奥氏体在冷却时转变

1、第1页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三第一节 过冷奥氏体的等温转变 过冷奥氏体在A1点以下未发生转变的奥氏体。过冷度奥氏体实际转变温度(实际所处的温度)与A1的温差。 过冷度越大，新旧二相间化学自由能差越大，相变驱动力越大。 第2页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三过冷奥氏体等温转变曲线 过冷奥氏体等温转变综合动力学曲线、过冷奥氏体等温转变等温图、TTT图或C曲线。 第3页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三奥氏体等温转变的测定与转变图的建立 等温转变动力学曲线 综合综合动力学曲线（C曲线、TTT曲线、等温转变曲线）第4页，共2

2、6页，2022年，5月20日，20点19分，星期三左边的曲线是转变开始线，右边的曲线是转变终了线。它的上部向A1线无限趋近，它的下部与Ms线相交。第5页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三过冷奥氏体开始转变需要经过一段孕育期，共析钢在550500等温时孕育期最短，转变最快，称为C曲线的“鼻子”。在鼻温以上的高温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期缩短，转变加快；在鼻温以下的中温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期变长，转变变慢。（这是为什么？）第6页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三过冷奥氏体在不同的温度区间会发生三种不同的转变。共析钢在A1500区间等温

3、发生珠光体转变，转变的产物是珠光体(P)，其硬度值较低，在1140HRC之间；共析钢550 Ms点区间等温发生贝氏体转变，产物是贝氏体(B)，硬度值较高在4055HRC之间；在Ms点以下将发生马氏体转变，得到马氏体(M)，马氏体的硬度很高，可达到60HRC以上。第7页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三碳素钢的贝氏体转变温度区间与珠光体、马氏体转变的温度区间没有严格的界限，相互之间有重叠。第8页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三一般认为过冷奥氏体有了0.5的转变即为转变的开始，转变已完成99.5即为转变完了。 在转变开始线和转变完了线之间，还可以划出转

4、变量为10、50、90等等几条大体平行的曲线 。从等温转变图右侧的纵坐标，还可以看出各温度下转变产物的硬度值。 第9页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三图 例共析钢过冷奥氏体在600进行等温转变，若等温时间只有1s，钢仍然处在过冷奥氏体状态；如果等温了3s，这时已有50的奥氏体转变成珠光体，组织状态是奥氏体加珠光体各占50；若在600等温7s以上，过冷奥氏体早已全部转变成珠光体，珠光体的硬度值是38HRC。如果在600等温3s后立即淬火，将得到50马氏体加珠光体的组织。 第10页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三TTT图的类型在奥氏体等温转变图上一般

5、存在珠光体相变、贝氏体相变和马氏体相变三个区域。随着钢中碳含量和合金元素的不同，会有各种类型的C曲线。在碳钢中，亚共析钢和过共析钢的C曲线形状与共析钢基本相似，但位置向左移，同时在过冷奥氏体分解的一定温度范围内，还有先共析铁素体或先共析渗碳体的析出。第11页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三 如果过共析钢的奥氏体化温度在A3-Acm之间，由于存在较多的未溶渗碳体，因而在其C曲线上一般没有先共析渗碳体析出线。 （？）第12页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三在合金钢中，合金元素对C曲线的影响主要有两个方面：一、改变C曲线前后位置，即促进或延迟过冷奥氏体

6、的分解；二、改变C曲线形状，使珠光体转变区与贝氏体转变区分开。各种合金元素对珠光体转变和贝氏体转变的影响是不同的，强碳化物形成元素如钛、钒、钼、钨、铬在含量较多时，大都使珠光体与贝氏体转变区分开并对奥氏体到珠光体的转变有更为明显的推迟作用。根据C曲线的形状以及珠光体转变区、贝氏体转变区相互位置的不同，在Ms温度以上时的C曲线大致可归纳为以下几种类型。 第13页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三1)珠光体转变与贝氏体转变曲线重迭 在A1Ms的温度范围内只有一个“鼻子”,在“鼻子”上部区进行珠光体转变；“鼻子”下部区进行贝氏体转变。 碳钢及非碳化物形成元素或非稳定碳化物形成元

