热处理原理3节(3.1-3.3冷却转变).ppt

1、第三节 钢在冷却时的转变,2020/10/10,2,冷却方式：连续冷却；等温冷却。,过冷奥氏体：临界点以下存在、不稳定、 将发生转变的奥氏体。,过冷度：冷却过程中，实际转变温度点与平衡转变温度之差值。,3.1 概述,2020/10/10,3,3.2 共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线,试验依据：由于过冷奥氏体在转变过程中有体积膨胀和磁性转变，有组织和性能的变化。 试验方法：显示过冷奥氏体恒温转变过程可采用膨胀法、磁性法和金相一硬度法等多种方法.,2020/10/10,4,金相一硬度法测定共析钢等温转变曲线,试验： 1、将共析钢加工成101.5mm 圆片状薄试样并分成若干组。,2、各组试样在相同加热

2、温度下奥氏体化，保温一段时间（通常为1015min）得到均匀奥氏体组织。,2020/10/10,5,3、将均匀化后的奥氏体组织的试样迅速放入A1点以下不同温度的盐浴中冷却。,4、每隔一定的时间，取出一组试样立即淬入盐水中，使未发生转变的奥氏体转变为马氏体。,2020/10/10,6,5、金相组织观察： 如果过冷奥氏体尚未发生等温转变，则试样的组织全为马氏体； 如果过冷奥氏体已开始发生分解，可以通过金相观察到开始发生分解的转变产物；尚未分解的过冷奥氏体则转变为马氏体，,2020/10/10,7,如果过冷奥氏体已经分解完毕，那么水淬后试样的组织将没有马氏体。,2020/10/10,8,6、采用硬度

3、区分组织 根据上述显微观察、定量分析和硬度测定，即可确定过冷奥氏体在A1点以下不同温度保温不同时间时，转变产物的类型及转变的体积分数。由此测定各个等温温度下转变开始时间和终了时间。,2020/10/10,9,一般将奥氏体转变的体积分数为13%所需要的时间定为转变开始时间，而把转变的体积分数为9598 所需时间视为转变终了时间。,2020/10/10,10,2020/10/10,11,共析钢过冷奥氏体等温转变曲线,2020/10/10,12,把各个等温温度下转变开始和转变终了时间画在温度一时间坐标上，并将所有开始转变点和转变终了点分别连结起来，形成开始转变线和转变终了线。,2020/10/10,

4、13,这种曲线具有英文字母“C”的形状，故称C曲线，亦称 TTT 图。,2020/10/10,14,由图可见，经一段时间后，过冷奥氏体才发生转变，这段时间叫做孕育期。转变开始后转变速度逐渐加快，当奥氏体转变体积分数达50时转变速度最大，随后转变速度趋于缓慢，直至转变结束。,2020/10/10,15,TTT (Time Temperature Transformation)图 分析,2020/10/10,16,1、 四条线：,A1 ；,转变开始线；,转变终了线；,MsMf线,2020/10/10,17,2.四个区:,A1线以上 - 奥氏体区；,2020/10/10,18,A1线以下、Ms以上与

5、转变开始线之间- 过冷奥氏体区,2020/10/10,19,转变开始线和转变终了线之间-过冷奥氏体转变区,2020/10/10,20,转变终了线以右- 转变终了区,2020/10/10,21,3、孕育期:,孕育期的长短表示过冷奥氏体的稳定程度,2020/10/10,22,孕育期的长短,1)A1线下的高温区，过冷度小；原子扩散能力强；,2)低温区，过冷度大；原子扩散能力弱；,3)只有中温区两因素都可起作用。,2020/10/10,23,共析钢过冷奥氏体的等温转变特点,过冷奥氏体的转变，同加热相变一样，也是生核和长大过程。,过冷奥氏体在临界温度A1点以下冷却时，由于过冷度不同，将转变为不同类型的组

6、织：珠光体、贝氏体，或转变为马氏体。,共析钢从奥氏体状态冷却至A1点以下不同温度范围内将得到什么样的转变产物，转变特点又怎样呢？,4.不同温度的转变产物,2020/10/10,24,2020/10/10,25,珠光体转变在过冷度不大的高温区发生。,属扩散型转变,2020/10/10,26,贝氏体转变在中温区发生。,半扩散型相变,2020/10/10,27,马氏体转变在过冷度很大的低温区发生。,切变型相变,2020/10/10,28,3.3 影响过冷奥氏体等温转变的因素,奥氏体成分的影响 奥氏体状态的影响 应力和塑性变形的影响,2020/10/10,29,奥氏体成分的影响,含碳量的影响 由共析钢

7、,亚共析钢,过共析钢的C曲线可以看出:,a)偏离S点存在先共析相;,b)奥氏体中碳含量的增加,Ms线下降。,2020/10/10,30,返回,c)亚共析钢与过共析钢随碳含量的增加其C曲线的变化规律。,2020/10/10,31,合金元素的影响,大多数合金的加入将增大过冷奥氏体的稳定性。,某些合金的加入使钢的C曲线变为双鼻。,合金溶入奥氏体中才可对C曲线发生影响。,2020/10/10,32,奥氏体状态的影响,奥氏体状态主要是指钢的原始组织：锻打，铸造，轧制等。奥氏体化条件指加热温度和保温时间。 由于钢的化学成分及脱氧制度不同，奥氏体晶粒长大倾向不同，在相同加热条件下所获得的奥氏体晶粒度也不同。

8、钢的原始组织越细小，单位体积内晶界面积越大，从而使奥氏体分解时形核率增多，降低奥氏体的稳定性，使C-曲线左移。,2020/10/10,33,钢的原始组织也影响奥氏体的等温转变。铸态原始组织不均匀，存在成分偏析，而经轧制后，组织和成分变得均匀。不均匀的奥氏体可以促进奥氏体分解，使C-曲线左移。 奥氏体化的温度和保温时间对奥氏体晶粒大小和成分均匀性有很大影响。 加热速度越快，保温时间越短，奥氏体晶粒越细小，成分越不均匀，未溶第二相越多，则等温转变速度越快，使C-曲线左移。,2020/10/10,34,应力和塑性变形的影响,奥氏体比容最小，发生转变时总是伴随比容的增大，尤其是马氏体转变更为剧烈。所以

9、加拉应力促进奥氏体转变，而在等向压应力下，原子迁移阻力增大，使C、Fe原子扩散和晶格改组变得困难，从而减慢奥氏体的转变。 对奥氏体进行塑性变形使点阵畸变加剧并使位错密度增高，有利于c和Fe原子的扩散和晶格改组。同时形变还有利于碳化物弥散质点的析出，使奥氏体中碳和合金元素贫化因而促进奥氏体的转变。,2020/10/10,35,等温转变图的基本类型,实际应用的钢有几十上百种，每一种钢有一各TTT曲线。根据图形的形状和转变产物相互位置的不同，可归纳为六种：,2020/10/10,36,2020/10/10,37,2020/10/10,38,2020/10/10,39,四、过冷奥氏体转变产物概述,2020/10/10,41,思考题,1、TTT曲线是在什么状态下