钢的过冷奥氏体转变图热处理原理及工艺ppt.ppt

第六章钢的过冷奥氏体转变图钢在冷却时的转变，既可在等温条件下进行，又可在连 续冷却过程中进行因此可以用过冷奥氏体等温转变图和连 续冷却转变图来全面地反映过冷奥氏体转变与温度、时间(或 者与冷却速度间)的关系，亦即反映在临界温度以下不同等温温度和冷却速度下奥氏体的转变情况本章主要讨论过冷奥氏体等温转变图与连续冷却转变图的 建立、影响因素、基本类型以及等温转变图与连续冷却转变 图的比较和应用 山东理工大学 Shandong University of Technology 6.1、 过冷奥氏体等温转变图6.1 .1 过冷奥氏体等温转变图的建立将奥氏体快冷至临界点以下的某一温度并在此温度下进行等温，这一过程中所发生的转变即称为过冷奥氏体的等温 转变，由于等温转变图通常呈现“C”字形，所以又称为C曲线也称为IT曲线(图)或TTT（Time Temperature Transformation）曲线(图)它较全面地反映了过冷奥氏体在不同过冷度下等温转变的转变开始和终了时间、转变产物及其转变量与温度和时间的关系山东理工大学 Shandong University of Technology 一、测定方法 金相法 : 它是利用金相显微镜直接观察过冷奥氏体在不同温度下各个等温转变阶段上的相变产物及其数量，根据组织的变化 来确定过冷奥氏体等温转变开始和终了的时间，从而绘制出等 温转变图。

硬度法：这是一种较简便的测定 方法其原理是利用按上述金相 法热处理后的试样借所得组织的 不同而在硬度上引起的差异来确 定转变的开始点和终了点膨胀法：它是利用相变时比容的变化来测定等温过程中转变的开始 点、终了点的一种方法使用的测量设备为热膨胀仪测定 时试样经奥氏体化后，迅速转入预先控制好的等温炉中，作 等温停留，此时膨胀仪可自动记录出等温转变时所引起的膨 胀效应与时间的关系曲线图2 等温转变时时间膨胀关系曲线过冷奥氏体经纯冷 却收缩bc和等温转变 前的孕育期cd后，从d 点起开始转变，形成 珠光体或贝氏体de表 示等温转变过程，至e 点时则表示己转变完 了 图3 共析钢过冷奥氏体等温转变图二、线、区的意义•临界点A1线， • 马氏体转变点MS、Mf线； • C形曲线（P、B） • 纵坐标和转变开始线之间的区 • 域为孕育期 •孕育期最短的部位，即转变开 •始线的突出部分，称为鼻子•稳定A区、过冷A区（过冷A 等温转变的孕育期）、过冷A 等温转变区、等温转变产物区 、M形成区、M转变产物区 •共析钢的A等温转变图，对亚共析钢在发生P转变之前有先共析铁素体析出，因此亚共析钢的过冷A等温转变曲线，在左上角有一条先共析铁素体析出线，且随C%增加向右下方移动，直至消失。

•对过共析钢在发生P转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷A等温转变曲线；在左上角有一条先共析渗碳体析出线，且随C%增加向左上方移动，直至消失 山东理工大学 Shandong University of Technology •转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区 • （过冷度增加，过冷A发生的三种转变）•(1)、珠光体型转变：高温区（在临界点A1以下）、过冷度小，珠光体型组织转变区，A→P；扩散型相变 •(2)、马氏体型转变：低温区（在MS以下）、过冷度大，发生马氏体转变的区域，A→M；非扩散型相变 (3)、贝氏体型转变：中温区（在A1以下、MS以上），发生贝氏体转变的区域，A→B半扩散型相变• 山东理工大学 Shandong University of Technology •过冷A等温转变速度受两个主要因素：新相与母相间的自由能差 △Gv和原子的扩散系数D这两个因素作用是矛盾的 •（1）、高温时过冷度小，△Gv小，D大，以△Gv影响为主 •（2）、低温时过冷度大，△Gv大，D小，以D影响为主 •上述两个因素综合作用的结果使TTT图呈“C”字形。

•综上所述，TTT图为珠光体等温转变、马氏体连续转变、贝氏体 等温转变的综合 •需要指出的是珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到P+B混合组 织B转变与M转变也会重叠共析钢的TTT图为何呈“C”字形？山东理工大学 Shandong University of Technology 1、标准C曲线：P （T1，T2，T3）B（T4，T5，T6）2、亚(过)共析钢C曲线上多了一 条先共析铁素体析出线 3、共析钢C曲 线可看成两个 C字合成转变区都有重 叠6.1.2 过冷奥氏体等温转变图的基本类型 1、单C曲线珠光体转变与贝氏体转变曲线相重迭，在A1-MS之间，奥 氏体等温转变图只有一个“鼻子”，该处孕育朔最短在“鼻子 ”以上进行殊光体转变，在“鼻子”以下进行贝氏体转变这种类型多见于 碳钢或含非(或弱)碳化物形成元素的低 合金钢中如钴钢 、镍钢和含锰量较 低的锰钢等2-3、双C曲线珠光体转变与贝氏体转变曲线相分离，奥氏体最大转变速度 在贝氏体转变区：图中出现了两组曲线，上面一组代表珠光 体转变下面一组代表贝氏体转变，两转变区之间出现了一个 过冷奥氏体稳定区当合金元素含量较高时，两组曲线截然 分开。

