過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖課件

過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖第一頁，共72頁過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖第一頁，共72頁第十九章過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變圖第二頁，共72頁第十九章過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變圖第二頁，共72頁前言冷卻方式有兩種：等溫冷卻：將鋼迅速過冷到臨界點(Ar1)以下某一溫度，并保持在該溫度下進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變。連續(xù)冷卻：將鋼以某一固定速度不停頓地冷卻到室溫，使奧氏體在連續(xù)降溫的過程種轉(zhuǎn)變。1——等溫冷卻2——連續(xù)冷卻第三頁，共72頁前言冷卻方式有兩種：1——等溫冷卻第三頁，共72頁本章學(xué)習(xí)的意義：前言鋼件熱處理后的性能很大程度取決于冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物類型和形態(tài)。轉(zhuǎn)變溫度、冷卻速度不同，奧氏體將按不同機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌M織——珠光體、貝氏體、馬氏體等。研究不同冷卻條件下鋼的奧氏體組織轉(zhuǎn)變規(guī)律對于正確制訂熱處理工藝、合理選材、判別各種非平衡組織乃至研制新材料都具有十分重要的意義。第四頁，共72頁本章學(xué)習(xí)的意義：前言鋼件熱處理后的性能很大程度取決前言本章學(xué)習(xí)重點：過冷奧氏體等溫冷卻曲線中各條線的含義，各溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物

；過冷奧低體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點；影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線的因素；本章學(xué)習(xí)難點：影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線的因素；冷卻速度對鋼的組織變化和最終性能的影響。第五頁，共72頁前言本章學(xué)習(xí)重點：第五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線是表示奧氏體急速冷卻到臨界點A1以下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線。共析鋼C曲線第七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變TTT——Time-Temperature-TransformationIT——IsothermalTransformation第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

因其形狀呈“C”形，過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又稱C曲線、TTT曲線或IT曲線。第八頁，共72頁TTT——Time-Temperature-Transfor第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立測定方法：金相法、膨脹法、磁性法、電阻法、熱分析法。測定原理：利用過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)和物理性能變化測定。第九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一、過冷奧氏體等溫第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、金相法

試樣制備：將鋼材加工成尺寸為φ10×1.5mm的圓片試樣，分成若干組，每組5~10個。第十頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、金相法試樣制⑴取若干組試樣加熱并充分奧氏體化。⑵將試樣分組淬入低于A1點的不同溫度的鹽浴中，保溫一定時間。⑶將試樣逐個淬入水中，使未轉(zhuǎn)變奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，故馬氏體量即為未轉(zhuǎn)變奧氏體量。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第十一頁，共72頁⑴取若干組試樣加熱并充分奧氏體化。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變t1t3t2t3(a)(b)100806040200溫度→時間→轉(zhuǎn)變量/%t1t2t3t4Ms第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖⑷用金相法測定每個試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。⑸將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時間及終了時間標(biāo)在溫度—時間坐標(biāo)中，并分別連線。第十二頁，共72頁t1t3t2t3(a)(b)100溫度→時間→轉(zhuǎn)變量/5506502s10s5s2s5s10s30s40s第十三頁，共72頁5506502s10s5s2s5s10s30s40s第十三頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一般將奧氏體轉(zhuǎn)變量為1~3%所用的時間定為轉(zhuǎn)變開始時間，而把轉(zhuǎn)變量為98%所需的時間定為轉(zhuǎn)變終了時間。Ms點與Mf點常通過磁性法或膨脹法來測定。第十四頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一般將奧氏體轉(zhuǎn)變量第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

金相法的優(yōu)點是可以直接分析顯微組織的變化，但是需要大量的試樣（通常約200個），金相分析操作者必須具備豐富的鑒別顯微組織的經(jīng)驗。第十五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖金第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、膨脹法

是利用過冷奧氏體轉(zhuǎn)變時發(fā)生的比容變化來測定轉(zhuǎn)變曲線的。優(yōu)點：每測一個溫度的等溫轉(zhuǎn)變只需一個試樣，適合于確定不同轉(zhuǎn)變量所需的時間。缺點：所用小試樣（通常為φ3~5×30~50mm的圓柱）測定的轉(zhuǎn)變百分?jǐn)?shù)準(zhǔn)確性不高。第十六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、膨脹法第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、電阻法

利用過冷奧氏體轉(zhuǎn)變時出現(xiàn)的電阻變化來表征珠光體或貝氏體等溫轉(zhuǎn)變。奧氏體試樣進(jìn)入等溫浴槽孕育期0T始T終時間→電阻值→典型的等溫轉(zhuǎn)變電阻-時間曲線第十七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、電阻法第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

然而，電阻變化值并是轉(zhuǎn)變體積的簡單函數(shù)，其它因素對電阻值也有影響，因此電阻法的測量精度有限，以至于目前電阻法用得不多。第十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖然第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖4、磁性法

