过冷奥氏体转变总结教学提纲

1、过冷奥氏体转变总结 过冷奥氏体等温转变曲过冷奥氏体等温转变曲线又称线又称、ITIT图或图或C C曲曲线线。综合反映了过冷奥氏。综合反映了过冷奥氏体在冷却时的等温转变温体在冷却时的等温转变温度、等温时间和转变量之度、等温时间和转变量之间的关系（即反映了过冷间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的过冷度下奥氏体在不同的过冷度下等温转变的转变开始时间、等温转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物转变终了时间、转变产物类型、转变量与等温温度、类型、转变量与等温温度、等温时间的关系）。等温时间的关系）。 TTTTemperature Time Transformation ITIsothermal Tra

2、nsformation （一）共析钢的（一）共析钢的C C曲线分析曲线分析 1.1.线、区的意义线、区的意义 线：纵坐标为温度，横线：纵坐标为温度，横坐标为时间坐标为时间，临界点临界点A A1 1线，线，M MS S线线，M Mf f线线，转变开始线，转变开始线，转变终了线。转变终了线。 区：区：A A1 1以上为稳定以上为稳定A A区，区，过冷过冷A A区区，过冷过冷A A等温转变区等温转变区（APAP、ABAB），转变产物），转变产物区（区（P P、B B），）， M M形成区形成区（AMAM）、）、M M转变产物区（转变产物区（M M或或M+ArM+Ar） 孕育期最短的部位，即孕育期最短

3、的部位，即转变开始线的突出部分，称转变开始线的突出部分，称为鼻子。为鼻子。 稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过冷奥氏体区过冷奥氏体区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A +产产 物物 区区产物区产物区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变;P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变; 贝氏体贝氏体( B ) 转变区转变区;230 - 50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体 ( M ) 转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-1001002005006007

4、00温度()0400A1MsMf 2. 2. 转变产物依等温温度不转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区同，大体可分为三个温度区： (1). P(1). P型转变型转变：高温区（临：高温区（临界点界点A A1 1550550）、过冷度小，）、过冷度小，P P型组织转变区，型组织转变区，APAP；扩散；扩散型相变型相变 (2).M(2).M型转变型转变：低温区（在：低温区（在M MS S以下）、过冷度大，发生以下）、过冷度大，发生M M转变的区域，转变的区域，AMAM；非扩散；非扩散型相变型相变 (3).B(3).B型转变型转变：中温区：中温区（550550M MS S），发生），发生B

5、B转变的转变的区域，区域，ABAB。半扩散型相变。半扩散型相变 需要指出的是，在中部区需要指出的是，在中部区域域P P转变区和转变区和B B转变区可能重转变区可能重叠，得到叠，得到P P和和B B的混合组织；的混合组织；在下部区域在下部区域M M转变和转变和B B转变可转变可能重叠，得到能重叠，得到M M和和B B的混合组的混合组织；织； 3.3.共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈“C”C”字形？字形？ 过冷奥氏体等温转变速度受两个主要因素：驱动力过冷奥氏体等温转变速度受两个主要因素：驱动力GvGv和原子的扩散系数和原子的扩散系数D D。等温温度愈

6、低，过冷度大，驱动。等温温度愈低，过冷度大，驱动力力GvGv大，等温转变速度越大；但等温温度愈低，扩散系大，等温转变速度越大；但等温温度愈低，扩散系数数D D减小，原子扩散能力下降，转变速度减小；这两个因素减小，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。的作用是矛盾的。 （1 1）高温时，过冷度小，驱动力）高温时，过冷度小，驱动力GvGv小，扩散系数小，扩散系数D D大，大，原子扩散能力大，以驱动力原子扩散能力大，以驱动力GvGv影响为主。影响为主。 （2 2）低温时，过冷度大，驱动力）低温时，过冷度大，驱动力GvGv大，扩散系数大，扩散系数D D小，小，原子扩散能力小，以扩散