合金元素对珠光体转变的抑制作用更强，故代表珠光 体转变的曲线更靠右这种类型在含有铬、钼、钨、钒等形 成稳定碳化物元素的钢中经常出现，如38CrMoAiA钢2-3、双C曲线合金使P减慢高碳及合金使B减慢2-3、双C曲线P、B在转变后期分离山东理工大学 Shandong University of Technology 4、只有B的C曲线只有贝氏体转变 等温转变图中在Ms点以上只有贝氏体转变区域至于珠光体转变，则因合金元素作用使其孕育期很 长，以致在奥氏体等温转变图上未能出现含较多镍的低碳和 中碳铬镍钼钢或铬镍钨钢属于这种类型，如18Cr2Ni4WA 5、只有P的C曲线珠光体转变曲线与 贝氏体转变曲线相 分离，奥氏体最大 转变速度在珠光休 区：在合金奥氏体 中当含碳量较多时 ，奥氏体最大转变 速度出现在珠光体 转变区，如Cr12钢 6、只有碳化物的C曲线只析出碳化物，无任何相变在含碳和合金元素量较高的情 况下珠光体转变与贝氏体转变都被强烈抑制同时MS点降到 室温以下，于是从A1到室温的整个温度范围内，除了析出碳 化物外，不发生任何相变这类钢的奥氏体通常极其稳定， 属于奥氏体钢，如4Crl4Nil4W2Mo钢. 6、2 过冷奥氏体连续冷却转变图 过冷典氏体的等温转变(TTT)图反映了在等温转变时的规 律，但钢热处理时的冷却转变却多数是在连续冷却条件下 进行的，如普通淬火、正火和退火等。

虽然也可以利用等 温转变图来分析连续冷却过程中奥氏体的分解情况，但这 往往是粗略的，有时甚至会产生错误的结果连续冷却转变图(称为CT或CCT图，即Continuous Cooling Transformation的缩写，简称为CT图)由于连续冷却转变 比较复杂，加之存在测试技术上的某些困难，以致许多钢 的连续冷却转变图上没有精确测定6.2.1 过冷奥氏体连续冷却转变图的建立 金相—硬度法的原理它是将一组被测钢的试样(通常为直径15毫米，厚度3毫米)加热至奥氏体化温度并保 温后，以一定速度自奥氏体状态冷至指定的温度T1、T2、T3……，并立即急冷(淬入 水中)，将高温的状态固定到室温通过观察金相组织和测 量硬度（或尺寸-膨胀法），可确定转变的开 始点和终了点再取另 一些冷却速度重复上述 操作，即可求得在各种 规定冷却速度下的转变 开始点、一定转变量的 点以及转变终了点把 各种相同物理意义的点 连接起来就可得到CT图6.2.2 冷却速度对转变产物的影响 冷速质量百 分数F-P硬度（a）冷速-无扩散型转变； M+A残（b）冷速-室温组织：5%F+50%P+13%B+M+A残： （c）冷速-室温组织: 35%F+65%P）：随冷速 减小，F 析出，A 含碳高 ，Ms下 降。

6.2.3 连续冷却转变图与等温冷却转变图的比较q共析钢CCT图只有P和M区，无B区qCCT图与TTT图鼻子不 在同一点用等温转变图来估计连续冷却转变过程是不够精确的 ）q各冷却速度下的室温组织？合金钢连续冷却组织多变a）有P无B；（b）有P，B，M；（c）与（b） 位置不同； （d）无P有B；（e） 比（a）Ms低；（ f）有碳化物，M6.2.4 钢的临界冷速VC，保证奥氏体在连续冷却过程中全部分解而不发生马氏休转变的最小冷却速度，称之为“临界冷却速度”VC 与CCT曲线的形状和位置有关VC – V1C曲线右移VC小6.3过冷奥氏体转变图的应用 6.3 .1过冷奥氏体等温转变图的应用1．分级淬火 分级淬火是一种能减少内应力，避免 工件变形和开裂的淬火工艺其方法为将奥氏体化后的钢件在MS点以上，奥氏体较稳定的某一温度（在MC以上）等温，使钢件表面与心部 的温度趋于一致，然后从浴槽中取出 空冷根据IT图可以估计钢件应在浴槽中停 留的时间. 2．等温淬火 等温淬火是使过冷奥氏体淬火成下贝氏体组织的淬火工艺 ，可根据等温转变图确定等温的温度范围及时间 3、等温退火 普通退火时，可借助于等温转变图确定钢在慢冷时大致的转变温度范围和所 需的冷却时间 。

等温退火可 直接从等温转 变图上确定所 需的等温温度 和等温时间， 并可估计出其 应得的组织和 硬度 4．形变热处理 它是将压力加工与热处理相结合施行综合强化的一种 工艺，根据等温转变图可以确定形变的温度和时间 形变低温形变： 在A稳定区 进行的形变 —通过形变 细化组织， 与M或B组 织结合强化 一)确定淬火临界冷却速度(Vc) (二)预测转变产物及性能 (三)确定工艺规程 （选择冷却规范）（四）合理选用钢材6.3 .2过冷奥氏体连续冷却转变图的应用思考题•1）过冷奥氏体连续冷却转变曲线有何特点和用途？•2）过冷奥氏体连续冷却转变曲线和等温转变曲线的关 系 •3）试叙述用金相硬度法建立TTT图的过程•4）影响过冷奥氏体等温转变图的因素有那些？其影响 规律如何？ •5）何为临界冷却速度？影响临界冷却速度的因素有那 些？。