奧氏體是順磁性的，而其它轉(zhuǎn)變產(chǎn)物在居里溫度點以下均是鐵磁性的，磁性法就是利用轉(zhuǎn)變時所伴有的磁性變化來測定轉(zhuǎn)變曲線的。第十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖4、磁性法二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體：如果將奧氏體狀態(tài)的鋼冷卻至A1溫度以下，此時奧氏體的自由能比鐵素體與滲碳體兩相混合物的總自由能還高，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生分解、向珠光體或其它組織轉(zhuǎn)變的趨勢。因此，將低于臨界溫度A1下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱過冷奧氏體。第二十頁，共72頁二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖溫度時間A1MSMfA過冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體水平線A1表示鋼的臨界溫度，A1以上是奧氏體的穩(wěn)定區(qū)。轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始線，轉(zhuǎn)變終了點的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。A1-Ms

間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。奧氏體穩(wěn)定區(qū)第二十一頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖溫度時間A1MSM第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離稱轉(zhuǎn)變孕育期，它表征了過冷奧氏體穩(wěn)定性的高低。轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。時間溫度A1MSMfAPBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)孕育期奧氏體穩(wěn)定區(qū)第二十二頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

孕育期最小處稱C曲線的“鼻尖”。共析鋼為550℃。第二十三頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖孕轉(zhuǎn)變速度轉(zhuǎn)變溫度0DA1ΔG第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的孕育期、轉(zhuǎn)變速度與轉(zhuǎn)變溫度之間具有極值的原因，是因過冷奧氏體的穩(wěn)定性同時受兩個因素所控制：新、舊相自由能差ΔG

，原子擴(kuò)散能力D。第二十四頁，共72頁轉(zhuǎn)變速度轉(zhuǎn)變溫度0DA1ΔG第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線—在鼻尖以上,過冷度小,相變驅(qū)動力ΔG小。在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。高溫下，ΔG

起主導(dǎo)作用；低溫下D起主導(dǎo)作用。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖轉(zhuǎn)變速度轉(zhuǎn)變溫度0DA1ΔG第二十五頁，共72頁在鼻尖以上,過冷度小,相變驅(qū)動力ΔG小。第一節(jié)過冷奧氏體C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第二十六頁，共72頁C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。第一節(jié)第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀有多種多樣，亞共析鋼和過共析鋼C曲線的上部有先共析相析出線。三、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的基本類型第二十七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀特征主要取決于珠光體、貝氏體和馬氏體的轉(zhuǎn)變曲線是重疊還是明顯分離的，以及這些曲線與縱坐標(biāo)軸的相對位置。

Morral等人按上述考慮將等溫轉(zhuǎn)變圖分成五種基本的類型。第二十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、A型TTT圖

珠光體和貝氏體等轉(zhuǎn)變實際上是重疊的，具有單一的“C”型曲線，各種亞共析碳鋼及非碳化物形成元素（Si、Ni、Cu、＜1.5%Mn）的低合金鋼具有A型TTT圖。共析碳鋼的TTT圖第二十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、A型TTT圖1101021031048007006005004003002001000時間/s溫度/℃A1Msγγ+αα′γ+BPBγ+P37CrSi（0.36%C,1.65%Cr,1.10Si,0.40Mo）的TTT圖奧氏體晶粒度8#第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、B型TTT圖

珠光體和貝氏體等轉(zhuǎn)變部分重疊，兩種曲線的“鼻尖”的時間坐標(biāo)也相近，但溫度坐標(biāo)不同。第三十頁，共72頁110GCr15（1.07%C,1.5%Cr）的TTT圖1101021031041058007006005004003002001000時間/s溫度/℃A1Msγγ+Pγ+Bα′PB950℃奧氏體化第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

珠光體和貝氏體等轉(zhuǎn)變部分重疊，但“鼻尖”的時間、溫度坐標(biāo)均不同。①P轉(zhuǎn)變曲線“鼻尖”距縱軸較近，含少量碳化物形成元素的過共析鋼，如GCr15、9Cr2、CrWMn等具有該曲線。3、C型TTT圖第三十一頁，共72頁GCr15（1.07%C,1.5%Cr）的TTT圖1鉻鎳鉬鋼（0.50%C,1.04%Cr,0.11%Mo,0.17Ni,0.80Mn）的TTT圖第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1101021031041051069008007006005004003002001000時間/s溫度/℃Ac1Ac3Msγγ+αα′γ+BPBγ+P850℃奧氏體化②B轉(zhuǎn)變曲線“鼻尖”距縱軸較近。含少量碳化物形成元素的亞共析鋼，如20Cr,40CrMn,40Cr、35CrMo等具有該類曲線。第三十二頁，共72頁鉻鎳鉬鋼（0.50%C,1.04%Cr,0.11%Mo,第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1101021031041058007006005004003002001000時間/s溫度/℃Msγα′γ+BPγ+P25%50%70%1150℃奧氏體化3Cr2W8（0.34%C,2.86%Cr,8.12%W,0.38%Mn,0.31%Si,0.17%V）的TTT圖4、D型TTT圖

珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線完全分離，有一個較寬的間隔（亞穩(wěn)定奧氏體區(qū)），且珠光體轉(zhuǎn)變曲線右移。碳化物形成元素含量較高或成分復(fù)雜的中碳鋼如40Cr2Ni4,3Cr2W8,5CrNiMo。第三十三頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1101021031041055004003002001000時間/s溫度/℃Msγα′γ+B25%50%75%2%90%