7、系数原子扩散能力小，以扩散系数D D影响为主。影响为主。 上述两个因素综合作用的结果，在上述两个因素综合作用的结果，在550550是驱动力和原子是驱动力和原子的扩散的作用都充分发挥，使孕育期最短，使的扩散的作用都充分发挥，使孕育期最短，使TTTTTT图呈图呈“C”C”字形。字形。 综上所述，综上所述， TTTTTT图为珠光体等温转变、马氏体连续转变、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。贝氏体等温转变的综合。 （二）非共析钢的过冷（二）非共析钢的过冷A A等温转变曲图与共析钢的等温转变曲图与共析钢的A A等温转变等温转变图不同图不同的是：的是： 对亚共析钢在发生对亚共析钢在

8、发生P P转变之前有先共析转变之前有先共析F F析出，因此亚共析出，因此亚共析钢的过冷析钢的过冷A A等温转变曲线在左上角有一条先共析等温转变曲线在左上角有一条先共析F F析出线，析出线，且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。 对过共析钢在发生对过共析钢在发生P P转变之前有先共析渗碳体析出，因此转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷过共析钢的过冷A A等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳体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。析出线，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失。 FAP + FS +

9、 FTBM + A残残A3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMfP + Fe3CS + Fe3CTBM + A残残 Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf （三）合金钢的过冷三）合金钢的过冷A 等温转变曲线等温转变曲线 合金钢的过冷合金钢的过冷A 等温转变曲线由于受碳和合等温转变曲线由于受碳和合金元素的影响，图形比较复杂。金元素的影响，图形比较复杂。 (a) 表示表示AP和和AB转变线重叠；转变线重叠； (b)

10、表示转变终了线出现的二个鼻子；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表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远；纵轴远； (d) 表示形成了二组独立的表示形成了二组独立的C曲线。曲线。 综上所述，综上所述，C曲图为珠光体等温转变、马氏体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。贝氏体转变与贝氏体混合组织。贝氏体转变与M转变也会叠。转变也会叠。 lA A的成分：的成分：WcWc和合金元素

11、和合金元素l奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、加热温度和保温时间、原始组织加热温度和保温时间、原始组织l应力应力l塑性变形塑性变形 （一）（一）A A的成分的成分 1.1.含碳量含碳量 含碳量不改变含碳量不改变C C曲线的形状但对珠光体转变、贝曲线的形状但对珠光体转变、贝氏体转变的影响不同。氏体转变的影响不同。 （1 1）对珠光体转变）对珠光体转变 非共析钢在发生珠光体转变之前有先共析相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（铁素体、渗碳体）析出，因此非共析钢的过冷奥氏体等温转变氏体等温转变C C曲线在左上角有一条先

12、共析相析出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。线，且先共析相析出线随含碳量的变化而移动。 共析钢的共析钢的C C曲线最靠右，亚共析钢的曲线最靠右，亚共析钢的C C曲线随曲线随含碳量增加向右移动；过共析钢的含碳量增加向右移动；过共析钢的C C曲线随含碳量曲线随含碳量增加向左移动。增加向左移动。 碳对碳对C C曲线的影响不如曲线的影响不如MeMe。 因此，共析钢的因此，共析钢的C C曲线离纵轴最远，共析钢的过曲线离纵轴最远，共析钢的过冷奥氏体最稳定。冷奥氏体最稳定。 奥氏体中含碳量的影响奥氏体中含碳量的影响:过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间温度

13、A1 原因：原因：l 在相同条件下，随亚共析钢中碳含量增加，获在相同条件下，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，的析出速度也减慢，C C曲线向右移动。曲线向右移动。l 在过

14、共析钢中，若在在过共析钢中，若在Ac1Ac1AccmAccm之间加热，随之间加热，随碳含量增加，奥氏体中碳含量不变，未溶的渗碳碳含量增加，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，作用，降低了奥氏体的稳定性，C C曲线向左移动。曲线向左移动。若在若在AccmAccm以上加热，随碳含量增加，奥氏体中碳以上加热，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，转变碳体与珠光体孕育期缩短，析出速度增加，转