7、素的低合金钢，如Co钢、Ni钢、Mn钢(锰含量较低时)等的奥氏体等温转变曲线属于这种类型。 第14页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三2)珠光体转变曲线与贝氏体转变曲线分开，奥氏体最大转变速度在贝氏体转变区两个转变区域之间出现一个奥氏体稳定区域，在Cr、W、Mo、V等形成稳定碳化物元素的钢中经常具有这种类型的曲线。在合金元素含量较低时，两个“鼻子”间的奥氏体稳定区不很明显，含量较高时，两组曲线往往截然分开。通常，在合金奥氏体中含碳量少时，奥氏体最大转变速度在贝氏体转变区，如38CrMoAl。第15页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三3)珠光体转变曲线

8、与贝氏体转变曲线分开，奥氏体最大转变速度在珠光体内 在合金奥氏体中含碳量较多时，奥氏体最大转变速度在珠光体内，如Cr12。 第16页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三4)只有贝氏体转变区 Ms点温度以上只有贝氏体转变区域，由于合金元素的作用，珠光体转变的孕育期很长，以致一般不在图中出现，含较多Ni的低碳和中碳CrNiMo钢或CrNiW钢具有这种类型的C曲线，如18Cr2Ni4WA。 第17页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三5)只有珠光体转变 形成稳定碳化物元素含量与碳含量较高的钢的C曲线。如3Crl3,4Crl3的C曲线。 在合金元素影响下，贝氏体

9、转变速度大大降低，它的转变曲线剧烈右移或同时剧烈下移，甚至移到不能在一般的奥氏体等温转变曲线图上出现，因此在A1-Ms温度范围内只发生珠光体转变。 第18页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三6)只析出碳化物，无任何相变 这种类型较特殊，即在较高的碳和合金元素含量影响下，珠光体转变和贝氏体转变都没有被发现，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。 第19页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三奥氏体等温转变曲线的影响因素 影响C曲线形状位置的因素很多，主要有：1碳

10、的影响 在正常加热条件下，亚共析钢的C曲线随着含碳量增加向右移动，过共析钢的C曲线随含碳量的增加向左移动。故在碳钢中以共析碳钢过冷奥氏体最稳定。2合金元素的影响 除了Co以外，所有的合金元素溶入奥氏体后，都增大其稳定性，使C曲线右移。碳化物形成元素含量较多时，使C曲线的形状发生变化，出现两组曲线。 第20页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三3加热温度和保温时间的影响。随着加热温度的提高和保温时间的延长，奥氏体的成分更加均匀，作为奥氏体分解的晶核数量减少，同时奥氏体晶粒长大，晶界面积减少，这些都不利于过冷奥氏体的分解，提高了奥氏体的稳定性，使C曲线右移。下图表示奥氏体化温度

11、对Grl5钢C曲线的影响。 第21页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三第二节 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 在绝大多数情况下奥氏体转变是在连续冷却的条件下进行的。研究过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)具有更大的实际意义。 第22页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三实验测定的不同冷却条件下共析碳钢的CCT图。不同冷却速度下，过冷奥氏体开始转变的时间和温度不同，冷却速度越快，开始转变所需的时间越短，转变温度越低。 第23页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三TTT图与CCT图比较与C曲线相比较，CCT图中同样性质的曲线(转变开始线，转变终了线)均位于C曲线的右下方。在连续冷却条件下，碳钢不发生贝氏体转变。 第24页，共26页，2022年，5月20日，20点19分，星期三 若冷却速度小于33.3/s(曲线3)时，奥氏体将全部转变成珠光若冷却速度在3、2曲线之间，则奥氏体冷却到500时，已有相当一部分奥氏体转变为珠光体，而尚未转变的奥氏体将停止转变，直到冷却到Ms