有的合金過冷奧氏體的珠光體轉(zhuǎn)變受到抑制，在等溫時間不長的情況下，其D型等溫轉(zhuǎn)變圖中無珠光體轉(zhuǎn)變曲線而只有貝氏體轉(zhuǎn)變曲線。如18CrNiW,35Cr4NiMo。18CrNiW（0.18%C,1.5%Cr,4.38%Ni,0.8%W,0.31%Mn,0.19Si）的TTT圖第三十四頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖5、E型TTT圖

與D型TTT圖不同的在于是貝氏體轉(zhuǎn)變曲線右移。碳化物形成元素含量較多的高碳合金鋼如W18Cr4V,Cr5MoV,Cr12,Cr12MoV。Cr12（2.08%C,11.48%Cr,0.31Ni,0.35%Mn,0.28%Si）的TTT圖11010210310410510610009008007006005004003002001000時間/s溫度/℃Ac1eAc1bA1KMsα′γ+BcemCem+PP50%B第三十五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖5、E型TTT圖第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖11010210310410510610009008007006005004003002001000時間/s溫度/℃Ac1eAc1bA1KMsα′Cem+PPγ+Cemγ

有的合金過冷奧氏體的貝氏體轉(zhuǎn)變受到極大抑制，其E型等溫轉(zhuǎn)變圖中無貝氏體轉(zhuǎn)變曲線而只有珠光體轉(zhuǎn)變曲線。如4Cr13,13Mn。4Cr13（0.44%C,13.2%Cr,0.3Si,0.35%Mn）的TTT圖第三十六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1四、影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的因素第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀有多種多樣，影響其形狀和位置的因素很多，主要有鋼的化學(xué)成分、奧氏體的狀態(tài)等。第三十七頁，共72頁四、影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的因素第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

1、含碳量的影響共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。Ms

與Mf

點隨含碳量增加而下降。亞共析鋼：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線中的鐵素體-珠光體轉(zhuǎn)變部分隨奧氏體中含碳量增加逐漸向右移。第三十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、含碳量的第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過共析鋼：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線中的滲碳體-珠光體轉(zhuǎn)變部分隨奧氏體中含碳量增加逐漸向左移。貝氏體轉(zhuǎn)變部分：都隨奧氏體中含碳量增加逐漸向右移。Ms、Mf點均隨奧氏體中含碳量增加而降低。第三十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過共析鋼：過冷奧氏第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、合金元素的影響

除Co、Al（＞2.5%）外，所有溶入奧氏體元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，并使Ms點下降。第四十頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、合金元素的影響第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

其中Mo的影響最強(qiáng)，W、Mn的作用也較明顯；Si、Al的影響較小；Co降低過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線左移，Ms點降低。第四十一頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖其中第四十一頁a.碳化物形成元素

主要有Cr、Mo、W、V、Ti等，溶入奧氏體中除了不同程度降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，并使Ms點下降。其中有些合金元素升高珠光體轉(zhuǎn)變溫度范圍，降低貝氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍，使珠光體、貝氏體兩種轉(zhuǎn)變的溫度范圍相互分離，形成兩個“鼻子”，中間出現(xiàn)一個奧氏體穩(wěn)定區(qū)。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第四十二頁，共72頁a.碳化物形成元素第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)110102103104105800600400200時間τ/s溫度t/℃——

2.2%Cr；——

4.2%Cr；——

8.2%Cr第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖Cr對0.5%C鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響第四十三頁，共72頁110第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖b.非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素

主要有Ni、Mn、Si、Cu、B等，只是不同程度降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的速度，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，但不改變其形狀。第四十四頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖b.非碳化物形第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

合金元素只有溶入奧氏體才能對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要影響，如碳化物形成元素未能溶入奧氏體，不但不會增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，反而由于存在未溶碳化物而起到非均勻晶核的作用，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線左移。

如果鋼中同時含有幾種合金元素，其綜合作用要比單一合金元素的作用復(fù)雜。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)第四十五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖合第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第四十六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第四十六頁，共72第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖CVMoCrSiWCoNiAlCoCMnCrVNiMoWCu…A3Ms時間溫度A1AlCoCoBCVMoWCrMnSiNiMnSiAlBMoVWCrMnSiNiNiMnCuCrMoWVMnNiSiCrMoWCSiNiMnBCu

碳及合金元素對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響概括示意圖如右。第四十七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖CVMoCr第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、奧氏體狀態(tài)的影響

奧氏體晶粒大小：奧氏體晶粒細(xì)小→晶界總面積↑→有利于新相的形核和原子的擴(kuò)散→有利于先共析轉(zhuǎn)變和珠光體轉(zhuǎn)變→使珠光體轉(zhuǎn)變曲線左移；奧氏體晶粒度對貝氏體轉(zhuǎn)變影響不大；奧氏體晶粒粗大→加快馬氏體轉(zhuǎn)變→Ms點↑

。第四十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、奧氏體狀態(tài)的影第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

奧氏體的均勻度對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的位置也有影響。奧氏體成分越均勻→奧氏體的穩(wěn)定性↑→新相的形核和長大過程所需要的時間↑→過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移。4、原始組織的影響第四十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖奧第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，則形成的奧氏體晶粒越粗大，奧氏體的成分也就越均勻，從而增加奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移。反之，奧氏體化溫度越低，保溫時間越短，則形成的奧氏體晶粒越細(xì)小，未溶第二相顆粒越多，從而降低奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線左移。第五十頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖奧

形變會細(xì)化奧氏體晶粒，或增加奧氏體的亞結(jié)構(gòu)，因此，奧氏體在高溫和低溫進(jìn)行變形也會顯著影響珠光體轉(zhuǎn)變速度，一般說來，形變量越大，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變速度越快，使珠光體轉(zhuǎn)變曲線左移。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖5、形變的影響第五十一頁，共72頁形變會細(xì)化奧氏體晶粒，或增加奧氏體的亞結(jié)構(gòu)，第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖第五十二頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖第五十二頁，共72第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線反映過冷奧氏體在等溫條件下的轉(zhuǎn)變規(guī)律，可以用來指導(dǎo)等溫淬火、等溫退火等熱處理工藝的制訂。但是實際的熱處理常常是在連續(xù)冷卻條件下進(jìn)行的，其轉(zhuǎn)變規(guī)律往往與等溫轉(zhuǎn)變相差很大，它是在一個溫度范圍內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)變，往往是幾種轉(zhuǎn)變相重疊，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物往往是不均勻的混合組織。第五十三頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（CCT圖）反映過冷奧氏體在連續(xù)冷卻條件下的轉(zhuǎn)變規(guī)律，是分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能的依據(jù)，也是制訂熱處理工藝的重要參考資料。第五十四頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過CCT圖——ContinuousCoolingTransformationdiagram第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖70060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγ第五十五頁，共72頁CCT圖——ContinuousCoolingTrans第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖一、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的建立實驗方法：通常采用膨脹法（用快速膨脹儀測量相變時比容的變化）、金相法和熱分析法來測定過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（CCT圖）。利用快速膨脹儀測試的試樣尺寸為φ3×10mm，上面點焊有0.1mm的Pt-PtRh溫差電偶且與溫度-時間記錄儀相連接，以記錄熱分析數(shù)據(jù)。第五十六頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖一、過冷奧氏體連續(xù)第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

將試樣在真空下感應(yīng)加熱至奧氏體化并保溫，在程序控制冷卻條件下連續(xù)冷卻，從不同冷卻速度下試樣的膨脹變化曲線確定相變的開始點（轉(zhuǎn)變量1%）、終了點（轉(zhuǎn)變量99%）所對應(yīng)的溫度和時間，將測得的數(shù)據(jù)標(biāo)在溫度-時間坐標(biāo)中，連接有意義的點，便得到過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線。為了提高測量精度，常配合使用金相法和熱分析法。第五十七頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖將第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖二、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線分析

共析鋼的過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線最簡單，它只有珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，說明共析鋼在連續(xù)冷卻過程中不會發(fā)生貝氏體相變。第五十八頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖二、過冷奧氏體連續(xù)第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖70060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγv1v2v3vcvc’開始

終了

中止

左邊為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始線；右邊為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變終了線；下面連線為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變中止線。Ms和冷速線vc’以下為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)由三條曲線構(gòu)成：第五十九頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖7000.1第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖70060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγv1v2v3vcvc’過冷奧氏體以v1速度冷卻：冷卻曲線與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交時，奧氏體開始向珠光體轉(zhuǎn)變；與珠光體轉(zhuǎn)變終了線相交時，得到100%珠光體。第六十頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖7000.170060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγv1v2v3vcvc’第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過冷奧氏體冷卻速度增大到vc’

：轉(zhuǎn)變過程與v1時相同，也得到100%珠光體，但轉(zhuǎn)變開始與終了溫度降低，轉(zhuǎn)變區(qū)間增大，轉(zhuǎn)變時間縮短，得到的珠光體彌散度加大。第六十一頁，共72頁7000.11170060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγv1v2v3vcvc’第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過冷奧氏體以v3速度冷卻：冷卻曲線與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交時，發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變；但冷至轉(zhuǎn)變中止線時，則珠光體轉(zhuǎn)變停止；繼續(xù)冷至Ms點以下，未轉(zhuǎn)變奧氏體發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。

室溫組織？第六十二頁，共72頁7000.11170060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγv1v2v3vcvc’過冷奧氏體冷卻速度大于vc

：奧氏體過冷到Ms點以下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，冷至Mf點轉(zhuǎn)變終止，最終得到組織：馬氏體+奧氏體殘余。第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖第六十三頁，共72頁7000.111第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

以上分析表明，vc、vc’是兩個臨界冷卻速度。vc——過冷奧氏體在連續(xù)冷卻過程中不發(fā)生分解，全部冷卻到Ms點以下發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的最小小冷卻速度，稱上臨界冷卻速度或臨界淬火速度。vc’——過冷奧氏體全部得到珠光體的最大冷卻速度，稱為下臨界冷卻速度。第六十四頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖以第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖亞共析鋼的CCT曲線：與共析鋼的CCT曲線相比有較大差異：①出現(xiàn)了先共析鐵素體區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，②Ms線右端降低（先共析鐵素體析出和貝氏體轉(zhuǎn)變使周圍奧氏體富碳所致）。亞共析鋼CCT曲線第六十五頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖亞共析鋼的CCT曲第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

從圖中可看出，隨冷卻速度的加快，鐵素體析出量、珠光體轉(zhuǎn)變量及貝氏體轉(zhuǎn)變量先增后減，直至為零。馬氏體的轉(zhuǎn)變量則越來越多，鋼的硬度也越來越高。亞共析鋼CCT曲線vc’vc第六十六頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖從第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