15、变速度增加。这是由于随碳量增加，珠光体的形成速度增加。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。是在渗碳体之后，故也加快。C C曲线向左曲线向左移动。移动。 （2）对贝氏体转变）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，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。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，

16、贝氏体转变也减慢，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。曲线右移。 （3 3）对马氏体转变）对马氏体转变 碳含量（碳含量（WcWc）增加，）增加，MsMs下降、下降、M Mf f下降；下降；MsMs和和M Mf f下下降不一致。降不一致。Wc0.6%Wc0.6%，M Mf f比比MsMs下降得快。下降得快。 碳含量增加，碳含量增加， Wc0.2%Wc0.2%Wc0.2%，MsMs直线下降。直线下降。 Wc0.6%Wc0.6%Wc0.6%，M Mf f下降缓慢，下降缓慢，M Mf f00（低于室温）。（低于室温）。 2.合金元素合金元素 如果碳化物全部溶入奥氏体，除如果碳化物

17、全部溶入奥氏体，除Co、Al以外，大多数合金元素总是不同程度地延缓以外，大多数合金元素总是不同程度地延缓珠光体和贝氏体相变，这是由于它们溶入奥珠光体和贝氏体相变，这是由于它们溶入奥氏体后，增大奥氏体稳定性，从而使氏体后，增大奥氏体稳定性，从而使C曲线右曲线右移。其中碳化物形成元素的影响最为显著。移。其中碳化物形成元素的影响最为显著。如果碳化物形成元素未能溶入奥氏体，而是如果碳化物形成元素未能溶入奥氏体，而是以残存未溶碳化物微粒形式存在，则将起相以残存未溶碳化物微粒形式存在，则将起相反作用，使反作用，使C曲线左移。曲线左移。 如果碳化物全部溶入奥氏体，除如果碳化物全部溶入奥氏体，除Co、Al外，

18、大多数合金元素总是不同程度地降低马外，大多数合金元素总是不同程度地降低马氏体转变温（氏体转变温（Ms、Mf），并增加残余奥氏体），并增加残余奥氏体量。量。 可分为两大类可分为两大类： （1）非（或弱）碳化物形成元素：主要有）非（或弱）碳化物形成元素：主要有Co、Ni、Mn、Cu、Si、B等。这类元素等。这类元素 除除Co外使外使C曲线右移，但对曲线右移，但对C曲线曲线的形状影响不大。的形状影响不大。 （2）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、Nb等。这类元素溶入奥氏体，从而使等。这类元素溶入奥氏体，从而使C曲线右移，且改变曲线右移，且改变C曲线曲线的形状和位

19、置，使珠光体转变的的形状和位置，使珠光体转变的C曲线移向高温、贝氏体转曲线移向高温、贝氏体转变的变的C曲线移向低温，从而曲线移向低温，从而C曲线分离成上下两部分，呈现双曲线分离成上下两部分，呈现双C曲线的特征。合金元素对贝氏体转变与对珠光体转变的影曲线的特征。合金元素对贝氏体转变与对珠光体转变的影响有所不同。响有所不同。 合金元素的影响合金元素的影响: 除除Co、Al (2.5% ) 外外,所有合金所有合金元元 素溶入奥氏体中素溶入奥氏体中,会引起会引起:向右移向右移向下移向下移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢 （1）对珠光体转变）对珠光体转变 除除Co、Al以外，大多数合金元素是延缓以外

20、，大多数合金元素是延缓P P转变转变。合金元合金元素对素对P转变动力学影响的原因：转变动力学影响的原因：合金元素的自扩散、对碳的扩合金元素的自扩散、对碳的扩散、改变了散、改变了AF转变速度、改变了临界点、对奥氏体转变速度、改变了临界点、对奥氏体/F界面界面的拖拽作用。在这些合金元素中的拖拽作用。在这些合金元素中Mo的影响最为强烈，的影响最为强烈，W为为Mo的影响一半，的影响一半，Cr、Mn、Ni明显提高过冷明显提高过冷A A的稳定性，的稳定性，Si、Al稍稍有提高过冷有提高过冷A A体的稳定性，体的稳定性，Co减小过冷减小过冷A A的稳定性。的稳定性。 （2）对马氏体转变）对马氏体转变 除除C

