奧氏體在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變課件

4.2

奧氏體在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變1一、奧氏體在不同冷卻方式下的轉(zhuǎn)變二、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖(TTT或C曲線)三、過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)及其性能四、影響C曲線位置和形狀的因素五、C曲線的意義和應(yīng)用六、共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變CCT曲線簡(jiǎn)介4.2

奧氏體在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變2一、奧氏體在不同冷卻方式下的轉(zhuǎn)變（一）極其緩慢冷卻轉(zhuǎn)變按Fe－Fe3C平衡相圖進(jìn)行平衡轉(zhuǎn)變。共析鋼平衡組織為：

P亞共析鋼平衡組織為：

F+P過(guò)共析鋼平衡組織為：

P+Fe3CⅡ（二）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變奧氏體在一定冷速下進(jìn)行的轉(zhuǎn)變。冷速不同，得到的組織也不同，最終性能也不同。（三）等溫冷卻轉(zhuǎn)變3將A迅速過(guò)冷到A1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，使過(guò)冷奧氏體在恒溫下完成轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。過(guò)冷奧氏體——在A1以下存在的尚未發(fā)生轉(zhuǎn)變的A。（一）C曲線的測(cè)定以共析鋼為例，采用金相法測(cè)定。制樣：把鋼材制成Φ15×1.5mm的圓片試樣（鉆小孔，便于提取），分成若干組。奧氏體化：取一組試樣，在鹽爐內(nèi)加熱使之完全A化。等溫：將A化后的試樣快速投入A1

以下某一溫 度的浴爐中進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。4二、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖(TTT或C曲線)4.

記時(shí)：每隔一定時(shí)間取出一個(gè)試樣，進(jìn)行高溫金相組織觀察。記錄開(kāi)始轉(zhuǎn)變時(shí)間和轉(zhuǎn)變終了時(shí)間。將其余各組試樣，用上述方法分別測(cè)出不同等溫條件下

A轉(zhuǎn)變開(kāi)始和終了時(shí)間，最后將所有轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間點(diǎn)和終了時(shí)間點(diǎn)標(biāo)在溫度—時(shí)間

(對(duì)數(shù))坐標(biāo)上，并分別連接起來(lái)，即得C曲線。Tt共析碳鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖建立t2tnt15（二）圖形分析線、區(qū)說(shuō)明（5線、6區(qū)）“孕育期”即轉(zhuǎn)變開(kāi)始線

與縱坐標(biāo)軸之間的距離?！氨羌狻碧幾疃?，既過(guò)冷A最易發(fā)生轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物P、S、T、B下B上、M、A′6C曲線區(qū)域、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及其性能M轉(zhuǎn)變P轉(zhuǎn)變B轉(zhuǎn)變過(guò)冷A轉(zhuǎn)變終了線過(guò)冷A轉(zhuǎn)變開(kāi)始線相變線M轉(zhuǎn)變開(kāi)始線M轉(zhuǎn)變終了線硬

塑度

性強(qiáng)

韌度

性增

下加

降

性能

P

5

～25HRC25～35HRC3

5

～40HRC上B

40

～50HRC下B

50

～60HRCM+A′60

～65HRC7三、過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形態(tài)及其性能（一）珠光體轉(zhuǎn)變(A1～550℃)1、珠光體的組織形態(tài)及性能P——F與Fe3C片層相間排列的機(jī)械混合物，呈“貝殼狀”根據(jù)片層厚度不同，可分以下三種：索氏體（S）屈氏體（T）珠光體（P）8溫度/℃層片間距A相變

HRC性能1A

~600A→P（珠光體）0.6～0.8μm500×分清10～20隨片間距減小，強(qiáng)度、塑性韌性升高650~600A→S（索氏體）0.25μm1000×分清20～30600~550A→T（屈氏體）0.1μm

5000×分清30～40珠光體轉(zhuǎn)變的類型、特征及性能9AFe3CAFe3C

α全擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變——通過(guò)Fe、C原子的擴(kuò)散和A晶格的改組來(lái)實(shí)現(xiàn)。2、珠光體的轉(zhuǎn)變過(guò)程通過(guò)形核 長(zhǎng)大來(lái)實(shí)現(xiàn)APFe3C

α10（二）

貝氏體轉(zhuǎn)變——550℃~Ms（230℃）半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變——碳原子擴(kuò)散，鐵原子不擴(kuò)散。1.

