1、过冷奥氏体转变图第一页，共72页第二页，共72页冷却方式有两种：冷却方式有两种：等温冷却等温冷却：将钢迅速过冷：将钢迅速过冷到临界点到临界点(Ar1)以下某一温以下某一温度，并保持在该温度下度，并保持在该温度下进行组织转变。进行组织转变。连续冷却连续冷却：将钢以某一固：将钢以某一固定速度不停顿地冷却到定速度不停顿地冷却到室温，使奥氏体在连续室温，使奥氏体在连续降温的过程种转变。降温的过程种转变。1等温冷却等温冷却2连续冷却连续冷却第三页，共72页本章学习的意义：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
2、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、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。第四页，共72页本章学习重点：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，各温度区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域内奥氏体转
3、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；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。第五页，共72页第六页，共72页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速是表示奥氏体急速冷却到临界点冷却到临界点A1 以下以下在各不同在各不同温度温度下的保下的保温过程中温过程中转变量转变量与与转转变时间变时间的关系曲线。的关系曲线。共析钢共析钢 C C 曲线曲线第七
4、页，共72页TTTTime-Temperature-TransformationITIsothermal Transformation因其形状呈因其形状呈“C”形，形，过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线又又称称C 曲线曲线、TTT曲线曲线或或IT曲线曲线。第八页，共72页一、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。第九页，共72页1、金
5、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，分的圆片试样，分成若干组，每组成若干组，每组510个个。第十页，共72页取若干组试样加热并充分取若干组试样加热并充分奥奥氏体化。氏体化。将试样将试样分组淬入分组淬入低于低于A1点点的的不同温度的盐浴不同温度的盐浴中，保中，保温一定时间。温一定时间。将试样逐个淬入水中，使将试样逐个淬入水中，使未转变奥氏体转变为马氏未转变奥氏体转变为马氏体，故马氏体量即为未转体，故马氏体量即为未转变奥氏体量。变奥氏体量。第十一页，共72页t1t3t2t311234234(a)(b)100806040200温度温度 时间时间 转变量转变量/
6、%t1t2t3t4Ms用金相法用金相法测定测定每个试每个试样的样的转变量转变量，确定各温，确定各温度下转变量与转变时间度下转变量与转变时间的关系。的关系。将各温度下转变开始时将各温度下转变开始时间及终了时间标在间及终了时间标在温度温度时间坐标时间坐标中，并分中，并分别连线。别连线。第十二页，共72页5506502s10s5s2s5s10s30s40s第十三页，共72页p一般将奥氏体转变量一般将奥氏体转变量为为13%所用的时间所用的时间定为定为转变开始时间转变开始时间，而把转变量为而把转变量为98%所所需的时间定为需的时间定为转变终转变终了时间了时间。pMs点与点与Mf点常通过磁点常通过磁性法或
7、膨胀法来测定性法或膨胀法来测定。第十四页，共72页 金相法的优点金相法的优点是可以直接分析显微组织的变化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，但是需要大量的试样（通常约200个），金相分个），金相分析操作者必须具备丰富的鉴别显微组织的经验。析操作者必须具备丰富的鉴别显微组织的经验。第十五页，共72页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测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。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，适合：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。于确定不同转变量所需的时间。缺点
