共析 或二次或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到体组织，必须相应加热到Ac3或或Accm以上以上.121.奥氏体晶粒长大奥氏体晶粒长大l 奥氏体化刚结束时的晶粒度称奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度起始晶粒度，此，此时晶粒细小均匀时晶粒细小均匀l 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个将进一步长大，这也是一个自发过程自发过程l 晶
7、粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同.13 温来判断，温来判断，晶粒度为晶粒度为14级的是级的是本质粗晶粒钢本质粗晶粒钢，58级的是级的是本质细晶粒钢本质细晶粒钢l前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小l在给定温度下奥氏体的在给定温度下奥氏体的晶粒度称晶粒度称实际晶粒度实际晶粒度l加热时奥氏体晶粒的长加热时奥氏体晶粒的长大倾向称大倾向称本质晶粒度本质晶粒度l通常将钢加热到通常将钢加热到940 10奥氏体化后，设法奥氏体化后，设法把奥氏体晶粒保留到室把奥氏体晶粒保留到室.142.影响奥氏体晶粒长大的因素影响奥氏体晶粒长大的因
8、素1）加热温度加热温度高、高、保温时间保温时间长，长，晶粒粗大晶粒粗大2）加热速度加热速度越快，过热度越大，形核率越高，越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细晶粒越细3）合金元素合金元素：l阻碍阻碍A晶粒长大的元素：晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素等碳化物和氮化物形成元素l促进促进A晶粒长大的元素：晶粒长大的元素：Mn、P、C、N.15l奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性低钢的常温力学性能，尤其是塑性l因此加热得到因此加热得到细而均匀细而均匀的奥氏体晶粒是热处的奥氏体
9、晶粒是热处理的关键问题之一理的关键问题之一析出颗粒析出颗粒对黄铜晶对黄铜晶界的钉扎界的钉扎奥氏体晶粒尺寸奥氏体晶粒尺寸/m.161）氧化：）氧化：加热时的加热时的氧化性气氛氧化性气氛（如空气、气氛中（如空气、气氛中O2、CO2、H2O等）氧化钢铁，在工件表面形成等）氧化钢铁，在工件表面形成FeO、Fe2O3、Fe3O4等等氧化物氧化物氧化将导致钢的烧损加大，而且使零件尺寸变小，氧化将导致钢的烧损加大，而且使零件尺寸变小，表面粗糙，更重要的还严重影响后序热处理质量。表面粗糙，更重要的还严重影响后序热处理质量。2）脱碳：）脱碳：钢加热过程中脱碳，即钢中的碳被钢加热过程中脱碳，即钢中的碳被烧损烧损使
10、钢使钢表面含碳量降低的现象表面含碳量降低的现象由于脱碳使钢件表面含碳量下降，导致机械强度下由于脱碳使钢件表面含碳量下降，导致机械强度下降，特别是疲劳强度下降，耐磨损性能降低。降，特别是疲劳强度下降，耐磨损性能降低。.173）过热：）过热：加热温度比正常温度偏高，出现的现象是钢加热温度比正常温度偏高，出现的现象是钢的奥氏体晶粒较正常的要大，即的奥氏体晶粒较正常的要大，即晶粒变粗晶粒变粗使得钢的塑性、韧性、强度降低，同时变形加大，使得钢的塑性、韧性、强度降低，同时变形加大，还可能导致热处理裂纹、使工件报废。还可能导致热处理裂纹、使工件报废。4）过烧：）过烧：加热温度太高，奥氏体加热温度太高，奥氏体
11、晶界或部分晶界氧化晶界或部分晶界氧化甚至熔化甚至熔化的现象的现象使工件很脆，如果锻造一锻即裂，过烧的工件只能使工件很脆，如果锻造一锻即裂，过烧的工件只能报废，无法挽救，因而是致命性的。报废，无法挽救，因而是致命性的。.181）真空加热：）真空加热：工件在工件在真空真空中加热是防止氧化脱碳的最有中加热是防止氧化脱碳的最有效措施，是热处理工艺的发展方向效措施，是热处理工艺的发展方向但真空加热用的设备投资大，工艺成本较高。但真空加热用的设备投资大，工艺成本较高。2）保护气氛加热：）保护气氛加热：加热过程中向炉内充入一定保护性气加热过程中向炉内充入一定保护性气氛，保证钢在氛，保证钢在不脱碳、不增碳、不
