过冷A 转变曲线

1、,1.3 钢的过冷奥氏体转变曲线,1.3 钢的过冷奥氏体转变曲线 主讲：周潘兵zhoupanbing,加热得到高温奥氏体组织不是最终目的。,1.3 钢的过冷奥氏体转变曲线,钢从奥氏体状态的冷却过程是热处理的关键工序。,钢的冷却转变并不都是一个平衡转变过程，所以不能完全依据Fe-Fe3C相图来判定和分析。,过冷奥氏体：在临界温度A1以下处于不稳定状态的奥氏体。,过冷奥氏体转变的热力学,1.3 钢的过冷奥氏体转变曲线,1.3 钢的过冷奥氏体转变曲线,奥氏体的冷却方式： 等温冷却和连续冷却。,1.3 钢的过冷奥氏体转变曲线,一、过冷奥氏体等温转变曲线 反映的是在等温冷却时不

2、同等温温度下，过冷奥氏体的转变产物、转变量与时间的关系。,俗称 C曲线， 亦称TTT图（Time-Temperature-Transformation） 或IT图 (Isothermal Transformation）。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,1、TTT图的建立,金相法：珠光体、贝氏体、马氏体等具有不同的形貌 硬度法：与金相法配合使用 磁性法：奥氏体顺磁性，转变产物居里值以下为铁磁性 电阻法：电阻与晶体缺陷浓度有关，测定开始线十分有效 膨胀法：奥氏体比容最小,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,金相法： （a） 首先将若干薄圆片状试样放入热处理炉中，在高于共析温度的条件下进行奥氏体化；（b）

3、将上述奥氏体化后的试样迅速放入另一铅浴炉保温，炉温低于共析温度；（c）依据试样保温时间的差异，分别从炉中取出试样，置于水中快冷；（d）磨制金相试 样，并观察显微组织。 （e）找出反映开始、终 了等的时间。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,在不同温度重复上述等温转变试验，可根据试验结果将不同温度下的转变开始点和转变终了点分别连成曲线，绘制出该钢种的过冷奥氏体等温转变曲线。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,2、TTT图的分析 过冷奥氏体转变开始线、终了线， A1、Ms、Mf点、（M50点）。 五个区：奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、过冷奥氏体转变区、过冷奥氏体转变产物区、马氏体转变区。 孕育期 TTT图的

4、运用,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,分析TTT图鼻子产生的原因，即为什么在550左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快，过冷奥氏体最不稳定？,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,3、影响TTT图的因素 （对形状、位置的影响）,（1）含碳量的影响,a.亚共析钢 C%， C曲线铁素体、珠光体转变贝氏体部分右移,整个C曲线右移。 C%，F先不易形成，形成的F先%，而P大多在A/F先的相界面上形核，使P的形核位置减少；而且C%，使GAP，从而驱动力减小，故转变速度减慢。,b.过共析钢 C%，C曲线渗碳体、珠光体转变部分左移，贝氏体转变部分右移。 C%，冷却时有利于先共析Fe3C形

5、核长大，且C扩散速度加快，故Fe3C形成速度加快，从而P的孕育期缩短，转变加速，C曲线左移。而C%不利于B形核，所以B转变部分右移。,（1）含碳量的影响,（1）含碳量的影响,C.共析钢 C曲线最靠右，过冷奥氏体最稳定。,（1）含碳量的影响,含碳量对TTT图形状的影响：,钢中C%，Ms、Mf。 亚（过）共析钢与共析钢相比，其TTT图上多出一条先共析相析出线。,碳钢中C%， B转变部分右移， B转变孕育期变长，转变速度减慢。(因为C%，难形成贝氏体铁素体),（1）含碳量的影响,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,（2）合金元素的影响只有溶入奥氏体中的合金元素才会对TTT图产生重要影响,a、除Co和Al(

