过冷奥氏体转变总结.ppt

过冷奥氏体转变动力 学图 概 述热处理过程：加热、保温、冷却冷却方式有二种：连续冷却方式等温冷却方式dT/dτ→∞时是平衡条件，否则就是非平衡条件过冷奥氏体在非平衡条件下冷却，可有三种形式其中： (a) dT/dτ= 0，为等温冷却；(b) dT/dτ= C，为连续冷却；(c) dT/dτ= f(τ)，为实际冷却过冷奥氏体：过冷奥氏体转变动力学图：体等温转变和连续转变动力学图 ： 过冷奥氏体主要转变类型：P型转变、M型转变、B型转变钢在热处理时的冷却方式热 加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却过冷奥氏体等温转变动力学图（TTT图）过冷奥氏体等温转变曲 线又称TTTTTT图图、IT图或C曲 线综合反映了过冷奥氏 体在冷却时的等温转变温 度、等温时间和转变量之 间的关系（即反映了过冷 奥氏体在不同的过冷度下 等温转变的转变开始时间 、转变终了时间、转变产 物类型、转变量与等温温 度、等温时间的关系）TTT－Temperature Time TransformationIT－Isothermal Transformation过冷A等温转变动力学图的基本形式（一）共析钢的C曲线分析1.线、区的意义线：纵坐标为温度，横 坐标为时间，临界点A1线， MS线，Mf线，转变开始线， 转变终了线。

区：A1以上为稳定A区， 过冷A区，过冷A等温转变区 （A→P、A→B），转变产物 区（P、B）， M形成区 （A→M）、M转变产物区（M 或M+Ar）孕育期最短的部位，即 转变开始线的突出部分，称 为鼻子 共析碳钢共析碳钢 TTT TTT 曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产 物转变开始线A向产物 转变终止线A+ 产物区产物区A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区550～230℃;中温转变 区;半扩散型转变;贝氏体( B ) 转变区;230～ - 50℃;低温转 变区;非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度 (℃)0400A1MsMf2. 转变产物依等温温度不 同，大体可分为三个温度区 ：(1). P型转变：高温区（临 界点A1～550℃）、过冷度小 ，P型组织转变区，A→P；扩 散型相变(2).M型转变：低温区（在 MS以下）、过冷度大，发生M 转变的区域，A→M；非扩散 型相变(3).B型转变：中温区（ 550℃～MS），发生B转变的区 域，A→B。

半扩散型相变 需要指出的是，在中部区 域P转变区和B转变区可能重 叠，得到P和B的混合组织； 在下部区域M转变和B转变可 能重叠，得到M和B的混合组 织；共析钢等温转变的产物及形貌共析钢等温转变的产物及形貌3.共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈“C”字形 ？过冷奥氏体等温转变速度受两个主要因素：驱动力 △Gv和原子的扩散系数D等温温度愈低，过冷度大，驱动 力△Gv大，等温转变速度越大；但等温温度愈低，扩散系 数D减小，原子扩散能力下降，转变速度减小；这两个因素 的作用是矛盾的1）高温时，过冷度小，驱动力△Gv小，扩散系数D大 ，原子扩散能力大，以驱动力△Gv影响为主2）低温时，过冷度大，驱动力△Gv大，扩散系数D小 ，原子扩散能力小，以扩散系数D影响为主上述两个因素综合作用的结果，在550℃是驱动力和原子 的扩散的作用都充分发挥，使孕育期最短，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二）非共析钢的过冷A等温转变曲图与共析钢的A等温转变 图不同的是：对亚共析钢在发生P转变之前有先共析F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F析出线， 且该线随含碳量增加向右下方移动，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，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失 亚共析钢C曲线亚共析钢的TTT曲线 F AP + F S + F TBM + A残A3时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度 (℃)0400A1MsMf过共析钢C曲线过共析钢的TTT曲线P + Fe3CⅡ S + Fe3CⅡTBM + A残Fe3CⅡ AACM时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度 (℃)0400A1MsMf（三）合金钢的过冷A 等温转变曲线合金钢的过冷A 等温转变曲线由于受碳和合 金元素的影响，图形比较复杂常见的常见的C C曲线有四种形状：曲线有四种形状：(a) 表示A→P和A→B转变线重叠；(b) 表示转变终了线出现的二个鼻子；(c) 表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离 纵轴远；(d) 表示形成了二组独立的C曲线综上所述，C曲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指出的是 珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到珠光体加 贝氏体混合组织。