12、氧化的气氛不脱碳、不增碳、不氧化的气氛下加热下加热但需要一套制取可控气氛的发生装置，由于成本较但需要一套制取可控气氛的发生装置，由于成本较高，原材料来源不广泛限制了它的应用。高，原材料来源不广泛限制了它的应用。.19 3）盐浴加热：）盐浴加热：工件置于一工件置于一熔化了的中性盐液熔化了的中性盐液中加热，盐中加热，盐液进行充分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至液进行充分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧化无氧化问题主要是粘在工件上的问题主要是粘在工件上的盐难以清洗洁净盐难以清洗洁净，清洗不，清洗不干净会导致储存及应用过程易于长锈。干净会导致储存及应用过程易于长锈。.20一、过冷奥氏体的转
13、变产物及转变过程一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程l处于临界点处于临界点A1以下的奥氏体称以下的奥氏体称过冷奥氏体过冷奥氏体，过，过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变l随过冷度不同，过冷奥氏体将发生随过冷度不同，过冷奥氏体将发生珠光体转变珠光体转变、贝氏体转变贝氏体转变和和马氏体转变马氏体转变三种类型转变三种类型转变现以共析钢为例说明。现以共析钢为例说明。.21（一）珠光体转变（一）珠光体转变1.珠光体的组织形态及性能珠光体的组织形态及性能l过冷奥氏体在过冷奥氏体在A1到到550间将转变为珠光体类型组织，间将转变为珠光体类型组织，它是它是铁素体与渗碳体铁素
14、体与渗碳体片层相间的机械混合物片层相间的机械混合物l根据片层厚薄不同，又分为根据片层厚薄不同，又分为珠光体、索氏体和托氏体珠光体、索氏体和托氏体.22（1）珠光体）珠光体光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌三维珠光体如同放在水中的包心菜三维珠光体如同放在水中的包心菜l形成温度为形成温度为A1650，片层较厚，片层较厚，500倍光镜倍光镜下下可辨，用符号可辨，用符号P表示表示.23（2）索氏体）索氏体l形成温度为形成温度为650600，片层较薄，片层较薄，8001000倍光镜倍光镜下可辨，用符号下可辨，用符号S表示表示电镜形貌电镜形貌光镜形貌光镜形貌.24（3）托氏体）托氏体电镜形貌电镜形貌
15、光镜形貌光镜形貌l形成温度为形成温度为600550，片层极薄，片层极薄，电镜电镜下可辨，下可辨，用符号用符号T表示表示.25l珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别，只珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的其界限也是相对的l片间距越小，钢的强度、硬度片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善越高，而塑性和韧性略有改善.26l珠光体转变也是珠光体转变也是形核和长大形核和长大的过程的过程2.珠光体转变过程珠光体转变过程渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成在长大过程中，其两侧奥氏体的含碳量下
16、降，促进在长大过程中，其两侧奥氏体的含碳量下降，促进铁素体形核铁素体形核两者相间形核并长大，形成一个两者相间形核并长大，形成一个珠光体团珠光体团l珠光体转变是珠光体转变是扩散型转变扩散型转变.28（二）贝氏体转变（二）贝氏体转变上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体l过冷奥氏体在过冷奥氏体在550230（Ms）间将转变为贝氏体间将转变为贝氏体组织，用符号组织，用符号B表示表示l根据其组织形态不同，贝氏根据其组织形态不同，贝氏体又分为体又分为上贝氏体（上贝氏体（B上上）和下贝氏体（和下贝氏体（B下下）1.贝氏体的组织形态及性能贝氏体的组织形态及性能.29（1）上贝氏体）上贝氏体光镜下光镜下电镜下电镜下