21、o、Al以外，大多数合金元素使以外，大多数合金元素使Ms 、Mf下降。下降。化学成化学成分对分对Ms点的影响的原因：（点的影响的原因：（1）、改变了）、改变了T0；（；（2）、改变了）、改变了奥氏体的强度。奥氏体的强度。 （3）对贝氏体转变）对贝氏体转变 除除Co、Al以外，大多数合金元素是延缓以外，大多数合金元素是延缓B B转变，这是由于转变，这是由于它们溶入它们溶入A A后，增大其稳定性，从而使后，增大其稳定性，从而使C曲线右移。但它们的曲线右移。但它们的作用不如碳显著。作用不如碳显著。合金元素对合金元素对B转变动力学影响的原因：转变动力学影响的原因：（1）合金元素影响碳在合金元素影响碳在

22、A A和和F F中扩散；改变了中扩散；改变了AF转变速度；改变转变速度；改变了了BS点；影响在一定温度下的相间自由能差，影响驱动力。强点；影响在一定温度下的相间自由能差，影响驱动力。强碳化物形成元素减缓碳化物形成元素减缓B B转变速度。转变速度。 （二）奥氏体状态（二）奥氏体状态 1. 奥氏体晶粒大小的影响奥氏体晶粒大小的影响 奥氏体晶粒度增加，晶粒愈细，晶界面积增多，使晶界奥氏体晶粒度增加，晶粒愈细，晶界面积增多，使晶界形核的珠光体易于形核，有利于珠光体转变发生，形核的珠光体易于形核，有利于珠光体转变发生，C曲线左曲线左移；虽然使贝氏体转变速度增加，移；虽然使贝氏体转变速度增加，C曲线左移。

23、但对晶内形曲线左移。但对晶内形核的贝氏体转变影响不如珠光体转变大。对马氏体转变奥氏核的贝氏体转变影响不如珠光体转变大。对马氏体转变奥氏体晶粒长大，缺陷减少及奥氏体均匀化。马氏体形成的阻力体晶粒长大，缺陷减少及奥氏体均匀化。马氏体形成的阻力减小，减小，Ms升高。升高。 2.加热温度和保温时间加热温度和保温时间 加热温度和保温时间主要是通过改变奥氏体成分和状态加热温度和保温时间主要是通过改变奥氏体成分和状态来影响珠光体转变和贝氏体转变。因为奥氏体成分不一定是来影响珠光体转变和贝氏体转变。因为奥氏体成分不一定是钢的成分，所以加热温度和保温时间不同，得到的奥氏体也钢的成分，所以加热温度和保温时间不同，

24、得到的奥氏体也不一样，必然对随后的冷却转变起影响。不一样，必然对随后的冷却转变起影响。 3.原始组织原始组织 主要影响奥氏体成分均匀性。原始组织愈细，加热后奥氏主要影响奥氏体成分均匀性。原始组织愈细，加热后奥氏体均匀化快，奥氏体成分愈均匀，随之冷却后珠光体转变和体均匀化快，奥氏体成分愈均匀，随之冷却后珠光体转变和贝氏体转变的形核率下降，长大减慢，贝氏体转变的形核率下降，长大减慢，C曲线右移。曲线右移。 原始组织愈粗，奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，原始组织愈粗，奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，C曲线左移。曲线左移。 （1）对珠光体转变）对珠光体转变 提高奥氏体化加热温度和保温时间，一使奥氏