8、：所用小试样（通常为缺点：所用小试样（通常为353050mm的圆柱）测的圆柱）测定的转变百分数准确性不高。定的转变百分数准确性不高。第十六页，共72页3、电阻法、电阻法 利用过冷奥利用过冷奥氏体转变时出现氏体转变时出现的电阻变化来表的电阻变化来表征珠光体或贝氏征珠光体或贝氏体等温转变。体等温转变。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-时间曲线时间曲线第十七页，共72页 然而，电阻变化值并是转变体积的简单函数然而，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，其它因素对电阻值也有影响，
9、因此电阻法电阻法的测的测量精度有限，以至于目前电阻法用得不多。量精度有限，以至于目前电阻法用得不多。第十八页，共72页4、磁性法、磁性法 奥氏体是顺磁性的，而其它转变产物在居里温奥氏体是顺磁性的，而其它转变产物在居里温度点以下均是铁磁性的，磁性法就是利用转变时所度点以下均是铁磁性的，磁性法就是利用转变时所伴有的磁性变化来测定转变曲线的。伴有的磁性变化来测定转变曲线的。第十九页，共72页二、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至：如果将奥氏体状态的钢冷却至A1温度以下，此时奥氏体的自由能比铁素体与渗碳温度以下，此时奥氏体的自
10、由能比铁素体与渗碳体两相混合物的总自由能还高，处于热力学不稳定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、向珠光体或其它组织转变的趋状态，有发生分解、向珠光体或其它组织转变的趋势。因此，将低于临界温度势。因此，将低于临界温度A1下处于不稳定状态的下处于不稳定状态的奥氏体称过冷奥氏体。奥氏体称过冷奥氏体。第二十页，共72页温度温度时间时间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变转变开始
11、线开始线，转变终了点的连，转变终了点的连线称线称转变终了线转变终了线。pA1-Ms 间及转变开始线以间及转变开始线以左的区域为左的区域为过冷奥氏体区过冷奥氏体区。奥氏体稳定区奥氏体稳定区第二十一页，共72页p转变开始线与纵坐标之转变开始线与纵坐标之间的距离称转变间的距离称转变孕育期孕育期，它表征了过冷奥氏体，它表征了过冷奥氏体稳定性的高低。稳定性的高低。p转变终了线以右及转变终了线以右及Mf以以下为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之间之间为为转变区转变区。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
12、奥氏体稳定区奥氏体稳定区第二十二页，共72页 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。第二十三页，共72页转变速度转变速度转变温度转变温度0DA1G 过冷奥氏体等温转过冷奥氏体等温转变的孕育期、转变速变的孕育期、转变速度与转变温度之间具度与转变温度之间具有极值的原因，是因有极值的原因，是因过冷奥氏体的稳定性过冷奥氏体的稳定性同时受两个因素所控同时受两个因素所控制：新、旧相自由能制：新、旧相自由能差差G，原子扩散能力，原子扩散能力D。第二十四页，共72页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
13、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 起主导作用起主导作用；低温下；低温下D起主导作用。起主导作用。转变速度转变速度转变温度转变温度0DA1G第二十五页，共72页pC曲线明确表示曲线明确表示了过冷奥氏体在了过冷奥氏体在不同温度下的等不同温度下的等温温转变产物转变产物。第二十六页，共72页 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
14、型第二十七页，共72页 过冷奥氏体等温转变曲线的形状特征主要取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重叠决于珠光体、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轴的相还是明显分离的，以及这些曲线与纵坐标轴的相对位置。对位置。Morral等人按上述考虑将等温转变图分成五等人按上述考虑将等温转变图分成五种基本的类型。种基本的类型。第二十八页，共72页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，转变实际上是重叠的，具有单一的具有单一的“C”型曲线型曲线，各种，各种亚共析碳钢亚共析碳钢及非及非碳化物形成元素（碳化
15、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图图第二十九页，共72页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 珠光体和贝氏体珠光体和贝氏体等转变部分重叠，等转变部分重叠，两种曲线的两种曲线的“鼻尖鼻尖”的时间坐标也相的时间坐标也相近，但温度坐标不近，但温度坐标不同。同。第三十页，共72页GCr15（1.
