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1、基 本 要 求,1.过冷A冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型2. 过冷A等温转变动力学图、 （1）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图（C曲线）分析：线、区，过冷A发生的三种转变（P型转变、M型转变、B型转变）；过冷A等温转变动力学图为何呈“C”字形 （2）非共析钢的过冷A等温转变动力学图与共析钢的过冷A等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷A等温转变图类型 （3）影响过冷A等温转变动力学图形状的因素 3. 过冷A连续冷却转变图 （1）共析钢CCT图分析：线、区，不同的冷却速度下A发生的转变，临界冷却速度； （2）非共析钢CCT图与非共析钢CCT图的异同， （3）过冷奥氏体连续转变动力学图的应用,第
2、二章 钢的冷却转变,冷却方式：1.等温冷却把加热到A状态的钢，快速冷却到低于Ar1某一温度，等温一段时间，使A发生转变，然后再冷却到室温。2.连续冷却把加热到A状态的钢，以不同的冷却速度（空冷，随炉冷，油冷，水冷）连续冷却到室温。,2-1过冷奥氏体恒温转变动力学曲线,一过冷奥氏体恒温转变动力学曲线的建立,过冷奥氏体恒温转变动力学曲线：在各种过冷度下，过冷奥氏体向其他组织转变的转变量与恒温保温时间的关系曲线。（TTT）（C曲线） TTTTemperature Time Transformation方法：金相-硬度法、膨胀法、磁性法、热分析法等。步骤:（1）选择一系列试样，将试样加热奥氏体化；（2
3、）将试样在A1点下不同温度保温不同时间；（3）淬水冷却，以保留，固定转变产物；（4）确定各温度、时间下转变产物及转变量；（5）建立转变温度，转变时间与转变产物、转变量的关系曲线。,共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图(1),A1,共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图(2),二 过冷奥氏体恒温转变产物动力学曲线及特点,过冷奥氏体等温转变动力学图（TTT图）,过冷奥氏体等温转变曲线又称TTT图、IT图或C曲线。综合反映了过冷奥氏体在冷却时的等温转变温度、等温时间和转变量之间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的过冷度下等温转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变量与等温温度、等温时间的关系
4、）。 TTTTemperature Time Transformation ITIsothermal Transformation,1、过冷A等温转变动力学图的基本形式,（一）共析钢的C曲线分析 1.线、区的意义 线：纵坐标为温度，横坐标为时间，临界点A1线，MS线，Mf线，转变开始线，转变终了线。 区：A1以上为稳定A区，过冷A区，过冷A等温转变区（AP、AB），转变产物区（P、B），M形成区（AM）、M转变产物区（M或M+Ar） 孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。,共析碳钢 TTT 曲线的分析,稳定的奥氏体区,过冷奥氏体区,A向产物转变开始线,A向产物转变终止线,A +产
5、 物 区,产物区,A1550;高温转变区;扩散型转变;P 转变区。,550230;中温转变区;半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;,230 - 50;低温转变区;非扩散型转变;马氏体 ( M ) 转变区。,2. 转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区(转变类型)： (1). P型转变：高温区（临界点A1550）、过冷度小，P型组织转变区，AP；扩散型相变 (2).M型转变：低温区（在MS以下）、过冷度大，发生M转变的区域，AM；非扩散型相变 (3).B型转变：中温区（550MS），发生B转变的区域，AB。半扩散型相变 需要指出的是，在中部区域P转变区和B转变区可能重叠，得到P和B的
6、混合组织；在下部区域M转变和B转变可能重叠，得到M和B的混合组织；,为什么呈C字形（存在鼻点）？,过冷奥氏体转变速度取决于转变驱动力和扩散能力，而T， G ，D。在A1 550区间,随过冷度增大,原子扩散较快,转变速度较快。 550以下,随过冷度增大,原子扩散速度越来越慢,因而转变速度减慢。,（二）非共析钢的过冷A等温转变曲图 对亚共析钢在发生P转变之前有先共析F析出，因此亚共析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析F析出线，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P转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷A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
7、增加向左上方移动，直至消失。,（三）合金钢的过冷A 等温转变曲线 合金钢的过冷A 等温转变曲线由于受碳和合金元素的影响，图形比较复杂。 常见的C曲线有四种形状： (a) 表示AP和AB转变线重叠； (b) 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纵轴远； (d) 表示形成了二组独立的C曲线。 综上所述，C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M转变也会叠。,三、TTT曲线的类型,第一种：两组C曲线完全重迭，如亚共析碳钢、含非碳化物形成元素Ni、Cu、Si、