25、提高奥氏体化加热温度和保温时间，一使奥氏体晶粒长大，晶界面积减少，珠光体形核位置减少，体晶粒长大，晶界面积减少，珠光体形核位置减少，使珠光体难于形核，使珠光体难于形核，C曲线右移；二使奥氏体均匀曲线右移；二使奥氏体均匀化程度高，浓度梯度下降，形核长大减慢，化程度高，浓度梯度下降，形核长大减慢，C曲线曲线右移。所以一定要指明成分，晶粒度及奥氏体化温右移。所以一定要指明成分，晶粒度及奥氏体化温度，才可查得相应的度，才可查得相应的C曲线。曲线。 当奥氏体化温度下降，保温时间缩短当奥氏体化温度下降，保温时间缩短, 奥氏体成奥氏体成分不均匀，晶粒减小，晶界面积增加，珠光体形核分不均匀，晶粒减小，晶界面积

26、增加，珠光体形核位置增加，形核率增加，位置增加，形核率增加，C曲线左移。曲线左移。 上述二种影响，当珠光体转变是在高温时更为剧上述二种影响，当珠光体转变是在高温时更为剧烈。烈。 （2）对马氏体转变）对马氏体转变 加热温度和保温时间的影响是两方面的。加热温度和保温时间的影响是两方面的。提高奥氏体化加热温度和保温时间，奥氏体晶提高奥氏体化加热温度和保温时间，奥氏体晶粒长大，缺陷减少及奥氏体均匀化。马氏体形粒长大，缺陷减少及奥氏体均匀化。马氏体形成的阻力减小，成的阻力减小，Ms升高。升高。提高奥氏体化加热提高奥氏体化加热温度和保温时间，有利于碳和合金元素溶入奥温度和保温时间，有利于碳和合金元素溶入奥

27、氏体中。氏体中。Ms下降。若排除化学成分的影响，提下降。若排除化学成分的影响，提高奥氏体化加热温度和保温时间，使高奥氏体化加热温度和保温时间，使MS升高。升高。（3）对贝氏体转变）对贝氏体转变 奥氏体化温度越高，奥氏体成分均匀化程奥氏体化温度越高，奥氏体成分均匀化程度高，减缓碳的再分配；同时奥氏体晶粒越大，度高，减缓碳的再分配；同时奥氏体晶粒越大，贝氏体转变的孕育期越长，贝氏体转变的速度贝氏体转变的孕育期越长，贝氏体转变的速度减慢，减慢，C曲线右移。曲线右移。 （三）塑性变形（三）塑性变形 塑性变形加速珠光体转变，塑性变形加速珠光体转变，C曲线左移。但对曲线左移。但对贝氏体转变在高温（贝氏体转

28、变在高温（8001000）进行塑性变）进行塑性变形，贝氏体转变的孕育期越长，贝氏体转变的形，贝氏体转变的孕育期越长，贝氏体转变的速度减慢，转变的不完全性增大，速度减慢，转变的不完全性增大，C曲线右移；曲线右移；在在BS点低温亚稳的奥氏体区进行塑性变形加速点低温亚稳的奥氏体区进行塑性变形加速贝氏体转变，贝氏体转变，C曲线左移。曲线左移。 对马氏体转变来说，对马氏体转变来说，若在若在Ms以上某一温以上某一温度范围内经塑性变形会促进奥氏体在该温度下度范围内经塑性变形会促进奥氏体在该温度下向马氏体转变，使向马氏体转变，使Ms升高，产生升高，产生应变诱发马氏应变诱发马氏体体。若在若在MsMf温度范围内的

29、某一温度进行温度范围内的某一温度进行塑性变形也会促进奥氏体在该温度下向马氏体塑性变形也会促进奥氏体在该温度下向马氏体转变。转变。若在若在Md以上某一温度范围内经塑性变以上某一温度范围内经塑性变形不会产生应变诱发马氏体形不会产生应变诱发马氏体 （四）应力（四）应力 在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力，在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力，促进奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变加快，促进奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变加快，C曲线左移，曲线左移，Ms升高。在奥氏体状态下施加多向升高。在奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体压应力，减慢奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变减