贝氏体转变与M转变也会叠 影响过冷奥氏体C曲线形状的因素 lA的成分：Wc和合金元素l奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、 加热温度和保温时间、原始组织l应力l塑性变形 （一）A的成分1.含碳量含碳量不改变C曲线的形状但对珠光体转变、贝 氏体转变的影响不同1）对珠光体转变①非共析钢在发生珠光体转变之前有先共析相 （铁素体、渗碳体）析出，因此非共析钢的过冷奥 氏体等温转变C曲线在左上角有一条先共析相析出 线，且先共析相析出线随含碳量的变化而移动②共析钢的C曲线最靠右，亚共析钢的C曲线随 含碳量增加向右移动；过共析钢的C曲线随含碳量 增加向左移动③碳对C曲线的影响不如Me因此，共析钢的C曲线离纵轴最远，共析钢的过 冷奥氏体最稳定 奥氏体中含碳量的影响:过共 析钢共析钢亚共 析钢时间温度A1非共析钢和共析钢的TTT图比较原因： l 在相同条件下，随亚共析钢中碳含量增加，获 得铁素体晶核几率下降，铁素体长大时需扩散去 的碳量增大，扩散的距离增大，先共析铁素体析 出的孕育期增长，铁素体析出速度下降；一般认 为铁素体析出有利与珠光体转变，而珠光体的析 出在铁素体之后，铁素体析出速度减慢，珠光体 的析出速度也减慢，C曲线向右移动。

l 在过共析钢中，若在Ac1～Accm之间加热，随 碳含量增加，奥氏体中碳含量不变，未溶的渗碳 体的量增加，未溶的渗碳体有促进珠光体形核的 作用，降低了奥氏体的稳定性，C曲线向左移动 若在Accm以上加热，随碳含量增加，奥氏体中碳 含量增加，获得渗碳体晶核几率增加，先共析渗 碳体与珠光体孕育期缩短，析出速度增加，转变 速度增加这是由于随碳量增加，珠光体的形成 是在渗碳体之后，故也加快C曲线向左移动 （2）对贝氏体转变 贝氏体长大速度是受碳扩散控制（碳在铁素体内 的脱溶）这是由于贝氏体转变时领先相为铁素体， 随奥氏体中碳含量的增加，获得铁素体晶核几率下降 铁素体长大时，转变时需扩散的原子量增加，贝氏 体转变之前铁素体转变速度下降，贝氏体转变也减慢 ，C曲线右移3）对马氏体转变碳含量（Wc）增加，Ms下降、Mf下降；Ms和Mf下 降不一致Wc0.2% ，Ms直线下降②Wc0.6%，Mf下降缓慢， MfVC ，A→M全部注意：VC’和VC为临界冷却速度，上临界冷却速度 VC —下临界冷却速度 VC’ —共析碳钢 TTT 曲线与CCT曲线的比较稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度 (℃)0400A1MsMfCCT曲线TTT曲线(二）非共析钢CCT图分析1. 亚共析钢CCT图亚共析钢CCT图与共析钢CCT图有很大的差别，亚共析钢 CCT图出现了先共析F析出区和贝氏体转变区。