17、l形成温度为形成温度为550350l在光镜下呈在光镜下呈羽毛状羽毛状l在电镜下在电镜下不连续棒状不连续棒状Fe3C分布于自分布于自 晶界向晶内平行晶界向晶内平行生长的生长的铁素体条铁素体条之间之间.30（2）下贝氏体）下贝氏体光镜下光镜下电镜下电镜下l在电镜下在电镜下细片状碳化物细片状碳化物分分布于布于铁素体针铁素体针内，并与针内，并与针长轴方向呈长轴方向呈55 60角角l形成温度为形成温度为350Msl在光镜下呈在光镜下呈竹叶状竹叶状.31l上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值l下贝氏体强度、硬度较高，塑性、韧性也较好，即下贝氏体强度、硬度较高，塑性、韧性
18、也较好，即具有具有良好的综合力学性能良好的综合力学性能上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体是生产上常用的强化组织之一。是生产上常用的强化组织之一。贝氏体组织的透射电镜形貌贝氏体组织的透射电镜形貌.32l贝氏体转变也是贝氏体转变也是形核和长大形核和长大的过程的过程l发生贝氏体转变时，首先在奥氏体中的贫碳区形成发生贝氏体转变时，首先在奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核，其含碳量介于奥氏体与平衡铁素体之铁素体晶核，其含碳量介于奥氏体与平衡铁素体之间，为间，为过饱和铁素体过饱和铁素体l贝氏体转变属贝氏体转变属半扩散型转变半扩散型转变，即只有碳原子扩散而，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散，晶格类型改变是通过铁原子
19、不扩散，晶格类型改变是通过切变切变实现的实现的2.贝氏体转变过程贝氏体转变过程.33l当转变温度较高当转变温度较高（550350）时时条片状铁素体条片状铁素体从奥氏体晶界向晶内平行生长从奥氏体晶界向晶内平行生长随铁素体条伸长和变宽，碳原子向条间奥氏体富集随铁素体条伸长和变宽，碳原子向条间奥氏体富集最后在铁素体条间最后在铁素体条间析出析出Fe3C短棒短棒，奥氏体消失，形，奥氏体消失，形成成B上上.34l当转变温度较低当转变温度较低（350230）时时铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成针状针状由于碳原子扩散能力低，其迁移不能逾越铁素体片由于碳原子扩散能力低，其迁移不能
20、逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一定晶面上以的范围，碳在铁素体的一定晶面上以断续碳化物小断续碳化物小片片的形式析出的形式析出.35（三）马氏体转变（三）马氏体转变马氏体组织马氏体组织l马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中l当奥氏体过冷到当奥氏体过冷到Ms以下将转以下将转变为变为马氏体类型组织马氏体类型组织l马氏体转变是马氏体转变是强化钢强化钢的重要的重要途径之一途径之一1.马氏体的晶体结构马氏体的晶体结构l碳在碳在-Fe中的过饱和固溶体中的过饱和固溶体称马氏体，用称马氏体，用M表示表示.36l马氏体具有马氏体具有体心四方体心四方晶格（晶格（a
21、=b c）l轴比轴比c/a称为称为四方度四方度lC%越高，四方度越大，四方畸变越严重越高，四方度越大，四方畸变越严重l当当0.25%C时，时，c/a=1，此时马氏体为，此时马氏体为体心立方体心立方晶格晶格.37l马氏体的形态分马氏体的形态分板条和板条和针状针状两类两类光镜下光镜下电镜下电镜下2.马氏体的形态马氏体的形态（1）板条马氏体）板条马氏体l立体形态为细长的立体形态为细长的扁棒扁棒状状l在光镜下板条马氏体为在光镜下板条马氏体为一束束的一束束的细条组织细条组织.38l每束内条与条之间尺寸大每束内条与条之间尺寸大致相同并呈平行排列，一致相同并呈平行排列，一个奥氏体晶粒内可形成几个奥氏体晶粒内
22、可形成几个取向不同的个取向不同的马氏体束马氏体束l在电镜下，板条内的亚结在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，构主要是高密度的位错，=1012/cm2，又称，又称位错马位错马氏体氏体SEMTEM.39（2）针状马氏体）针状马氏体电镜下电镜下电镜下电镜下光镜下光镜下l立体形态为双凸透镜形的片立体形态为双凸透镜形的片状，显微组织为状，显微组织为针状针状l在电镜下，亚结构主要是在电镜下，亚结构主要是孪孪晶晶，又称，又称孪晶马氏体孪晶马氏体.400.45%C0.2%C1.2%C（3）马氏体的形态）马氏体的形态lC%小于小于0.2%时，组织时，组织几乎全部是几乎全部是板条马氏体板条马氏体lC%大于