30、慢，转变减慢，C曲线右移，曲线右移，Ms下降。下降。 综上所述，过冷奥氏体等温转变曲线的形状综上所述，过冷奥氏体等温转变曲线的形状和位置受上述多种因素的影响，因此在使用时必和位置受上述多种因素的影响，因此在使用时必须注意其标明的试验条件，包括钢的成分（包括须注意其标明的试验条件，包括钢的成分（包括微量元素）、奥氏体化条件、外界条件等。微量元素）、奥氏体化条件、外界条件等。 TTT图的建立是在等温冷却条件下，利图的建立是在等温冷却条件下，利用过冷奥氏体等温转变产物的组织形态和物用过冷奥氏体等温转变产物的组织形态和物理性质的变化，通过实验的方法绘制的。理性质的变化，通过实验的方法绘制的。 常见测定

31、方法有常见测定方法有： 金相法；金相法； 硬度法；硬度法； 膨胀法；膨胀法； 磁性法及电阻法等磁性法及电阻法等 以以金相法金相法为例介绍共析钢过冷奥氏体等温转变为例介绍共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的建立。曲线的建立。 金相法法金相法法是将是将金相法金相法和和硬度法硬度法结合在一起的结合在一起的方法，其原理是利用金相显微镜直接观察过冷奥方法，其原理是利用金相显微镜直接观察过冷奥氏体在不同等温温度下进行等温转变的产物的组氏体在不同等温温度下进行等温转变的产物的组织形态和数量，并测量转变产物的硬度，根据组织形态和数量，并测量转变产物的硬度，根据组织的变化和硬度的差异来确定过冷奥氏体等温转织的变化和硬

32、度的差异来确定过冷奥氏体等温转变的转变开始时间和转变终了时间。在温度、时变的转变开始时间和转变终了时间。在温度、时间坐标上绘制间坐标上绘制C曲线。曲线。 时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1 如下：如下： 将共析钢加工成将共析钢加工成10-15mm、厚、厚1.5 mm圆片状试样，圆片状试样，并分成若干组，每次取一组试样，在盐浴炉内加热使之奥并分成若干组，每次取一组试样，在盐浴炉内加热使之奥氏体化后，置于一定温度的恒温盐浴槽中进行等温转变，氏体化后，置于一定温度的恒温盐浴槽中进行等温转变，停留不同时间之后，逐个取出并快

33、速浸入盐水中，使等温停留不同时间之后，逐个取出并快速浸入盐水中，使等温过程中未分解的奥氏体转变为新相马氏体。则淬火后得到过程中未分解的奥氏体转变为新相马氏体。则淬火后得到的马氏体量即等温过程中未及转变的奥氏体量。将各试样的马氏体量即等温过程中未及转变的奥氏体量。将各试样经制备后进行组织观察。马氏体在显微镜下呈白亮色。可经制备后进行组织观察。马氏体在显微镜下呈白亮色。可见，白亮的马氏体数量就等于未转变的过冷奥氏体数量。见，白亮的马氏体数量就等于未转变的过冷奥氏体数量。当在显微镜下发现某一试样刚出现灰黑色产物（珠光体）当在显微镜下发现某一试样刚出现灰黑色产物（珠光体）（一般为（一般为99.5%马氏

34、体）时，所对应的等温时间即为过冷马氏体）时，所对应的等温时间即为过冷奥氏体奥氏体转变开始时间转变开始时间，到某一试样中无白亮马氏体（一般，到某一试样中无白亮马氏体（一般为为0.5%马氏体）时，所对应的时间即为马氏体）时，所对应的时间即为转变终了时间转变终了时间。用。用上述方法分别测定不同等温条件下奥氏体转变开始和终了上述方法分别测定不同等温条件下奥氏体转变开始和终了时间。时间。 同时，在等温转变停留不同时间之后，逐个取出并快同时，在等温转变停留不同时间之后，逐个取出并快速淬入盐水中，当奥氏体未发生等温转变时，淬入盐水后速淬入盐水中，当奥氏体未发生等温转变时，淬入盐水后奥氏体全部转变为马氏体，硬