當(dāng)冷卻速度小于下臨界速度vc’時，奧氏體只析出鐵素體和發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，不發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變。當(dāng)冷卻速度＞上臨界速度vc時，過冷奧氏體只發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。當(dāng)冷卻速度介于上臨界速度vc與vc’之間時，冷卻曲線先后穿過四個區(qū)域，最后得到鐵素體、珠光體、貝氏體及馬氏體的混合組織。第六十七頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖當(dāng)?shù)诙?jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過共析鋼的CCT曲線：與共析鋼的CCT曲線很相似，也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，不同之處：①有先共析滲碳體區(qū)，②Ms線右端升高（先共析滲碳體析出使周圍奧氏體貧碳所致）。過共析鋼CCT曲線第六十八頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過共析鋼的CCT曲第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

合金鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線與合金元素的種類與數(shù)量有關(guān)，具體情況可查有關(guān)手冊?？傮w上看，合金元素對CCT圖的影響規(guī)律與TTT圖基本相似。第六十九頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖合第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖共析鋼CCT曲線三、CCT圖與TTT圖的對比以共析鋼為例：CCT曲線位于TTT曲線右下方，表明在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程中過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度低于等溫轉(zhuǎn)變，且孕育期較長。其它鋼種也有類似規(guī)律。第七十頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖共析鋼CCT曲線三第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖共析鋼CCT曲線TTT圖的臨界冷卻速度為CCT圖的1.5倍：等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物為單一組織，而連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物可能是混合組織，可以把連續(xù)轉(zhuǎn)變看作無數(shù)個微小等溫轉(zhuǎn)變的總和。v連

v等/1.5第七十一頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖共析鋼CCT曲線T第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖共析鋼CCT曲線共析鋼與過共析鋼的CCT圖無貝氏體轉(zhuǎn)變而TTT圖有。這是由于奧氏體的碳濃度高，使貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期延長，在連續(xù)冷卻時貝氏體轉(zhuǎn)變來不及進(jìn)行便已冷卻至室溫。第七十二頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖共析鋼CCT曲線共過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖第一頁，共72頁過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖第一頁，共72頁第十九章過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變圖第二頁，共72頁第十九章過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變圖第二頁，共72頁前言冷卻方式有兩種：等溫冷卻：將鋼迅速過冷到臨界點(Ar1)以下某一溫度，并保持在該溫度下進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變。連續(xù)冷卻：將鋼以某一固定速度不停頓地冷卻到室溫，使奧氏體在連續(xù)降溫的過程種轉(zhuǎn)變。1——等溫冷卻2——連續(xù)冷卻第三頁，共72頁前言冷卻方式有兩種：1——等溫冷卻第三頁，共72頁本章學(xué)習(xí)的意義：前言鋼件熱處理后的性能很大程度取決于冷卻時奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物類型和形態(tài)。轉(zhuǎn)變溫度、冷卻速度不同，奧氏體將按不同機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌M織——珠光體、貝氏體、馬氏體等。研究不同冷卻條件下鋼的奧氏體組織轉(zhuǎn)變規(guī)律對于正確制訂熱處理工藝、合理選材、判別各種非平衡組織乃至研制新材料都具有十分重要的意義。第四頁，共72頁本章學(xué)習(xí)的意義：前言鋼件熱處理后的性能很大程度取決前言本章學(xué)習(xí)重點：過冷奧氏體等溫冷卻曲線中各條線的含義，各溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物

；過冷奧低體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點；影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線的因素；本章學(xué)習(xí)難點：影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線的因素；冷卻速度對鋼的組織變化和最終性能的影響。第五頁，共72頁前言本章學(xué)習(xí)重點：第五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線是表示奧氏體急速冷卻到臨界點A1以下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線。共析鋼C曲線第七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變TTT——Time-Temperature-TransformationIT——IsothermalTransformation第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

因其形狀呈“C”形，過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又稱C曲線、TTT曲線或IT曲線。第八頁，共72頁TTT——Time-Temperature-Transfor第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立測定方法：金相法、膨脹法、磁性法、電阻法、熱分析法。測定原理：利用過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)和物理性能變化測定。第九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一、過冷奧氏體等溫第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、金相法

試樣制備：將鋼材加工成尺寸為φ10×1.5mm的圓片試樣，分成若干組，每組5~10個。第十頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、金相法試樣制⑴取若干組試樣加熱并充分奧氏體化。⑵將試樣分組淬入低于A1點的不同溫度的鹽浴中，保溫一定時間。⑶將試樣逐個淬入水中，使未轉(zhuǎn)變奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，故馬氏體量即為未轉(zhuǎn)變奧氏體量。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第十一頁，共72頁⑴取若干組試樣加熱并充分奧氏體化。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變t1t3t2t3(a)(b)100806040200溫度→時間→轉(zhuǎn)變量/%t1t2t3t4Ms第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖⑷用金相法測定每個試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。⑸將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時間及終了時間標(biāo)在溫度—時間坐標(biāo)中，并分別連線。第十二頁，共72頁t1t3t2t3(a)(b)100溫度→時間→轉(zhuǎn)變量/5506502s10s5s2s5s10s30s40s第十三頁，共72頁5506502s10s5s2s5s10s30s40s第十三頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一般將奧氏體轉(zhuǎn)變量為1~3%所用的時間定為轉(zhuǎn)變開始時間，而把轉(zhuǎn)變量為98%所需的時間定為轉(zhuǎn)變終了時間。Ms點與Mf點常通過磁性法或膨脹法來測定。第十四頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖一般將奧氏體轉(zhuǎn)變量第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