8、1.5%Mn的合金钢两组C曲线部分重迭，但2个鼻子时间基本相同（不常见），如37CrSi.,第二、三种：两组C曲线分离，且两组C曲线鼻子对应的时间有差异。如20Cr、40Cr、12Cr2Ni4、40CrNi、35CrMo、40CrMn（B的时间短）（含少量碳化物形成元素）；GCr15、9Cr、9Cr2、CrMn、CrW、CrWMn（P的时间短）。,第四种：两组C曲线完全分离，P明显右移，只有B转变曲线。如：45Cr3、40Cr2Ni4、35CrNi3Mo、5CrNiMo、5CrNiMoV、3Cr2W8 第五种：两组C曲线完全分离，B明显右移，只有P转变曲线。如：Cr12， Cr5MoV，Cr1
9、2MoV，W18Cr4V,第六种：两组C曲线强烈右移，0Ms，室温以上只有碳化物析出线而不出现C曲线。如：4Cr14Ni14W2Mo,2.2 过冷奥氏体的转变及其产物,1.高温转变- P转变(Ar1 550) AF+Fe3C(片层相间平行排列的机械混合物),2 中温转变贝氏体转变( 550220 ) A B (F+Fe3C),其中F具有一定过饱和度 A B上(550350 ）羽毛状 Fe3C以较粗大片状分布在较宽的F片之间,易发生脆断 ,HRC=45 。 A B下(350220 ）针状 强韧性好, Fe3C细小,均匀分布在过饱和F针内,3 低温转变- M转变(C在-Fe中过饱和固溶体) Ms
10、Mf HRC= 62 65,影响过冷奥氏体C曲线形状的因素,A的成分：Wc和合金元素奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、加热温度和保温时间、原始组织应力塑性变形,影响C曲线的因素,1. 含碳量的影响随着奥氏体C%增加，过冷奥氏体稳定性提高，“C”曲线右移；当C%增加到共析成分，过冷奥氏体稳定性最高。随着C%进一步增加，奥氏体稳定降低，“C”曲线反而左移。同时C%越高，Ms点越低。,2. 合金元素影响 除Co、Al外，所有合金元素都增大过冷奥氏体稳定性，使“C”曲线右移。 非碳化物形成元素如Ni、Si、Cu等和弱碳化物形成元素如Mn只改变“C”曲线位置；碳化物形成元素如Cr、Mo、V、W、Ti等既
11、使“C”曲线右移，又使其形状分成上下两部分。,3.奥氏体晶粒尺寸：奥氏体晶粒与奥氏体化条件有关，加热温度高保温时间长，奥氏体晶粒粗大，成分均匀性提高，奥氏体稳定性增加，“C”曲线右移。反之“C”曲线左移。4.原始组织：钢的原始组织越细小，单位体积内晶界越多，过冷奥氏体转变的形核率越高，同时原始组织越细小有利于C原子扩散，奥氏体形成时达到均匀化时间短，相对长大时间长，相同条件下易使奥氏体长大并且均匀性提高，“C”曲线右移。,5变形：奥氏体比容最小，马氏体比容最大，奥氏体转变时体积膨胀，施加拉应力加速其转变，使“C”曲线左移，施加压应力不利其转变，使“C”曲线右移。,2.3 过冷奥氏体连续转变动力
12、学,过冷奥氏体连续冷却转变图（又称CCT图或CT图）：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、转变产物类型、转变量与转变温度、转变时间的关系）。 CCTContinuous Cooling Transformation,冷却速度对转变产物的影响基本形式,（一）共析钢CCT图分析 共析钢过冷奥氏体连续转变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，采用对数坐标。 1、线、区的意义 线：纵坐标为温度，横坐标为时间，A1线，MS、Mf线、P转变开始线，P转变终了线，P转变中止线。 区：稳定
13、A区，过冷A区，过冷A连续冷却P转变区（AP），M形成区（AM）、转变产物区（P、M）。 注意：共析钢的过冷奥氏体连续冷却转变图无贝氏体转变,一冷却速度对转变产物的影响,当VVc 时， A过M当VVc时，A过P当VcVVc时，A过M+P实际中由于CCT曲线测量难，可用TTT曲线代替CCT曲线作定性分析，判断获得M的难易程度。,二 亚共析钢、过共析钢的连续冷却曲线,(二）非共析钢CCT图分析 1. 亚共析钢CCT图 亚共析钢CCT图与共析钢CCT图有很大的差别，亚共析钢CCT图出现了先共析F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，MS不再为水平线，而是向右下侧倾斜，这是由于
14、珠光体与贝氏体的转化，使奥氏体得到富化，而使MS降低的缘故。 35CrMo钢的过冷奥氏体连续转变动力学图，图内有各种产物存在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。,2. 过共析钢CCT图 过共析钢CCT图与共析钢CCT图相似，无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析Fe3C析出区。MS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析Fe3C析出或部分珠光体转变，使
15、周围奥氏体贫碳，而使MS升高的缘故。,三、共析碳钢 TTT 曲线与CCT曲线的比较,1、CCT曲线相对于TTT图向右下方移动 2、CCT曲线只有相当于TTT图上半部分 3、共析、过共析钢的CCT图上不出现B相变。 4、转变在一个温度范围内完成，往往获得混合组织,主要由于C%高，B体相变需要扩散较多碳原子，相变速度太慢，从而在实际冷却条件下，难以实现相变对成分的要求。母相C%高，导致切变阻力增大，难以实现按切变机制实现点阵改组的模式。Ms线发生曲折F先析出，B相变，使A的C%，使之向下曲折（Ms下降）。部分P相变，使A的C%，Ms，向上曲折。 5、存在临界冷却速度（Vc）,过冷奥氏体转变曲线的应用,1. 从CCT曲线可以知道不同冷却速度下所经历的转变以及应得的组织和性能，可以确定钢的临界冷却速度。2. 根据TTT曲线可以确定等温淬火、分级淬火、等温退火等热处理规程。3. 利用TTT曲线替代CCT曲线，可以定性研究过冷奥氏体的转变,复习题,1. 过冷奥氏体转变有那些类型？受那些元素影响？2. 共析钢C曲线上各线、区域的意义，解释为何C形？3. 影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素有那些？,