35、度值高，为一定值；当奥氏奥氏体全部转变为马氏体，硬度值高，为一定值；当奥氏体发生部分等温转变时，淬入盐水后组织为马氏体与珠光体发生部分等温转变时，淬入盐水后组织为马氏体与珠光体或贝氏体的混合组织，硬度值下降且随等温转变产物量体或贝氏体的混合组织，硬度值下降且随等温转变产物量增多而不断下降，直至转变完了，硬度值趋于一定值；即增多而不断下降，直至转变完了，硬度值趋于一定值；即当奥氏体全部发生等温转变时，淬入盐水后组织为珠光体当奥氏体全部发生等温转变时，淬入盐水后组织为珠光体或贝氏体的组织，硬度值低，也为一定值；硬度开始明显或贝氏体的组织，硬度值低，也为一定值；硬度开始明显下降所对应的等温时间即为过

36、冷奥氏体下降所对应的等温时间即为过冷奥氏体转变开始时间转变开始时间，硬，硬度开始保持不变所对应的时间即为度开始保持不变所对应的时间即为转变终了时间转变终了时间。用上述。用上述方法分别测定不同等温条件下奥氏体转变开始和终了时间。方法分别测定不同等温条件下奥氏体转变开始和终了时间。 最后将所有转变开始和终了点标在温度、时间坐标上，最后将所有转变开始和终了点标在温度、时间坐标上，并分别连接起来，即得到并分别连接起来，即得到过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线，如图，如图6-4。实验表明，当过冷奥氏体快速冷至不同的温度区间进行。实验表明，当过冷奥氏体快速冷至不同的温度区间进行等温转变时，可能得

37、到如下不同的产物及组织。等温转变时，可能得到如下不同的产物及组织。 图的下部的图的下部的MS点、点、Mf点也由实验的方法测定。点也由实验的方法测定。 1.等温淬火等温淬火 将加热到淬火温度的零件淬入将加热到淬火温度的零件淬入350至至MS点之点之间的恒温槽中，长时间等温，可得到下贝氏体；间的恒温槽中，长时间等温，可得到下贝氏体； 2.等温退火等温退火 用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大应力。操作时将零件加热到完全退火的高温区域，大应力。操作时将零件加热到完全退火的高温区域，再冷却到再冷却到AP区域等温，使发生区域等温，使发生P转变。转变。 3.形

38、变热处理形变热处理 形变热处理将合金钢加热到两条形变热处理将合金钢加热到两条C曲线中间的曲线中间的A稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。 4.定性解释连续冷却的奥氏体转变过程定性解释连续冷却的奥氏体转变过程 稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf连续冷却过程中连续冷却过程中 TTT 曲线的分析曲线的分析V1V2VkV3V4V1 = 5.5/s :炉冷炉冷 ; PV2 = 20/s :空冷空冷 ; SV3 = 33/s :油冷油冷;T+M+A残残V4

39、 138/s :水冷水冷 ; M+A残残 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图或图或CT图）图）：综合反映了过冷奥氏体在连续：综合反映了过冷奥氏体在连续冷却时的转变温度、时间和转变量之间的关冷却时的转变温度、时间和转变量之间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的冷却速度系（即反映了过冷奥氏体在不同的冷却速度下转变的转变开始时间、转变终了时间、转下转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变量与转变温度、转变时间变产物类型、转变量与转变温度、转变时间的关系）。的关系）。 （一）（一）共析钢共析钢CCT图图分析分析 共析钢过冷奥氏体连续转变共析钢过冷奥氏体连续转

40、变动力学图的基本形式如图，该图动力学图的基本形式如图，该图的纵坐标为温度，横坐标为时间，的纵坐标为温度，横坐标为时间，采用对数坐标。采用对数坐标。 1.线、区的意义线、区的意义 线线：纵坐标为温度，横坐标：纵坐标为温度，横坐标为时间，为时间，A1线，线，MS、Mf线、线、P转变开始线，转变开始线，P转变终了线，转变终了线，P转变中止线。转变中止线。 区区：稳定：稳定A区，过冷区，过冷A区，区，过 冷过 冷 A 连 续 冷 却连 续 冷 却 P 转 变 区转 变 区（AP），），M形成区（形成区（AM）、）、转变产物区（转变产物区（P、M）。）。 注意：共析钢的过冷奥氏注意：共析钢的过冷奥氏体连