金相法的優(yōu)點是可以直接分析顯微組織的變化，但是需要大量的試樣（通常約200個），金相分析操作者必須具備豐富的鑒別顯微組織的經(jīng)驗。第十五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖金第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、膨脹法

是利用過冷奧氏體轉(zhuǎn)變時發(fā)生的比容變化來測定轉(zhuǎn)變曲線的。優(yōu)點：每測一個溫度的等溫轉(zhuǎn)變只需一個試樣，適合于確定不同轉(zhuǎn)變量所需的時間。缺點：所用小試樣（通常為φ3~5×30~50mm的圓柱）測定的轉(zhuǎn)變百分?jǐn)?shù)準(zhǔn)確性不高。第十六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、膨脹法第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、電阻法

利用過冷奧氏體轉(zhuǎn)變時出現(xiàn)的電阻變化來表征珠光體或貝氏體等溫轉(zhuǎn)變。奧氏體試樣進(jìn)入等溫浴槽孕育期0T始T終時間→電阻值→典型的等溫轉(zhuǎn)變電阻-時間曲線第十七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、電阻法第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

然而，電阻變化值并是轉(zhuǎn)變體積的簡單函數(shù)，其它因素對電阻值也有影響，因此電阻法的測量精度有限，以至于目前電阻法用得不多。第十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖然第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖4、磁性法

奧氏體是順磁性的，而其它轉(zhuǎn)變產(chǎn)物在居里溫度點以下均是鐵磁性的，磁性法就是利用轉(zhuǎn)變時所伴有的磁性變化來測定轉(zhuǎn)變曲線的。第十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖4、磁性法二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體：如果將奧氏體狀態(tài)的鋼冷卻至A1溫度以下，此時奧氏體的自由能比鐵素體與滲碳體兩相混合物的總自由能還高，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生分解、向珠光體或其它組織轉(zhuǎn)變的趨勢。因此，將低于臨界溫度A1下處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱過冷奧氏體。第二十頁，共72頁二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖溫度時間A1MSMfA過冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體水平線A1表示鋼的臨界溫度，A1以上是奧氏體的穩(wěn)定區(qū)。轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始線，轉(zhuǎn)變終了點的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。A1-Ms

間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。奧氏體穩(wěn)定區(qū)第二十一頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖溫度時間A1MSM第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離稱轉(zhuǎn)變孕育期，它表征了過冷奧氏體穩(wěn)定性的高低。轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。時間溫度A1MSMfAPBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)孕育期奧氏體穩(wěn)定區(qū)第二十二頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

孕育期最小處稱C曲線的“鼻尖”。共析鋼為550℃。第二十三頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖孕轉(zhuǎn)變速度轉(zhuǎn)變溫度0DA1ΔG第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的孕育期、轉(zhuǎn)變速度與轉(zhuǎn)變溫度之間具有極值的原因，是因過冷奧氏體的穩(wěn)定性同時受兩個因素所控制：新、舊相自由能差ΔG

，原子擴(kuò)散能力D。第二十四頁，共72頁轉(zhuǎn)變速度轉(zhuǎn)變溫度0DA1ΔG第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線—在鼻尖以上,過冷度小,相變驅(qū)動力ΔG小。在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。高溫下，ΔG

起主導(dǎo)作用；低溫下D起主導(dǎo)作用。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖轉(zhuǎn)變速度轉(zhuǎn)變溫度0DA1ΔG第二十五頁，共72頁在鼻尖以上,過冷度小,相變驅(qū)動力ΔG小。第一節(jié)過冷奧氏體C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第二十六頁，共72頁C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。第一節(jié)第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀有多種多樣，亞共析鋼和過共析鋼C曲線的上部有先共析相析出線。三、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的基本類型第二十七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀特征主要取決于珠光體、貝氏體和馬氏體的轉(zhuǎn)變曲線是重疊還是明顯分離的，以及這些曲線與縱坐標(biāo)軸的相對位置。

Morral等人按上述考慮將等溫轉(zhuǎn)變圖分成五種基本的類型。第二十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、A型TTT圖

珠光體和貝氏體等轉(zhuǎn)變實際上是重疊的，具有單一的“C”型曲線，各種亞共析碳鋼及非碳化物形成元素（Si、Ni、Cu、＜1.5%Mn）的低合金鋼具有A型TTT圖。共析碳鋼的TTT圖第二十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、A型TTT圖1101021031048007006005004003002001000時間/s溫度/℃A1Msγγ+αα′γ+BPBγ+P37CrSi（0.36%C,1.65%Cr,1.10Si,0.40Mo）的TTT圖奧氏體晶粒度8#第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、B型TTT圖

珠光體和貝氏體等轉(zhuǎn)變部分重疊，兩種曲線的“鼻尖”的時間坐標(biāo)也相近，但溫度坐標(biāo)不同。第三十頁，共72頁110GCr15（1.07%C,1.5%Cr）的TTT圖1101021031041058007006005004003002001000時間/s溫度/℃A1Msγγ+Pγ+Bα′PB950℃奧氏體化第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

