《金属热处理原理与工艺》课件 第4章 钢的过冷奥氏体转变

第4章钢的过冷奥氏体转变

第4章钢的过冷奥氏体转变4.1过冷奥氏体转变类型4.2过冷奥氏体的等温转变曲线4.3过冷奥氏体连续冷却转变曲线SMSE4.1过冷奥氏体转变类型一.概述1.过冷奥氏体：临界温度A1以下不稳定的奥氏体奥氏体冷却到A1以下仍存在处于热力学不稳定状态冷却过程中将转变为珠光体、贝氏体或马氏体SMSEA12.过冷奥氏体的冷却等温冷却—主要用于研究（曲线1）连续冷却—实际应用（曲线2）4.1过冷奥氏体转变类型二.过冷奥氏体等温转变的类型（详见后续章节）珠光体转变：高温区转变扩散型相变：Fe、C原子通过扩散完成相变2.贝氏体转变：中温区转变半扩散型相变：Fe原子不扩散，C原子扩散3.马氏体转变：低温区转变非扩散型相变：Fe、C原子均不扩散SMSE4.2过冷奥氏体的等温冷却转变曲线（TTT曲线）SMSETTT：TimeTemepratureTransformationTTT曲线又称C曲线Why？一.概述TTT曲线：描述过冷奥氏体转变量与时间、温度关系的曲线形状：呈“C”字形，又称C曲线作用：可测定珠光体、贝氏体、马氏体转变区4.2过冷奥氏体的等温冷却转变曲线（TTT曲线）SMSE二.TTT曲线的测定方法：金相-硬度法膨胀法磁性法测定转变开始与终了时间绘制温度-时间坐标系中的C曲线SMSE1.共析钢的等温冷却转变（TTT曲线）高温转变：A1

~550℃,过冷A→P型组织中温转变：550℃~MS,

过冷A→贝氏体(B)低温转变：MS~Mf,

过冷A→马氏体(

M)孕育期鼻尖讨论：随着温度降低，孕育期为何不是单调递减，而是先缩短后增加？即：C曲线为何呈“C”字形？4.2过冷奥氏体的等温冷却转变曲线（TTT曲线）三.TTT曲线的基本形式SMSE2.常见的TTT曲线类型（a）

（b）（c）

（d）

（a）珠光体转变和贝氏体转变几乎完全重叠（共析钢）（b）珠光体转变和贝氏体转变部分重叠（c）珠光体转变和贝氏体转变极少重叠（d）珠光体转变和贝氏体转变完全分开

常见的TTT曲线类型SMSE3.亚/过共析钢过冷A的等温转变与共析钢相比：1）C曲线均左移；

2）多一条过冷A析出先共析相（AF/Fe3CⅡ）的转变开始线；3）Ms、Mf线上/下移。四.影响过冷奥氏体等温冷却转变的因素1.成分（1）含碳量亚共析钢—C增加，曲线右移C增加，先析出F的形核几率下降，因形成F需移走的C量增加，故F的形成速度变慢。共析—最右，过冷A最稳定过共—C增加，曲线左移C增加，先析出相Fe3C增加，促进A转变。SMSE（2）合金元素除Co、Al外，合金元素使TTT曲线右移碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn、Fe—曲线右移+变形（使珠光体的鼻子温度上升，而使贝氏体的鼻子温度下降）强碳化物形成元素：Ti、Zr、V、Nb—含量较高时，形成稳定的碳化物，一般加热温度下很难溶入A，曲线左移非碳化物形成元素：Co、Al（>2.5%）—曲线左移，其余均右移；使Ms↑，其它合金元素使Ms↓。非（或弱）碳化物形成元素Co、Ni、Mn、Si、Cu及B，使C曲线右移但不分离，Si使鼻子温度上移，其它使之下移。SMSENi元素对C=0.5%碳钢的TTT曲线的影响SMSECr元素Co元素SMSESMSE2.奥氏体的状态（1）晶粒尺度：细—形核点增多—A稳性下降—曲线左移（2）A化温度：高—晶粒粗化—右移；反之，左移。（3）A奥氏体的均匀性：高—稳定—右移；反之，则反铸锭奥化后，易偏析，A均匀性差—左移；轧材奥化后，A均匀性好—右移。3.应力与塑性变形（1）拉应力—促进A等温转变，TTT曲线左移（2）塑性变形—A晶粒细化，促A等温转变，TTT曲线左移SMSE4.3过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（CCT曲线）SMSECCT：ContinuousCoolingTransformation一.概述CCT曲线：描述连却冷却速度与转变产物组成之间的关系反映连续冷却过程中的组织转变规律更接近实际热处理条件测定难度大，需多种方法结合共析钢的CCT曲线4.3过冷奥氏体的连续转变曲线—CCT曲线金相法、端淬法、膨胀法、和热分析法，或其组合。二.曲线的测定SMSE利用金相法测定CCT曲线的示意图利用端淬法测定CCT曲线的示意图4.3过冷奥氏体的连续转变曲线—CCT曲线三.CCT曲线的分析SMSE共析钢的CCT曲线1.共析钢的CCT曲线无B转变区Ps：过冷奥氏体转变开始线Pf：为过冷奥氏体转变终了线两条曲线下面的连线：为过冷奥氏体转变中止线。Ms和冷速vc线以下：马氏体转变区。4.3过冷奥氏体的连续转变曲线—CCT曲线1.共析钢冷却速度：v1、v2、vc’、v3、vc、v4vc：上临界冷速—全部转变为M的最小冷速vc’：下临界冷速—全部转变为P的最大冷速Vc”：C曲线鼻尖处的冷却曲线所对应的冷却速度三.CCT曲线的分析SMSE共析钢的CCT曲线2.亚共析钢的CCT曲线相比于共析钢出现：（1）先共析F区（2）B区（3）Ms右端下降（先共析F和B出现后使A中的含碳量增加，

Ms下降）SMSE三.CCT曲线的分析45钢的CCT曲线3.过共析钢的CCT曲线相比于共析出现：（1）先共析渗碳体区（2）Ms右端上升：先共析Fe3C使A中的含碳量减少，

Ms上升注意：无B区合金钢的CCT会变化，甚至剧变SMSE三.CCT曲线的分析T8钢的CCT曲线主要有3点:（1）亚共析钢的CCT有B区，共析钢与过共析钢无B区。原因：C%高，扩散困难，来不及转变（魏氏铁素体在含碳量大于0.6%时也不易形成，也是需扩散的C太多）。（