41、续冷却转变图无贝氏体转变体连续冷却转变图无贝氏体转变 2.在不同的冷却速度下在不同的冷却速度下A发生的转变发生的转变 随冷却速度增加，随冷却速度增加，A发生以下转变：发生以下转变： （1）VVC，AP全部全部 （2）VCVVC ，AM全部全部 注意：注意：VC和和VC为临界冷却速度，为临界冷却速度， 上临界冷却速度上临界冷却速度 VC 下临界冷却速度下临界冷却速度 VC 共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线与曲线与CCT曲线的比较曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT

42、曲线曲线 ( (二）非共析钢二）非共析钢CCTCCT图分析图分析 1. 1. 亚共析钢亚共析钢CCTCCT图图 亚共析钢亚共析钢CCTCCT图与共析钢图与共析钢CCTCCT图有很大的差别，亚共析钢图有很大的差别，亚共析钢CCTCCT图出现了先共析图出现了先共析F F析出区和贝氏体转变区。马氏体转变开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，始线与等温转变动力学图不同，M MS S不再为水平线，而是向右不再为水平线，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，而使富化，而使M MS S降低的缘故。降低的

43、缘故。 35CrMo35CrMo钢的过冷奥氏体连续转变动力学图钢的过冷奥氏体连续转变动力学图( (图图6 61212），），该图的纵坐标为温度，横坐标为时间。图内有各种产物存在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。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。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分数。根据各冷却曲线通过

44、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。占的百分数。 2. 过共析钢过共析钢CCT图图 过共析钢过共析钢CCT图与共析钢图与共析钢CCT图相似，图相似，无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析Fe3C析出区。析出区。MS也不为水平线，而是向右也不为水平线，而是向右上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共析析Fe3C析出或部分珠光体转变，使周围奥析出或部分珠光体转变，使周围奥氏体贫碳，而使氏体贫碳，而使MS升高的缘故。升高的缘故。

45、 3. CCT图的类型图的类型 合金钢的连续转变动力学图由于受碳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的等温动力学图和连续转变动力学图请参考专门的图册。考专门的图册。 连续转变动力学图与奥氏体化条件连续转变动力学图与奥氏体化条件(温度、时间温度、时间)有关，与奥氏体晶粒度有关，有关，与奥氏体晶粒度有关，原因同等温转变相似。不同的冷却速度可原因同等温转变相似。不同的冷却速度可得到不同产物得到不同产物 另一种形式的另一种形式的CCT图见图图见图5-2-2。该图。该图的纵坐标为温度，横坐标为用的纵坐

46、标为温度，横坐标为用700时心时心部的冷速来表示的。每一确定的冷速又对部的冷速来表示的。每一确定的冷速又对应了不同冷却条件应了不同冷却条件(空冷、油冷、水冷空冷、油冷、水冷)下下的某一直径的心部冷速。如：的某一直径的心部冷速。如：700 时的时的冷速为冷速为50 /min，就相当于直径为，就相当于直径为50 mm空冷的圆棒，直径为空冷的圆棒，直径为250 mm油冷的圆棒油冷的圆棒及直径为及直径为270 mm水冷的圆棒心部的冷速。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。平行线表示了转变的百分数。 上图的应用如下上图的

47、应用如下： （1）了解和确定转变的范围了解和确定转变的范围。如在图中可读。如在图中可读出，贝氏体转变发生在出，贝氏体转变发生在490至至MS之间。又如已之间。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，可读出直径部组织。例如，可读出直径50 mm的试样，空冷的试样，空冷后心部得到贝氏体组织。后心部得到贝氏体组织。 （2）确定临界直径和临界冷却速度确定临界直径和临界冷却速度。临界直。临界直径即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最大直径；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，空冷临界直径为冷速。例如，由图可读出，空冷临界