珠光體和貝氏體等轉(zhuǎn)變部分重疊，但“鼻尖”的時間、溫度坐標(biāo)均不同。①P轉(zhuǎn)變曲線“鼻尖”距縱軸較近，含少量碳化物形成元素的過共析鋼，如GCr15、9Cr2、CrWMn等具有該曲線。3、C型TTT圖第三十一頁，共72頁GCr15（1.07%C,1.5%Cr）的TTT圖1鉻鎳鉬鋼（0.50%C,1.04%Cr,0.11%Mo,0.17Ni,0.80Mn）的TTT圖第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1101021031041051069008007006005004003002001000時間/s溫度/℃Ac1Ac3Msγγ+αα′γ+BPBγ+P850℃奧氏體化②B轉(zhuǎn)變曲線“鼻尖”距縱軸較近。含少量碳化物形成元素的亞共析鋼，如20Cr,40CrMn,40Cr、35CrMo等具有該類曲線。第三十二頁，共72頁鉻鎳鉬鋼（0.50%C,1.04%Cr,0.11%Mo,第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1101021031041058007006005004003002001000時間/s溫度/℃Msγα′γ+BPγ+P25%50%70%1150℃奧氏體化3Cr2W8（0.34%C,2.86%Cr,8.12%W,0.38%Mn,0.31%Si,0.17%V）的TTT圖4、D型TTT圖

珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變曲線完全分離，有一個較寬的間隔（亞穩(wěn)定奧氏體區(qū)），且珠光體轉(zhuǎn)變曲線右移。碳化物形成元素含量較高或成分復(fù)雜的中碳鋼如40Cr2Ni4,3Cr2W8,5CrNiMo。第三十三頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1101021031041055004003002001000時間/s溫度/℃Msγα′γ+B25%50%75%2%90%

有的合金過冷奧氏體的珠光體轉(zhuǎn)變受到抑制，在等溫時間不長的情況下，其D型等溫轉(zhuǎn)變圖中無珠光體轉(zhuǎn)變曲線而只有貝氏體轉(zhuǎn)變曲線。如18CrNiW,35Cr4NiMo。18CrNiW（0.18%C,1.5%Cr,4.38%Ni,0.8%W,0.31%Mn,0.19Si）的TTT圖第三十四頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖5、E型TTT圖

與D型TTT圖不同的在于是貝氏體轉(zhuǎn)變曲線右移。碳化物形成元素含量較多的高碳合金鋼如W18Cr4V,Cr5MoV,Cr12,Cr12MoV。Cr12（2.08%C,11.48%Cr,0.31Ni,0.35%Mn,0.28%Si）的TTT圖11010210310410510610009008007006005004003002001000時間/s溫度/℃Ac1eAc1bA1KMsα′γ+BcemCem+PP50%B第三十五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖5、E型TTT圖第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖11010210310410510610009008007006005004003002001000時間/s溫度/℃Ac1eAc1bA1KMsα′Cem+PPγ+Cemγ

有的合金過冷奧氏體的貝氏體轉(zhuǎn)變受到極大抑制，其E型等溫轉(zhuǎn)變圖中無貝氏體轉(zhuǎn)變曲線而只有珠光體轉(zhuǎn)變曲線。如4Cr13,13Mn。4Cr13（0.44%C,13.2%Cr,0.3Si,0.35%Mn）的TTT圖第三十六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1四、影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的因素第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀有多種多樣，影響其形狀和位置的因素很多，主要有鋼的化學(xué)成分、奧氏體的狀態(tài)等。第三十七頁，共72頁四、影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的因素第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

1、含碳量的影響共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。Ms

與Mf

點隨含碳量增加而下降。亞共析鋼：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線中的鐵素體-珠光體轉(zhuǎn)變部分隨奧氏體中含碳量增加逐漸向右移。第三十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖1、含碳量的第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過共析鋼：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線中的滲碳體-珠光體轉(zhuǎn)變部分隨奧氏體中含碳量增加逐漸向左移。貝氏體轉(zhuǎn)變部分：都隨奧氏體中含碳量增加逐漸向右移。Ms、Mf點均隨奧氏體中含碳量增加而降低。第三十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖過共析鋼：過冷奧氏第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、合金元素的影響

除Co、Al（＞2.5%）外，所有溶入奧氏體元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，并使Ms點下降。第四十頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖2、合金元素的影響第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

其中Mo的影響最強(qiáng)，W、Mn的作用也較明顯；Si、Al的影響較小；Co降低過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線左移，Ms點降低。第四十一頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖其中第四十一頁a.碳化物形成元素

主要有Cr、Mo、W、V、Ti等，溶入奧氏體中除了不同程度降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變元素都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，并使Ms點下降。其中有些合金元素升高珠光體轉(zhuǎn)變溫度范圍，降低貝氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍，使珠光體、貝氏體兩種轉(zhuǎn)變的溫度范圍相互分離，形成兩個“鼻子”，中間出現(xiàn)一個奧氏體穩(wěn)定區(qū)。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第四十二頁，共72頁a.碳化物形成元素第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)110102103104105800600400200時間τ/s溫度t/℃——

