第二章钢的过冷奥氏体转变图

热处理原理及工艺

李学伟Tel-mail:lixueweilxw@126.com

HEILONGJIANGINSTITUTEOFSCIENCEANDTECHNOLOGYSchoolofMaterialSci.&Eng.

1、动力学曲线2、等温成形图t/℃800760727110102103时间τ/s104A1Pγ0.5%γ99.5%P+γγ+Fe3C不均匀γ均匀γγ730℃800℃10s1000s

时间，st/℃转变开始线转变终了线PP+γγv2v1780转变温度、转变时间和转变产物之间的关系；●●●t/℃τ/h0加热保温PBMγ→Pγ→B过冷奥氏体连续转变图过冷奥氏体等温转变图奥氏体转变温度、转变时间和转变产物之间的关系；

第二章钢的过冷奥氏体转变图§2.1过冷奥氏体等温转变图§2.2过冷奥氏体连续转变图§2.3过冷奥氏体转变图的应用§2.1过冷奥氏体等温转变图过冷奥氏体：在临界温度A1以下处于不稳定状态的奥氏体。一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立1、等温转变：将奥氏体迅速冷却到临界温度以下的一定温度，并在此温度下等温，在等温过程中发生的相变，称之为～。2、等温转变曲线的意义可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程：转变开始和终了时间；转变产物的类型；转变量与温度和时间的关系；3、金相法测定等温转变曲线（以共析钢为例）Time;Temperature;TransformationTTT图⑴式样加热获单相γ，等温冷却，盐水中激冷，残γ→M⑵金相法测定定温下产物类型和转变量，绘成φ-τ曲线。⑶将φ-τ曲线中转变开始和终了时间转变t-τ坐标中连线。γ转变量φ×100%100500110102103104105温度t/℃8007006005004003002001000-100时间t/s110102103104105A1600℃400℃700℃●●●●●●●●●●●●●●●MsMfA’A→PA→BPSTB上B下M+ARAC-曲线●●●●●●●650℃●●●250℃TTT图的建立左C-曲线：转变开始线右C-曲线：转变终了线Ms：马氏体转变开始线Mf：马氏体转变结束线珠光体：转变产物贝氏体:马氏体：珠光体P索氏体S屈氏体T上贝氏体B上下贝氏体B下马氏体M+残余奥氏体AR转变反应物：过冷奥氏体A’温度t/℃8007006005004003002001000-100时间t/℃110102103104105A1MsMfA’A→PA→BPSTB上B下M+ARA孕育期4、过冷奥氏体等温转变曲线分析过冷奥氏体的稳定性同时受两个因素控制：△G和D其中，△G—旧相与新相之间的自由能差；D—原子的扩散系数。奥氏体转变速度与过冷度的关系200℃转变温度/℃转变速度/mm3.s-1O⑴高温时，△G起主导作用；⑵低温时，D起主导作用；⑶鼻尖温度时，△G和D共同作用的结果，转变孕育期最短，转变速度最大。A1D△G△G∝1/tD∝t5、过冷奥氏体的转变速度与等温温度之间的关系二、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素A→PA→BM亚共析钢C-曲线A→PA→BM共析钢C-曲线A→PA→BM过共析钢C-曲线1、含碳量的影响珠光体转变：亚共析钢随C↑，C曲线右移；过共析钢随C↑，C曲线左移；贝氏体转变：随C↑，C曲线右移；相对共析钢马氏体转变：随C↑，

Ms和Mf下移；先共析铁素体的析出减慢未溶渗碳体量增多随C增加，γ稳定性上升。C↑C↑P→←PB→B→M↓M↓奥氏体转变速度与过冷度的关系200℃转变温度/℃转变速度/mm3.s-1OA1D△G过共析钢共析钢亚共析钢时间温度A1奥氏体中含碳量的影响:一般说来，除Co和WAl＞2.5%以外所有合金元素，溶入奥氏体使得奥氏体等温转变曲线右移，Ms降低。⑴碳化物形成元素，Cr、Mo、W、V、Ti等向右移向下移MsA1含Cr合金钢MsA1C-曲线右移，且改变形状；2、合金元素的影响⑵非碳化物或弱碳化物形成元素，Ni、Mn、Si、Cu、B等，C-曲线右移，不改变形状；⑶多种元素综合作用，见下图。3、奥氏体状态的影响⑴γ晶粒细小，P转变左移，B转变不影响，Ms点升高；⑵γ成分越均匀，γ越稳定，C-曲线右移；⑶形变细化γ晶粒，形变量越大，P转变左移。2、合金元素的影响练习题：画出TTT图，为获得下列组织，应选用何种冷却方式？并在TTT图中标出冷却曲线。⑴⑵⑶⑷⑸⑴S+P；⑵全部B下；⑶M+AR；⑷T+M+AR；⑸T+B+M+AR。