16、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，含少量碳距纵轴较近，含少量碳化物形成元素的过共析化物形成元素的过共析钢，如钢，如GCr15、9Cr2、CrWMn等具有该曲线等具有该曲线。3、C型型TTT图图第三十一页，共72页铬镍钼钢（铬镍钼钢（0.50%C,1.04%Cr,0.11%
17、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”距纵轴较距纵轴较近。含少量碳化近。含少量碳化物形成元素的亚物形成元素的亚共析钢，如共析钢，如20Cr,40CrMn,40Cr、35CrMo等具有该等具有该类曲线。类曲线。第三十二页，共72页1 10 102 103 104 1058007006005004003002001000时间时间/s温度温度/Ms+BP+P25%50%70%1150
18、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 珠光体和贝氏体转珠光体和贝氏体转变曲线完全分离，有变曲线完全分离，有一个较宽的间隔（亚一个较宽的间隔（亚稳定奥氏体区），且稳定奥氏体区），且珠光体转变曲线右移珠光体转变曲线右移。碳化物形成元素含。碳化物形成元素含量较高或成分复杂的量较高或成分复杂的中碳钢如中碳钢如40Cr2Ni4,3Cr2W8,5CrNiMo。第三十三页，共72页1 10 102 103 104 1055004003002001000时间时间/s温度温度/Ms+B25%5
19、0%75%2%90%有的合金过冷奥有的合金过冷奥氏体的珠光体转变氏体的珠光体转变受到抑制，在等温受到抑制，在等温时间不长的情况下时间不长的情况下，其，其D型等温转变型等温转变图中无珠光体转变图中无珠光体转变曲线而只有贝氏体曲线而只有贝氏体转 变 曲 线。如转 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TTT图图第三十四页，共72页5、E型型TTT图图 与与D型型TTT图图不同的在于是贝氏不同的在于是贝氏体转变曲线右移。体转变曲线右移。碳化物形成元素含碳化物形成元素含量
20、较多的高碳合金量较多的高碳合金钢如钢如W18Cr4V,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%B第三十五页，共72页1 10 102 103 104 105 10610009008007006005004003002001000时间时间/s温度温度/Ac1eAc1bA1KMsCem+PP+Cem 有 的 合
21、 金 过有 的 合 金 过冷奥氏体的贝氏冷奥氏体的贝氏体转变受到极大体转变受到极大抑制，其抑制，其E型等型等温转变图中无贝温转变图中无贝氏体转变曲线而氏体转变曲线而只有珠光体转变只有珠光体转变曲线。如曲线。如4Cr13,13Mn。4Cr13（0.44%C,13.2%Cr,0.3Si,0.35%Mn）的）的TTT图图第三十六页，共72页四、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多样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，主要有钢的化，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。学成分
22、、奥氏体的状态等。第三十七页，共72页 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体：过冷奥氏体等温转变曲线中的铁素体-珠珠光体转变部分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。第三十八页，共72页p过共析钢过共析钢：过冷奥氏体等温转变曲线中的渗碳体：过冷奥氏体等温转变曲线中的渗碳体-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
23、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渐逐渐向向右移右移。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。第三十九页，共72页2、合金元素的影响、合金元素的影响 除除Co、Al（2.5%）外，所有溶入奥氏）外，所有溶入奥氏体元素都增加过冷奥氏体的稳定性，使过冷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奥氏体等温转变曲线右移右移，并使，并使Ms点下降点下降。第四十页，共72页 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；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
24、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。第四十一页，共72页 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，溶入奥氏体中等，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增加过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变曲线冷奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线右移右移，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，降低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，使珠光体、贝氏体两种转变的贝氏体转变的温度范围，使珠光体、
25、贝氏体两种转变的温度范围相互分离，形成两个温度范围相互分离，形成两个“鼻子鼻子”，中间出现一个，中间出现一个奥氏体稳定区。奥氏体稳定区。第四十二页，共72页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第四十三页，共72页 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，只是不同程度等，只是不同程度降低珠光体和贝氏体转变的速度，使过冷奥氏体降低珠光体和贝氏体转变的速度，