2.2%Cr；——

4.2%Cr；——

8.2%Cr第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖Cr對0.5%C鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響第四十三頁，共72頁110第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖b.非碳化物形成元素和弱碳化物形成元素

主要有Ni、Mn、Si、Cu、B等，只是不同程度降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的速度，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移，但不改變其形狀。第四十四頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖b.非碳化物形第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

合金元素只有溶入奧氏體才能對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)生重要影響，如碳化物形成元素未能溶入奧氏體，不但不會增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，反而由于存在未溶碳化物而起到非均勻晶核的作用，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線左移。

如果鋼中同時含有幾種合金元素，其綜合作用要比單一合金元素的作用復(fù)雜。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)第四十五頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖合第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第四十六頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖第四十六頁，共72第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖CVMoCrSiWCoNiAlCoCMnCrVNiMoWCu…A3Ms時間溫度A1AlCoCoBCVMoWCrMnSiNiMnSiAlBMoVWCrMnSiNiNiMnCuCrMoWVMnNiSiCrMoWCSiNiMnBCu

碳及合金元素對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響概括示意圖如右。第四十七頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖CVMoCr第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、奧氏體狀態(tài)的影響

奧氏體晶粒大?。簥W氏體晶粒細(xì)小→晶界總面積↑→有利于新相的形核和原子的擴(kuò)散→有利于先共析轉(zhuǎn)變和珠光體轉(zhuǎn)變→使珠光體轉(zhuǎn)變曲線左移；奧氏體晶粒度對貝氏體轉(zhuǎn)變影響不大；奧氏體晶粒粗大→加快馬氏體轉(zhuǎn)變→Ms點↑

。第四十八頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖3、奧氏體狀態(tài)的影第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

奧氏體的均勻度對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的位置也有影響。奧氏體成分越均勻→奧氏體的穩(wěn)定性↑→新相的形核和長大過程所需要的時間↑→過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移。4、原始組織的影響第四十九頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖奧第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖

奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，則形成的奧氏體晶粒越粗大，奧氏體的成分也就越均勻，從而增加奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線右移。反之，奧氏體化溫度越低，保溫時間越短，則形成的奧氏體晶粒越細(xì)小，未溶第二相顆粒越多，從而降低奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線左移。第五十頁，共72頁第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖奧

形變會細(xì)化奧氏體晶粒，或增加奧氏體的亞結(jié)構(gòu)，因此，奧氏體在高溫和低溫進(jìn)行變形也會顯著影響珠光體轉(zhuǎn)變速度，一般說來，形變量越大，奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變速度越快，使珠光體轉(zhuǎn)變曲線左移。第一節(jié)過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線——TTT圖5、形變的影響第五十一頁，共72頁形變會細(xì)化奧氏體晶粒，或增加奧氏體的亞結(jié)構(gòu)，第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖第五十二頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖第五十二頁，共72第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線反映過冷奧氏體在等溫條件下的轉(zhuǎn)變規(guī)律，可以用來指導(dǎo)等溫淬火、等溫退火等熱處理工藝的制訂。但是實際的熱處理常常是在連續(xù)冷卻條件下進(jìn)行的，其轉(zhuǎn)變規(guī)律往往與等溫轉(zhuǎn)變相差很大，它是在一個溫度范圍內(nèi)發(fā)生的轉(zhuǎn)變，往往是幾種轉(zhuǎn)變相重疊，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物往往是不均勻的混合組織。第五十三頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（CCT圖）反映過冷奧氏體在連續(xù)冷卻條件下的轉(zhuǎn)變規(guī)律，是分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能的依據(jù)，也是制訂熱處理工藝的重要參考資料。第五十四頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖過CCT圖——ContinuousCoolingTransformationdiagram第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖70060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγ第五十五頁，共72頁CCT圖——ContinuousCoolingTrans第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖一、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線的建立實驗方法：通常采用膨脹法（用快速膨脹儀測量相變時比容的變化）、金相法和熱分析法來測定過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（CCT圖）。利用快速膨脹儀測試的試樣尺寸為φ3×10mm，上面點焊有0.1mm的Pt-PtRh溫差電偶且與溫度-時間記錄儀相連接，以記錄熱分析數(shù)據(jù)。第五十六頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖一、過冷奧氏體連續(xù)第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖

將試樣在真空下感應(yīng)加熱至奧氏體化并保溫，在程序控制冷卻條件下連續(xù)冷卻，從不同冷卻速度下試樣的膨脹變化曲線確定相變的開始點（轉(zhuǎn)變量1%）、終了點（轉(zhuǎn)變量99%）所對應(yīng)的溫度和時間，將測得的數(shù)據(jù)標(biāo)在溫度-時間坐標(biāo)中，連接有意義的點，便得到過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線。為了提高測量精度，常配合使用金相法和熱分析法。第五十七頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖將第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖二、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線分析

共析鋼的過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線最簡單，它只有珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)和馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，說明共析鋼在連續(xù)冷卻過程中不會發(fā)生貝氏體相變。第五十八頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖二、過冷奧氏體連續(xù)第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線——CCT圖70060050040030020010000.1110102103104105時間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖A1Msγ→PPγv1v2v3vcvc’開始

終了

中止

左邊為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始線；右邊為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變終了線；下面連線為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變中止線。Ms和冷速線vc’以下為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)由三條曲線構(gòu)成：第五十九頁，共72頁第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變