钢的过冷奥氏体转变图

钢的过冷奥氏体转变图6.1.1IT图的建立

共析钢等温转变C曲线A→PA→BA过冷转变终了线转变开始线PBM6.1IT图IT图的测定常采用金相法、磁性法、膨胀法等。第2页,共35页，2024年2月25日，星期天将试样加热奥氏体化后，迅速转入给定温度的等温浴炉中，分别停留不同时间(如t1，t2，t3，…)，随即迅速淬入盐水中。以出现1％转变产物的等温时间作为转变开始点，以得到95％转变产物的等温时间作为转变终了点。试样的处理方法（1）金相法利用金相显微镜直接观察组织的变化来确定过冷奥氏体等温转变的起止时间。6.1.1IT图的建立第3页,共35页，2024年2月25日，星期天（2）膨胀法采用热膨胀仪，利用钢在相变时发生的比容变化来测定过冷奥氏体在等温过程中转变的起止时间。将A1(或A3)至Ms点的温度范围划分成一定数量的等温温度间隔，每一等温温度使用一个试样。测定时，将试样加热奥氏体化，随后迅速转入预先控制好的等温炉中，作等温停留，由膨胀仪自动记录出等温转变时所引起的膨胀效应与时间的关系曲线。最后将所得到的一系列膨胀—时间曲线加以整理便可绘制出等温转变图。冷却收缩孕育期转变过程转变开始转变结束第4页,共35页，2024年2月25日，星期天（3）磁性法利用奥氏体为顺磁性，而其转变产物为铁磁性的特性，通过过冷奥氏体在居里点以下等温或降温过程中引起由顺磁性到铁磁性的变化来确定转变的起止时间以及转变量与时间的关系。优点：试样少、测试时间短和易于确定各转变产物达到一定百分数时所需的时间。缺点：不能测出过共析钢的先共析产物的析出线和亚共析钢珠光体转变的开始线。原因—渗碳体的居里点为230oC，在高于该温度析出时无磁性表现；而铁素体与珠光体都具有铁磁性，使两者在转变过程中无法区分。第5页,共35页，2024年2月25日，星期天6.1.2影响IT图的因素（一）碳的影响

亚共析碳钢的C曲线随着碳含量的增加向右移；过共析碳钢的C曲线，随着碳含量的增加向左移。在碳钢中以共析钢的过冷奥氏体最为稳定，亦即其C曲线处于最右的位置。P伪P伪A→BA→BA→BF+PFe3C+PP第6页,共35页，2024年2月25日，星期天7(1)非(或弱)碳化物形成元素(如Co、Ni、Mn、Si、Cu、B）除Co外，上述元素均不同程度地同时降低珠光体和贝氏体转变的速度，使C曲线右移，但不改变C曲线的形状。（二）合金元素6.1.2影响IT图的因素(2)碳化物形成元素(如Cr、Mo、W、V、Ti)

降低珠光体和贝氏体转变速度，同时使珠光体转变C曲线移向高温和贝氏体转变C曲线移向低温。当钢中合金元素含量较高时，将出现双C曲线的特征。第7页,共35页，2024年2月25日，星期天Co对高碳钢IT图的影响(a)转变开始线(b)转变终了线Co的影响。Co溶入奥氏体，使等温转变的开始线和终了线左移，即缩短孕育期，但不改变C曲线的形状。6.1.2影响IT图的因素第8页,共35页，2024年2月25日，星期天Ni的影响。Ni不改变C曲线的形状，但能显著提高过冷奥氏体的稳定性，延长孕育期，并使鼻子略向下移。随C和Ni含量的增加，C曲线的位置右移，即孕育期增长。Ni对中、高碳钢IT图的影响(a)含0.56%C(b)含1.0%C6.1.2影响IT图的因素第9页,共35页，2024年2月25日，星期天Mn对高碳钢IT图的影响Mn的影响。作用与Ni相似，使C曲线右移但不改变其形状。Mn使C曲线右移的作用大于Ni。6.1.2影响IT图的因素第10页,共35页，2024年2月25日，星期天Cr对中、高碳钢IT图的影响(a)含0.5%C(b)含1.0%CCr的影响。Cr显著提高过冷奥氏体的稳定性，使转变孕育期延长；铬含量超过3％，两曲线完全分离；铬对贝氏体转变的推迟作用大于对珠光体转变的推迟作用。当Cr含量相近时，碳含量高的其孕育期将更长一些。