23、大于1.0%C时几乎时几乎全部是全部是针状马氏体针状马氏体lC%在在0.21.0%之间为之间为板条与针状的板条与针状的混合组织混合组织主要取决于主要取决于含碳量含碳量。.4145钢正常淬火组织钢正常淬火组织l先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒，但不能穿先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒，但不能穿过晶界和孪晶界过晶界和孪晶界l后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体片，所后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体片，所以越是以越是后形成的马氏体片越细小后形成的马氏体片越细小l原始奥氏体晶粒细，转原始奥氏体晶粒细，转变后的马氏体片也细变后的马氏体片也细l当最大马氏体片细到光当最大马氏体片细到光镜下无法分
24、辨时，该马镜下无法分辨时，该马氏体称氏体称隐晶马氏体隐晶马氏体.423.马氏体的性能马氏体的性能l当含碳量大于当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓时，其硬度趋于平缓l合金元素对马氏体硬度的影响不大合金元素对马氏体硬度的影响不大马氏体硬度、韧性与含碳量的关系马氏体硬度、韧性与含碳量的关系l高硬度高硬度是马氏体性能是马氏体性能的主要特点的主要特点l马氏体的硬度主要取马氏体的硬度主要取决于其决于其含碳量含碳量l含碳量增加，其硬度含碳量增加，其硬度增加增加.43l马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化固溶强化，此外，马氏体转变产生的此外，马氏体转变产生的组织
25、细化组织细化也有强化作用也有强化作用l马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式：针马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式：针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性针状马氏体针状马氏体板条马氏体板条马氏体马氏体的透射电镜形貌马氏体的透射电镜形貌.444.马氏体转变的特点马氏体转变的特点l铁和碳原子都不铁和碳原子都不扩散，因而马氏扩散，因而马氏体的含碳量与体的含碳量与 的的含碳量相同含碳量相同l马氏体转变也是马氏体转变也是形核和长大形核和长大的过程，其主要特点是：的过程，其主要特点是：（1）无扩散性）无扩散性（2）共格切变性）共格切变性l
26、 由于无扩散，晶格转变是以由于无扩散，晶格转变是以切切变机制变机制进行的，使切变部分的进行的，使切变部分的形状和体积发生变化形状和体积发生变化l 引起相邻引起相邻 随之变形，在预先抛随之变形，在预先抛光的表面上产生光的表面上产生浮凸现象浮凸现象.46K-S关系关系l由于转变时新相和母相始终由于转变时新相和母相始终保持切变共格性保持切变共格性l因此马氏体转变后新相和母相之间存在一定的因此马氏体转变后新相和母相之间存在一定的结晶学位向关系结晶学位向关系：110 /111；/.47（3）降温形成）降温形成l马氏体转变开始的温度称马氏体转变开始的温度称上上马氏体点马氏体点，用，用Ms表示表示l马氏体转
27、变终了温度称马氏体转变终了温度称下马下马氏体点氏体点，用，用Mf 表示表示l只要温度达到只要温度达到Ms以下即发以下即发生生马氏体转变马氏体转变l在在Ms以下，随温度下降，以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转转变量增加，冷却中断，转变停止变停止.48（4）高速长大）高速长大（5）转变不完全）转变不完全 残余奥氏体残余奥氏体，用，用A或或 表示表示l马氏体形成速度极快，马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大瞬间形核，瞬间长大l当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹马氏体产生裂纹l即使冷却到即使冷却到Mf 点，也不点，也不可能获