26、使过冷奥氏体等温转变曲线等温转变曲线右移右移，但，但不改变其形状不改变其形状。第四十四页，共72页 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等对过冷奥氏体等温转变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溶入，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，反而奥氏体，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用，使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，其综合作用要比，其综合作用要比单一合金元素的
27、单一合金元素的作用复杂作用复杂。第四十五页，共72页第四十六页，共72页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
28、右。第四十七页，共72页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：奥氏体晶粒细小晶界总晶界总面积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有利于先共析转变和珠光体转变先共析转变和珠光体转变使珠光体转变曲线使珠光体转变曲线左左移移；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。第四十八页，共72页 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线对过冷奥氏体等温转变曲线的位置也有影响。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
29、稳定性奥氏体的稳定性新相新相的形核和长大过程所需要的时间的形核和长大过程所需要的时间过冷奥氏体等温过冷奥氏体等温转变曲线转变曲线右移右移。4、原始组织的影响、原始组织的影响第四十九页，共72页 奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的奥氏体化温度越高，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均匀，从奥氏体晶粒越粗大，奥氏体的成分也就越均匀，从而增加奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲而增加奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线线右移右移。反之，奥氏体化温度越低，保温时间越短，则形反之，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，未溶第二相颗粒越多，成的奥氏体
30、晶粒越细小，未溶第二相颗粒越多，从而从而降低奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线降低奥氏体的稳定性，使过冷奥氏体等温转变曲线左左移移。第五十页，共72页 形变形变会细化奥氏体晶粒，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、形变的影响第五十一页，共72页第五十二页，共72页 过冷奥氏体等温转变曲线反
31、映过冷奥氏体等温转变曲线反映过冷奥氏体在等过冷奥氏体在等温条件下的转变温条件下的转变规律，可以用来指导等温淬火、等规律，可以用来指导等温淬火、等温退火等热处理工艺的制订。但是实际的热处理常常温退火等热处理工艺的制订。但是实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，它是在一个温度范围内发生的转变，转变相差很大，它是在一个温度范围内发生的转变，往往是几种转变相重叠，转变产物往往是不均匀的混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。合组织。第五十三页，共72页 过冷奥氏体连续转变曲线（过冷奥氏体连续转变曲线（C
32、CT图图）反映反映过冷过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变奥氏体在连续冷却条件下的转变规律，是分析转规律，是分析转变产物的组织与性能的依据，也是制订热处理工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。艺的重要参考资料。第五十四页，共72页C C T图图 C o n t i n u o u s Co 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第五十五页，共72页一、过冷奥氏体连续转变曲线的建立一、过冷奥氏体连续转
33、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（用快速膨胀仪测量（用快速膨胀仪测量相变时比容的变化）、相变时比容的变化）、金相法金相法和和热分析法热分析法来测定过冷来测定过冷奥氏体连续转变曲线（奥氏体连续转变曲线（CCT图图）。）。利 用 快 速 膨 胀 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温差电温差电偶且与温度偶且与温度-时间记录仪相连接，以记录热分析数据时间记录仪相连接，以记录热分析数据。第五十六页，共72页 将试样在真空下感应加热至奥氏体化并保温，在程序
34、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控制冷却条件下连续冷却，从不同冷却速度下试样的膨胀连续冷却，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（转变量变化曲线确定相变的开始点（转变量1%）、终了点）、终了点（转（转变量变量99%）所对应的温度和时间，将测得的数据标在温）所对应的温度和时间，将测得的数据标在温度度-时间坐标中，连接有意义的点，便得到过冷奥氏体时间坐标中，连接有意义的点，便得到过冷奥氏体连续转变连续转变曲线。曲线。为了提高测量精度，常配合使用金相法和热分析法。为了提高测量精度，常配合使用金相法和热分析法。第五十七页，共72页二、过冷奥氏体连续转变曲线分析