马氏体转变开 始线与等温转变动力学图不同，MS不再为水平线，而是向右 下侧倾斜，这是由于珠光体与贝氏体的转化，使奥氏体得到 富化，而使MS降低的缘故35CrMo钢的过冷奥氏体连续转变动力学图(图6－12）， 该图的纵坐标为温度，横坐标为时间图内有各种产物存在 的区域和各种速度的冷却曲线冷却曲线终端的小圆圈内数字为转变产物的硬度值，可 为洛氏硬度或维氏硬度冷却曲线与转变终了线交点处的数字为该产物所占的百 分数根据各冷却曲线通过的区域及其与转变终了线交点处 的数字，就可断定在该冷速下冷却可得到的转变产物及其所 占的百分数 45钢的CCT图2. 过共析钢CCT图过共析钢CCT图与共析钢CCT图相似， 无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析 Fe3C析出区MS也不为水平线，而是向右 上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共 析Fe3C析出或部分珠光体转变，使周围奥 氏体贫碳，而使MS升高的缘故 3. CCT图的类型合金钢的连续转变动力学图由于受碳和 合金元素的影响，图形比较复杂常见的 等温动力学图和连续转变动力学图请参考 专门的图册连续转变动力学图与奥氏体化条件( 温度、时间)有关，与奥氏体晶粒度有关 ，原因同等温转变相似。

不同的冷却速度 可得到不同产物 另一种形式的CCT图 另一种形式的CCT图见图5-2-2该图 的纵坐标为温度，横坐标为用700℃时心 部的冷速来表示的每一确定的冷速又对 应了不同冷却条件(空冷、油冷、水冷)下 的某一直径的心部冷速如：700 ℃时的 冷速为50 ℃/min，就相当于直径为50 mm 空冷的圆棒，直径为250 mm油冷的圆棒 及直径为270 mm水冷的圆棒心部的冷速 图中的粗实线表示了不同的转变，其中 各平行线表示了转变的百分数 上图的应用如下：（1）了解和确定转变的范围如在图中可读 出，贝氏体转变发生在490℃至MS之间又如已 知了冷却介质和试样直径，从图上可直接读出心 部组织例如，可读出直径50 mm的试样，空冷 后心部得到贝氏体组织2）确定临界直径和临界冷却速度临界直 径即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最大直径； 临界冷速即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最小 冷速例如，由图可读出，空冷临界直径为10 mm，油冷临界直径为100 mm，水冷临界直径为 120 mm3）推测心部硬度 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定 CCT图的建立是在连续冷却条件下，利 用过冷奥氏体连续冷却转变过程中的组织形 态和物理性质的变化，通过实验的方法绘制 的。

但测定的困难，原因：维持恒定冷速困 难；各种组织的精确定量困难；冷却过程中 时间、温度的精确测量困难 测定方法有： 金相硬度法、 膨胀法、端 淬法及磁性法等 以金相硬度法测定CCT图的方法如下: 为取得恒定冷速，采用一组高度和内径 相同而外径各不相同的套将一组高度和外 径与上述的套相匹配的试样，放入套中，经 奥氏体化后冷却在同一种介质中，外径不 同的套中的试样有不同的冷却速度，这样就 可以得到以不同恒速冷却的一组试样经一 定时间冷却后淬入盐水中，自套中取出试样 ，测定硬度和观察组织，就可得到不同途径 下转变的开始点和结束点将这些点连起来 就构成了CCT图 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定过冷奥氏体连续转变动力学图的应用不同直径棒料在不同介质中的冷却曲线见图，其纵 坐标为各种奥氏体化的温度，横坐标为时间 l (1)已知直径和冷却介质，利用上图可算出表面和 心部冷速. 根据这些冷速， 再利用CCT图中的冷速 与转变产物的关系，可得出冷却后的组织 l (2) 利用另一种形式的CCT图可直接测出临界冷 速，或利用CCT图得到(与非M转变开始线相切处， 即为临界冷速)l (3) 根据设计要求(组织、硬度等)，由CCT图选出 冷却速度的上下限。

再由不同直径棒料在水、油、 空气中的冷却曲线图，依照所需的试样直径，选出 奥氏体化温度和冷却介质，使冷速在所要求的范围 内，为制定工艺条件提供依据 内 容P 转 变B 转 。