28、得可能获得100%的马氏体，的马氏体，总有部分奥氏体未能转总有部分奥氏体未能转变而残留下来，称变而残留下来，称.49lMs、Mf 与冷速无关，主要取决于奥氏体中的合与冷速无关，主要取决于奥氏体中的合金元素含量（包括碳含量）金元素含量（包括碳含量）l马氏体转变后，马氏体转变后，A量随含碳量的增加而增加，当量随含碳量的增加而增加，当含碳量达含碳量达0.5%后，后，A量才显著量才显著含碳量对马氏体转变含碳量对马氏体转变温度的影响温度的影响含碳量对残余奥含碳量对残余奥氏体量的影响氏体量的影响.50转变转变类型类型转变转变产物产物形成温形成温度，度，转变转变机制机制显微组织特征显微组织特征HRC获得获得
29、工艺工艺珠珠光光体体PA1650扩扩散散型型粗片状，粗片状，F、Fe3C相间分布相间分布520退火退火S650600细片状，细片状，F、Fe3C相间分布相间分布2030正火正火T600550极细片状，极细片状，F、Fe3C相间分布相间分布3040等温等温处理处理贝贝氏氏体体B上上550350半扩半扩散型散型羽毛状，短棒状羽毛状，短棒状Fe3C分布于分布于过饱和过饱和F条之间条之间4050等温等温处理处理B下下350MS竹叶状，细片状竹叶状，细片状Fe3C分布于分布于过饱和过饱和F针上针上5060等温等温淬火淬火马马氏氏体体M针针MSMf无扩无扩散型散型针状针状6065淬火淬火M*板条板条MSM
30、f板条状板条状50淬火淬火.51l过冷奥氏体的转变方式有过冷奥氏体的转变方式有等温转变等温转变和和连续冷却转变连续冷却转变两种两种.52l过冷奥氏体的过冷奥氏体的等温转变图等温转变图是是表示奥氏体急速冷却到临界表示奥氏体急速冷却到临界点点A1以下在各不同温度下的以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时保温过程中转变量与转变时间的关系曲线间的关系曲线l又称为又称为C曲线曲线、S曲线曲线或或TTT曲线曲线（一）过冷奥氏体的等温转变图（一）过冷奥氏体的等温转变图（Time-Temperature-Transformation diagram）.531.C曲线的建立曲线的建立以共析钢为例：以共析钢
31、为例：1）取一批小试样并进行）取一批小试样并进行奥奥氏体化氏体化2）将试样分组淬入低于）将试样分组淬入低于A1点的点的不同温度的盐浴中不同温度的盐浴中，隔一定时间取一试样淬隔一定时间取一试样淬入水中入水中.545506502s10s5s2s5s10s30s40s.553）测定每个试样的转变量，）测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转确定各温度下转变量与转变时间的关系变时间的关系4）将各温度下）将各温度下转变开始时间转变开始时间及及终了时间终了时间标在温度标在温度-时时间坐标中，并分别连线间坐标中，并分别连线l转变开始点的连线称转变开始点的连线称转变转变开始线开始线；转变终了点的连；转变终
32、了点的连线称线称转变终了线转变终了线.56lA1Ms间及转变开始间及转变开始线以左的区域为线以左的区域为过冷过冷奥氏体区奥氏体区l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l两线之间及两线之间及Ms与与Mf之间为之间为转变区转变区时间时间温度温度A1MSMfAPBMA MABAP转变开始线转变开始线转变终了线转变终了线过冷奥氏体过冷奥氏体.572.C曲线的分析曲线的分析1）转变开始线与纵坐标之）转变开始线与纵坐标之间的距离为间的距离为孕育期孕育期l孕育期越小，过冷奥氏体孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小稳定性越小l孕育期最小处称孕育期最小处称C曲线的曲线的“鼻尖鼻尖”碳