第11页,共35页，2024年2月25日，星期天Mo对共析钢IT图的影响曲线1～5Mo含量增加Mo的影响。Mo对珠光体转变有强烈的抑制作用，但对贝氏体转变则影响不显著。Mo对非共析钢先共析产物(铁素体或渗碳体)析出的速度也有抑制作用。W的影响与Mo相似。但只有当W量较多时(＞1.0％)才能使珠光体和贝氏体的转变曲线明显分离。第12页,共35页，2024年2月25日，星期天B的影响。钢中加入微量的硼（0.001～0.005%）就能显著提高过冷奥氏体的稳定性。超过0.007%后便会生成低熔点共晶组织，引起钢的热脆性。第13页,共35页，2024年2月25日，星期天合金元素对IT图的影响第14页,共35页，2024年2月25日，星期天钢奥氏体化时，奥氏体成分愈均匀，则奥氏体转变的形核率就愈低，即过冷奥氏体的稳定性愈大，使C曲线愈趋向右移。加热温度偏低，保温时间不足，所获得的奥氏体成分不均匀，有较多量未溶解的第二相存在，将促进过冷奥氏体的分解，使C曲线左移。（三）奥氏体化条件（四）塑性变形无论在高温(指奥氏体稳定区)还是低温(指奥氏体亚稳定区)下对奥氏体进行塑性形变，由于形变可促使碳和铁原子的扩散，因而将加速珠光体的转变，使形成珠光体的孕育期缩短；对贝氏体转变的影响表现为高温(奥氏体稳定区)塑性形变对之有减缓作用，使形成贝氏体孕育期延长；而低温(奥氏体亚稳区)塑性形变对之有加速作用，则孕育期缩短。第15页,共35页，2024年2月25日，星期天(1)珠光体转变与贝氏体转变曲线部分重叠碳钢或含非(或弱)碳化物形成元素的低合金钢，如钴钢、镍钢或锰含量较低的锰钢。(2)珠光体转变曲线与贝氏体转变曲线分离，珠光体转变的孕育期比贝氏体转变的短碳含量较高的合金钢，如Crl2MnV钢。IT图的基本类型6.1.3IT图的基本类型第16页,共35页，2024年2月25日，星期天(3)珠光体转变与贝氏体转变曲线分离，珠光体转变的孕育期比贝氏体转变的长含有Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢，如40CrNiMoA钢。(4)只呈现珠光体转变曲线碳和强碳化物形成元素含量较高的钢，如不锈钢3Crl3、4Crl3和工具钢Crl2。IT图的基本类型6.1.3IT图的基本类型第17页,共35页，2024年2月25日，星期天(5)只呈现贝氏体转变曲线Ni含量较多的低、中碳铬镍钼钢或铬镍钨钢，如18Cr2Ni4WA钢。(6)只析出碳化物，而无任何其它相变奥氏体钢，如4Crl4Nil4W2Mo。IT图的基本类型6.1.3IT图的基本类型第18页,共35页，2024年2月25日，星期天金相－硬度法测定CT图的原理6.2.1CT图的建立6.2CT图1.金相－硬度法将一组被测钢的试样(通常Ф15×3mm)加热至奥氏体化温度并保温后，自奥氏体状态以一定速度冷至指定的温度T1、T2、T3…后计时，立即淬入水中，将所对应温度的组织状态固定到室温。第19页,共35页，2024年2月25日，星期天2.端淬法

端淬法是将试样进行奥氏体化，随后从炉中取出并立即在其末端喷水冷却，测出沿试样长度上各点冷速，得到各冷却速度下转变开始点及终了点的方法。

6.2.1CT图的建立

端淬试验时，试样各横截面的冷却速度基本上是恒定的。而距端面不同距离的横截面的冷却速度是不同的，距水冷端越近，冷却速度越大，反之则越小。并且冷却速度是连续变化的。于是在一个端淬试样上有着各种不同恒速冷却的部位。第20页,共35页，2024年2月25日，星期天