第二章钢的过冷奥氏体转变图§2.1过冷奥氏体等温转变图§2.2过冷奥氏体连续转变图§2.3过冷奥氏体转变图的应用一、过冷奥氏体等温转变曲线温度t/℃8007006005004003002001000-100时间t/℃110102103104105A1MsMfA’A→PA→BPSTB上B下M+ARA二、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素1、含碳量的影响珠光体转变：亚共析钢随C↑，C曲线右移；过共析钢随C↑，C曲线左移；贝氏体转变：随C↑，C曲线右移；相对共析钢马氏体转变：随C↑，

Ms和Mf下移；先共析铁素体的析出减慢未溶渗碳体量增多随C增加，γ稳定性上升。A→PA→BM共析钢C-曲线A→PA→BM亚共析钢C-曲线A→PA→BM过共析钢C-曲线2、合金元素的影响一般说来，除Co和WAl＞2.5%以外所有合金元素，溶入奥氏体使得奥氏体等温转变曲线右移，Ms降低。⑴碳化物形成元素，C-曲线右移，且改变形状；⑵非碳化物或弱碳化物形成元素，Ni、Mn、Si、Cu、B等，C-曲线右移，不改变形状；3、奥氏体状态的影响⑴γ晶粒细小，⑵γ成分越均匀，⑶形变细化γ晶粒，⑶多种元素综合作用。P转变左移，B转变不影响，Ms点升高；γ越稳定，C-曲线右移；形变量越大，P转变左移。温度t/℃8007006005004003002001000-100时间t/℃110102103104105A1MsMfA’M+ARA三、冷却方式对组织产物的影响A→PA→BPSTB上B下§2.2过冷奥氏体连续转变图一、过冷奥氏体连续转变曲线的建立过冷奥氏体连续转变曲线反映了在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律，又称CCT图。ContinuousCoolingTransformation1、利用快速膨胀仪将式样加热到奥氏体状态，控制冷速。2、测定不同速度曲线上的转变开始点和终了点所对应温度和时间；3、将温度和时间标在温度-时间半坐标系中，连接得CCT图。8007006005004003002001000t/℃0.1110102103104时间τ/sA15.6℃/sv133.3vc’55.6v2138.8vcMsM开始线终了线中止线共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线●●●●●●●●A’A→PP8007006005004003002001000t/℃0.1110102103104时间τ/s共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线A15.6℃/sV133.3Vc’55.6V2138.8VcMsM开始线终了线中止线A’A→PPPS或TM炉冷退火空冷正火水冷淬火碳钢：P+M合金钢：M油冷淬火二、过冷奥氏体连续转变曲线的分析8007006005004003002001000t/℃0.1110102103104τ/sA15.6℃/sv133.3vc’55.6v2138.8vcMsM开始线终了线中止线●●●●●●●●A’A→Fe3CA→Pvc’vcMsMB转变区A’A→PA→FMsPMvvcvc’v2三、亚共析钢和过共析钢CCT图分析F9P91A化温度830℃时间和晶粒度220HV1、亚共析钢CCT图分析⑴有先共析F析出区和B转变区⑵Ms线右端降低。为什么？先共析Fe3C析出使A周围贫碳组织产物分析⑴v＜vc’：P+F⑵v＞vc：M+AR⑶vc’

v＜vc：P+F+B+M+AR2、过共析钢CCT图分析⑴有先共析Fe3C析出区,无B转变区⑵Ms线右端升高。为什么？先共析F析出和B转变使A周围富碳组织产物分析⑴v＜vc’：P+Fe3C⑵v＞vc：M+AR⑶vc’

v＜vc：P+Fe3C+M+ARA1三、TTT图与CCT图的比较（以共析钢为例）CCT图TTT图MsMvc’vcvc’’1、CCT图位于TTT图下方；说明连续转变比等温转变孕育期长，且转变温度更低。2、CCT图无贝氏体转变区；说明奥氏体碳浓度高，B转变孕育期长，来不及发生B转变，便冷却至低温。3、TTT图转变产物为单一的组织；4、TTT图的vc’’大于

CCT图的vc；连续转变曲线比等温转变曲线复杂而且难测试，在没有CCT图的情况下，可以用TTT图的vc’’定性地分析钢淬火时得到马氏体的难易程度。vc’’

≈1.5vcCCT图是不同温度下等温转变组织的混合组织。§2.3过冷奥氏体转变图的应用一、TTT图的应用1、分级淬火2、等温淬火分级淬火12等温淬火TTT图可以确定A’比较稳定区域的位置、Ms温度和分级淬火所需要的冷却速度。t/℃τ/sA1MsTTT图可以指出A’等温转变为B的温度区间，完成这种转变所需要的时间，为