过冷奥氏体的等温冷却转变

1、 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库金属材料与热处理课程过冷奥氏体的等温冷却转变主讲教师：张恩耀西安航空职业技术学院过冷奥氏体的等温冷却转变奥氏体冷却到临界点（A1）以下，形成的不稳定组织称为过冷奥氏体。过冷奥氏体在等温冷却过程中所发生的转变称为等温转变。图1 等温冷却和连续冷却示意图一、 等温转变曲线的建立测定方法：金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、热分析法。测定原理：利用过冷奥氏体转变产物的组织形态和物理性能变化测定。1.金相法试样制备：将钢材加工成尺寸为10×1.5mm的圆片试样，分成若干组，每组510个。1)取若干组试样加热并充分奥氏体化。2)将试样分组淬入低于A1点的不

2、同温度的盐浴中，保温一定时间。3)将试样逐个淬入水中，使未转变奥氏体转变为马氏体，故马氏体量即为未转变奥氏体量。4)用金相法测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。5)将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度时间坐标中，并分别连线。2.膨胀法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。3.电阻法利用过冷奥氏体转变时出现的电阻变化来表征珠光体或贝氏体等温转变。4.磁性法奥氏体是顺磁性的，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伴有的磁性变化来测定转变曲线的。二、 影响因素1.奥氏体成分的影响 过冷奥氏体等温转变的速度在很大程度上取决于奥氏体的

3、成分，改变奥氏体的化学成分，影响C曲线的形状和位置，从而可以控制过冷奥氏体的等温转变速度。 1）含碳量影响 与共析钢C曲线不同，亚、过共析钢上部各多一条先共析相析出线，说明过冷奥氏体在发生珠光体转变之前，在亚共析钢中先要析出铁素体，在过共析钢中要先析出渗碳体。 亚共析钢随奥氏体含碳量增加，C曲线逐渐右移，说明过冷奥氏体稳定性增高，孕育期变长，转变速度减慢。这是由于在相同的转变条件下，随着亚共析钢中含碳量的增高，铁素体形核的几率减少，铁素体长大需要扩散离去的碳量增大，故减慢铁素体的析出速度。一般认为，先共析铁素体的析出可以促进珠光体的形成。因此，由于亚共析钢先共析铁素体孕育期增长且析出速度减慢，

4、珠光体转变速度也随之减慢。 2）合金元素对的影响 合金元素溶解到奥氏体中后，都增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。V、Ti、Nb、Zr等强碳化物形成元素，当其含量较多时，能在钢中形成稳定的碳化物，在一般加热温度下不能融入奥氏体中而以碳化物形式存在，则反而降低过冷奥氏体的稳定性。 2.奥氏体状态的影响 奥氏体晶粒越细小，单位体积内晶界面积越大，从而使奥氏体分解时形核率增多，降低稳定性。铸态原始组织不均匀，存在成分偏析，而经轧制后，组织和成分变得均匀。因此在同样加热条件下，铸锭形成的奥氏体很不均匀，而轧材形成的奥氏体比较均匀，不均匀的奥氏体可以促进奥氏体分解，使C曲线左移。 奥氏体化温度越低，保

5、温时间越短，奥氏体晶粒越细，未溶第二相越多，同时奥氏体的碳浓度和合金元素浓度越不均匀，从而促进奥氏体在冷却过程中分解，使曲线左移。 3.应力和塑性变形的影响 在奥氏体状态下承受拉应力将加速奥氏体的等温转变，而加等向压应力则会阻碍这种转变，这是因为奥氏体比体积最小，发生转变时总是伴随比体积的增大，尤其是马氏体转变更为剧烈。所以加拉应力促进奥氏体转变。而在等向压应力下，原子迁阻力增大，减慢奥氏体的转变。 对奥氏体进行塑性变形亦有加速奥氏体转变的作用。这是由于塑性变形使点阵畸变加剧并使位错密度增高。三、 基本类型1.A型TTT图珠光体和贝氏体等转变实际上是重叠的，具有单一的“C”型曲线，各种亚共析碳

6、钢及非碳化物形成元素（Si、Ni、Cu、1.5%Mn）的低合金钢具有A型TTT图。2.B型TTT图珠光体和贝氏体等转变部分重叠，两种曲线的“鼻尖”的时间坐标也相近，但温度坐标不同。3.C型TTT图珠光体和贝氏体等转变部分重叠，但“鼻尖”的时间、温度坐标均不同。 P转变曲线“鼻尖”距纵轴较近，含少量碳化物形成元素的过共析钢，如GCr15、9Cr2、CrWMn等具有该曲线。 B转变曲线“鼻尖”距纵轴较近。含少量碳化物形成元素的亚共析钢，如20Cr, 40CrMn, 40Cr、35CrMo等具有该类曲线4.D型TTT图珠光体和贝氏体转变曲线完全分离，有一个较宽的间隔（亚稳定奥氏体区），且珠光体转变曲线右移。碳化物形成元素含量较高或成分复杂的中碳钢如40Cr2Ni4, 3