33、钢鼻尖处碳钢鼻尖处的温度为的温度为550.58l在鼻尖以上，温度较高，在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力相变驱动力小小l在鼻尖以下，温度较低，在鼻尖以下，温度较低，扩散扩散困难，从而使奥氏困难，从而使奥氏体稳定性增加体稳定性增加2）C曲线明确表示了过冷曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温度下奥氏体在不同温度下的等温转变产物的等温转变产物.593.影响影响C曲线的因素曲线的因素 含碳量的影响：含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最稳定共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线曲线最靠右；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l与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲
34、线的上部各曲线的上部各多一条多一条先共析相先共析相的析出线的析出线（1）成分的影响）成分的影响.60Cr对对C曲线的影响曲线的影响l除除Co外，凡溶入奥外，凡溶入奥氏体的合金元素都氏体的合金元素都使使C曲线右移曲线右移l除除Co和和Al外，所有外，所有合金元素都使合金元素都使Ms与与Mf点下降点下降 合金元素的影响合金元素的影响.61（2）奥氏体化条件的影响）奥氏体化条件的影响l奥氏体化温度提高和保温时间延长，使奥氏体成分奥氏体化温度提高和保温时间延长，使奥氏体成分均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少，增加了过冷奥均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少，增加了过冷奥氏体的稳定性，使氏体的稳定性，使C曲线右移
35、曲线右移l使用使用C曲线时应注意奥氏体化条件及晶粒度的影响曲线时应注意奥氏体化条件及晶粒度的影响.62（二）过冷奥氏体连续冷却转变图（二）过冷奥氏体连续冷却转变图共析钢共析钢CCT曲线曲线过共析钢过共析钢CCT曲线曲线亚共析钢亚共析钢CCT曲线曲线l过冷奥氏体连续冷却转变图又称过冷奥氏体连续冷却转变图又称CCT（Continuous Cooling-Transformation diagram）曲线，是通过测）曲线，是通过测定不同冷速下过冷奥氏体的转变量获得的定不同冷速下过冷奥氏体的转变量获得的.631.共析钢的共析钢的CCT曲线曲线l共析钢的共析钢的CCT曲线没有贝曲线没有贝氏体转变区，在珠
36、光体转氏体转变区，在珠光体转变区之下多了一条变区之下多了一条转变中转变中止线止线l当连续冷却曲线碰到转变当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转变中中止线时，珠光体转变中止，余下的奥氏体一直保止，余下的奥氏体一直保持到持到Ms以下转变为马氏体以下转变为马氏体.64l图中的图中的Vk为为CCT曲曲线的线的临界冷却速度临界冷却速度，即获得全部马氏体组即获得全部马氏体组织时的最小冷却速度织时的最小冷却速度lVk为为TTT曲线的临曲线的临界冷却速度界冷却速度lVk 1.5 Vk.65lCCT曲线位于曲线位于TTT曲线右曲线右下方；下方；CCT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l
37、可用可用TTT曲线定性说明连曲线定性说明连续冷却时的组织转变情况续冷却时的组织转变情况l方法是将连续冷却曲线绘方法是将连续冷却曲线绘在在C曲线上，依其与曲线上，依其与C曲曲线线交点的位置交点的位置来说明最终来说明最终转变产物转变产物.66P均匀均匀A细细AP退火退火（炉冷）（炉冷）正火正火（空冷）（空冷）S淬火淬火（油冷）（油冷）T+M+AM+A淬火淬火（水冷）（水冷）A1MSMf时间时间650600550.672.过共析钢过共析钢CCT曲线也无贝氏体转变区，但比共析钢曲线也无贝氏体转变区，但比共析钢CCT曲线多一条曲线多一条AFe3C转变开始线转变开始线。由于。由于Fe3C的析的析出，奥氏体中含碳量下降，因而出，奥氏体中含碳量下降，因而Ms线右端升高线右端升高3.亚共析钢亚共析钢CCT曲线有曲线有贝氏体转变区贝氏体转变区，还多，还多AF开始线开始线，F析出使析出使A含碳量升高，因而含碳量升高，因而Ms线右端下降线右端下降