35、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，没有贝氏体，没有贝氏体转变区，说明转变区，说明共析钢在共析钢在连续冷却过程中不会发生贝连续冷却过程中不会发生贝氏体相变氏体相变。第五十八页，共72页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
36、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以下以下为为马氏体转变区马氏体转变区。珠光珠光体转变区体转变区由三条曲线构成由三条曲线构成：第五十九页，共72页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v1速速度冷却度冷却：冷却曲线与：冷却曲线与珠光体转变珠光体转变开始线开始线相交时，奥氏体开相交时，奥氏体开始向珠光体转变；始向珠光体转变；与珠光体转变与珠光体转变
37、终了终了线线相 交 时，得 到相 交 时，得 到100%珠光体。珠光体。第六十页，共72页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过冷奥氏体冷却速度增过冷奥氏体冷却速度增大到大到vc：转变过程：转变过程与与v1时相同，也时相同，也得到得到100%珠光体，但转变珠光体，但转变开始与终了温度降低，开始与终了温度降低，转变区间增大，转变时转变区间增大，转变时间缩短，得到的珠光体间缩短，得到的珠光体弥散度加大。弥散度加大。第六十一页，共72页70060050040030
38、020010000.1 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速度速度冷却冷却：冷却曲线与珠：冷却曲线与珠光体转变光体转变开始线开始线相相交时，发生珠光体交时，发生珠光体转变；但冷至转变转变；但冷至转变中止线中止线时，则珠光体时，则珠光体转变停止；继续冷至转变停止；继续冷至Ms点以下，未转变点以下，未转变奥氏体发生马氏体转奥氏体发生马氏体转变。变。室温组织？室温组织？第六十二页，共72页70060050040030020010000.1 1 10 102 103 104 105时间时
39、间/s温度温度/共析钢的共析钢的CCT图图A1MsPPv1v2v3vcvcp过冷奥氏体冷却速度过冷奥氏体冷却速度大于大于vc：奥氏体过冷：奥氏体过冷到到Ms点以下发生马氏点以下发生马氏体转变体转变，冷至，冷至Mf点转点转变终止，最终得到组变终止，最终得到组织：织：马氏体马氏体+奥氏体奥氏体残残余余。第六十三页，共72页 以上分析表明，以上分析表明，vc、vc是两个临界冷却速度。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点以下发生马氏体转变的最小小冷却速度，称冷却速度，称上临界冷却速度
40、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。第六十四页，共72页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曲线相曲线相比有较大差异：比有较大差异：出现出现了了先共析铁素体区先共析铁素体区和和贝贝氏体转变区氏体转变区，Ms线右线右端降低端降低（先共析铁素体（先共析铁素体析出和贝氏体转变使周围析出和贝氏体转变使周围奥氏体富碳所致）。奥氏体富碳所致）。亚共析钢亚共析钢CCT曲线曲线第六十五页，共72页 从图中可看出，随冷从图中可看出，随冷却速度的加快，铁素
41、体析却速度的加快，铁素体析出量、珠光体转变量及贝出量、珠光体转变量及贝氏体转变量先增后减，直氏体转变量先增后减，直至为零。马氏体的转变量至为零。马氏体的转变量则越来越多，钢的硬度也则越来越多，钢的硬度也越来越高。越来越高。亚共析钢亚共析钢CCT曲线曲线vcvc第六十六页，共72页 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
42、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。第六十七页，共72页p过共析钢的过共析钢的CCT曲线曲线：与：与共析钢的共析钢的CCT曲线很相曲线很相似，也无贝氏体转变区似，也无贝氏体转变区，不同之处：，不同之处：有有先共先共析渗碳体区析渗碳体区，Ms线右线右端升高端升高（先共析渗碳体析（先共析渗碳体析出使周围奥氏体贫碳所致出使周围奥氏体贫碳所致）。）。过共析钢过共析钢CCT曲线曲线第六十八页，共72页 合金钢的连续冷却转变曲线
43、与合金元素的种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。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图的影响规律与图的影响规律与TTT图基本相似。图基本相似。第六十九页，共72页共析钢共析钢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曲线曲线右右下方下方，表明在连续冷却转，表明在连续冷却转变过程中过冷奥氏体转变变过程中过冷奥氏体转变温度低于等温转变，且温度低于等温转变，且孕孕育期较长育期较长。其它钢种也有。其它钢种也有类似规律。类似规律。第七十页，共72
44、页共析钢共析钢CCT曲线曲线pTTT图的临界冷却速度图的临界冷却速度为为CCT图的图的1.5倍：倍：p等温转变的产物为单一组等温转变的产物为单一组织，而连续冷却转变的产织，而连续冷却转变的产物可能是混合组织，可以物可能是混合组织，可以把连续转变看作无数个微把连续转变看作无数个微小等温转变的总和。小等温转变的总和。v连连 v等等/1.5 第七十一页，共72页共析钢共析钢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。这是由于奥氏图有。这是由于奥氏体的碳浓度高，使贝氏体体的碳浓度高，使贝氏体转变的转变的孕育期延长孕育期延长，在连，在连续冷却时贝氏体转变来续冷却时贝氏体转变来不及进行便已冷却至室不及进行便已冷却至室温。温。第七十二页，共72页