6、Al%2.5%)以外的所有合金元素，溶入奥氏体中都增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移，并降低Ms点。 b、其中碳化物形成元素Cr、Mo、W、V、Ti等，溶入奥氏体中，不但使C曲线右移，并使珠光体转变温度范围向上移，贝氏体转变温度范围向下移，使曲线呈现双C形，中间为奥氏体亚稳定区。 c、其中非碳化物形成元素Ni、Si、B等和弱碳化物形成元素Mn只使C曲线右移，而对C曲线的形状影响不大。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,合金元素对曲线的影响是通过以下几个方面来实现*：,改变A向P、B、M等转变的自由能差。 影响P、B等的形核率，如CoP转变的形核率，其它元素P转变时的形核率。 影响P、B的长大速度

7、。（大部分MeP、B转变速度） 碳在奥氏体中的扩散系数（速度），除Co和小于2.5%Ni以外，所有的合金元素都C在A中的扩散激活能，扩散系数。,合金元素本身在奥氏体中的扩散很慢，如Mo、W、Cr、Ni、Mn等在奥氏体中的扩散系数比C低3-5个数量级，由于P、B转变时往往需要合金元素的再分配，因此使P、B转变减慢。 像B这样的元素，由于其原子半径与铁原子半径的相对大小既不适于形成间隙固溶体，又不适于形成置换固溶体，因此有富集于晶界的强烈倾向，这种元素一般称为内表面活性元素。硼在晶界的富集会使晶界的能量大大降低，使先共析铁素体（从而使P）在晶界的形核非常困难，故大大推迟了奥氏体的扩散分解过程。,一

8、、 过冷奥氏体等温转变曲线,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,降低同素异构转变速度，从而降低P的转变速度，例如Ni、Mn、Cr等铁的自扩散激活能，并降低其扩散系数。 合金元素的影响是综合复杂的，还需要进行更多的深入研究。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,（3）奥氏体状态的影响 a.奥氏体晶粒度的影响：A晶粒细小，晶界面积，有利于新相形核和原子扩散，有利于先共析转变和P转变，P转变线左移，但对B、M转变影响不大。 b.奥氏体均匀性的影响：A成分越均匀，新相转变形核率，新相形核和长大时间越长，C曲线右移。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,c.派生的结论： 奥氏体化温度的影响：A化温度越高，保温时间越长，则

9、形成的A晶粒越粗大，A的成分也越均匀，从而增加过冷A的稳定性，使TTT曲线右移。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,（4）塑性变形的影响 形变会细化A晶粒，或增加亚结构，使C曲线左移。一般来说，形变量越大，奥氏体向珠光体转变速度越快，珠光体转变线越向左移。,一、 过冷奥氏体等温转变曲线,4、过冷奥氏体等温转变曲线基本类型*,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,二、过冷奥氏体连续冷却转变曲线,反映的是在连续冷却时不同的冷却速度下，过冷奥氏体的转变产物、转变量与转变温度和时间的关系。,称为CCT曲线（或图） Continuous Cooling Transformation 或CT图（或曲线） Cont

10、inuous Transformation,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,1、CCT图的建立 膨胀法： 金相硬度法： 图中：M马氏体；F铁素体 C渗碳体；A奥氏体,金相硬度法测定CCT图原理示意图,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,2、CCT图的分析,以共析钢为例： 珠光体转变区：由过冷奥氏体转变开始线、终了线、中止线组成。 马氏体转变区：Ms和c 以下区域。 共析钢CCT图应用举例。,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,上临界冷却速度或临界淬火速度c：表示过冷奥氏体在连续冷却过程中不发生分解，全部冷至Ms点以下发生马氏体转变的最小冷却速度。 下临界冷却速度c：表示过冷奥氏体全部得到珠光体的

11、最大冷却速度。,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,图中旁注说明。,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,过共析钢、亚共析钢的CCT图与共析钢CCT图的区别：,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,3、影响CCT曲线的因素 碳及合金元素对CCT图的影响规律与TTT图相似。,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,4、CCT图的应用,以图7.22(b)亚共析钢为例讨论在三个典型的冷却速度1、2、3下，过冷奥氏体的转变过程和产物，并说明冷却速度对转变产物的影响。,二、 过冷奥氏体连续冷却转变曲线,5、TTT图与CCT图的比较 （1）CCT图位于TTT图右下方，这说明在连续冷却转变过程中过冷奥氏体的转变温度低于相应的等温转变温度，且孕