测试步骤：测定各部位的冷却速度先将一标准试样(Ф25×100mm)的圆周上沿长度方向每隔一定距离钻一小孔，每个孔中均焊一热电偶。将试样在一定条件下奥氏体化，随后从炉中取出并立即在其末端喷水冷却，记录各热电偶所反映的冷却速度曲线。端淬法测定CT图的原理试样长度方向上各点的冷却曲线6.2.1CT图的建立第21页,共35页，2024年2月25日，星期天取一组端淬试样(圆周表面不钻小孔)，在同一A化条件下加热并保温，然后逐个喷水，每个试样喷水时间各异(τ1、τ2、τ3…)，达到规定时间，停止喷水并立即淬入盐水中，使未转变的过冷A转变成M。观察各试样距水冷端同样位置的金相组织，并测定硬度。从而测出该位置(实质是某一冷却速度)的转变开始点(转变量1%)及终了点(转变量99%)，同时也可以测出各种转变产物的百分量。分别将所有经不同时间(τ1、τ2、τ3…)试样上各点在不同温度下转变的开始点和终了点连接起来，并在其上标注出冷却曲线，从而绘制出CT图。6.2.1CT图的建立第22页,共35页，2024年2月25日，星期天端淬法测定CT图的原理CT图的建立第23页,共35页，2024年2月25日，星期天3.膨胀法利用快速膨胀仪将Ф3mm试样真空感应加热到奥氏体状态，程序控制冷却速度；从不同冷却速度的膨胀曲线上的转折点确定转变开始点、转变终了点所对应的温度和时间。由一个试样就可得到某一冷却速度下的各种转变的全部数据。如果辅之以电子计算机，精度及测定速度都很高，可以实现全程自动控制。6.2.1CT图的建立第24页,共35页，2024年2月25日，星期天

Vc(上)A→M

临界冷速

Vc'(下)A→P1.五条线(P转变中止线)四个区2.孕育期3.两种转变A→MA→P共析钢连续冷却转变时，共析钢中不会出现贝氏体。这是由于奥氏体碳浓度高，使贝氏体孕育期大大延长，在连续冷却时贝氏体转变来不及进行便冷却到低温。6.2.2CT图的分析第25页,共35页，2024年2月25日，星期天共析钢的CCT图VcVc′Mf

连续冷却共析钢中不会出现贝氏体！第26页,共35页，2024年2月25日，星期天0.3%C亚共析钢的CT图

六个区亚共析钢四种转变↓

A→F,A→PA→B,A→M曲线5和4→F+P曲线3和2→F+P+B+M曲线1→MMs线右端下降，这是由于先共析铁素体的析出和贝氏体的转变使周围奥氏体富碳所致。F+PF+P＋B＋MM连续冷却含碳量低的亚共析钢不能得到全P伪6.2.2CT图的分析第27页,共35页，2024年2月25日，星期天

五个区过共析钢

(1.03%)三种转变↓

A→Fe3CA→P，A→M曲线1-8→Fe3C+P曲线9→P伪1.03%C过共析钢的CT图曲线10→P伪+M+Ar曲线11→M+ArMs线右端升高，这是由于先共析渗碳体的析出或发生部分珠光体转变使周围奥氏体贫碳所致。Fe3C+PP伪+M+ArM=ArP伪12834576910116.2.2CT图的分析连续冷却过共析钢中不会出现贝氏体！第28页,共35页，2024年2月25日，星期天CT图的基本类型A16.2.3CT图的基本类型第29页,共35页，2024年2月25日，星期天6.3.1IT图与CT图的比较IT与CT曲线之间的关系6.3IT图与CT图的比较和应用连续冷却转变比等温转变的温度要低，孕育期要长。等温转变的临界淬火冷速大于连续冷却转变的临界淬火冷速。在共析钢和过共析钢中连续冷却时不出现贝氏体转变。第30页,共35页，2024年2月25日，星期天1.确定淬火临界冷却速度等温转变连续转变冷速单位：℃/s淬火临界冷速的确定′6.3.2IT图与CT图的应用第31页,共35页，2024年2月25日，星期天V1相当于炉冷得到PV2相当于空冷得到SV3相当于油冷得到T和MV4相当于水冷得到