上貝氏體A→B上(550℃~350℃)，光鏡下呈羽毛狀。電鏡下可看到

Fe3C以不連續(xù)的短桿狀分布于許多平行而密集的F

條之間。塑變抗力低易發(fā)生脆斷，故其強(qiáng)度和韌性較差，工業(yè)上不應(yīng)用。HRC=40～45B上顯微組織光鏡照片11B上轉(zhuǎn)變過(guò)程示意圖A晶界αα12Fe3Cαα3Fe

C上BB下顯微組織光鏡照片A→B下[350℃~Ms（230℃）]，光鏡下呈黑色針狀。

F針是過(guò)飽和的——固溶強(qiáng)化。電鏡下Fe3C呈細(xì)短條狀，沿著與的長(zhǎng)軸相夾的方向分列成排，均勻分布在呈55～65°角的F針內(nèi)——彌散強(qiáng)化。2.

下貝氏體強(qiáng)韌性好，硬度

為50～60HRC，是工業(yè)生產(chǎn)上追

求的組織?？刹?/p>

用等溫淬火得到。B下黑色針狀

A′

白色塊狀

M

灰色針狀13B下轉(zhuǎn)變過(guò)程示意圖αα碳化物α碳化物α碳化物下B14馬氏體：C在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體，用M表示。無(wú)擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變：僅發(fā)生Fe的晶格改組（面心立方→體心正方）M的晶體結(jié)構(gòu)：體心正方晶格（a＝b≠c）。M的組織形態(tài)：主要有兩種類型：板條M（低碳M、位錯(cuò)M）片狀M（高碳M、孿晶M

）M形態(tài)主要取決于高溫A中的含碳量。即：

WC%↑，淬火后組織中的M片↑，而M板條↓。當(dāng)WC>1.0%的鋼淬火后組織幾乎全是M片，當(dāng)WC<0.2%時(shí)幾乎全是M板條。15（三）馬氏體轉(zhuǎn)變（Ms點(diǎn)以下）片狀M（高碳M、孿晶M）板條M（低碳M、位錯(cuò)M）16A′17片狀M其強(qiáng)度、硬度取決定于M中的含碳量。Wc％增加，硬度升高。2.

性能：主要特點(diǎn)：高硬度18強(qiáng)度、硬度19

過(guò)飽和的碳引起晶格畸變固溶強(qiáng)化

轉(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生大量的晶體缺陷（位錯(cuò)、孿晶等），引起組織細(xì)化

過(guò)飽和的碳以彌散、細(xì)小碳化物的形式析出細(xì)晶強(qiáng)化彌散強(qiáng)化主要取決于碳在M中的過(guò)飽和度和M的亞結(jié)構(gòu)形式。高碳M的硬度高，塑、韌性很差；板條M強(qiáng)韌性好。高碳片狀M的塑、韌性均很差的主要原因：碳在M中過(guò)飽和程度大，晶格畸變嚴(yán)重，殘余 應(yīng)力大；片狀M內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。低碳板條M的塑、韌性相當(dāng)好的主要原因：碳在M中過(guò)飽和程度小，晶格畸變輕微，殘余應(yīng)力小；板條M內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是位錯(cuò)。塑性、韌性20（3）在不斷降溫的條件下形成降溫中斷M轉(zhuǎn)變停止。3. M轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)非擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變僅發(fā)生鐵的晶格改組而沒(méi)有成分的變化。需要很大的過(guò)冷度（△T=T0-Tn）形成M的冷卻速度必須大于臨界冷卻速度Vk（Vc

>Vk）。金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度Tn總是低于平衡結(jié)晶溫度T0，這一現(xiàn)

象稱為過(guò)冷現(xiàn)象，T0與Tn的差值△T稱為過(guò)冷度，。轉(zhuǎn)變速度極快。

瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大。轉(zhuǎn)變不完全，存在一定量的殘余奧氏體。A中的C%↑則MS、Mf

↓，殘余A含量↑。產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力。21奧氏體的碳含量對(duì)殘余奧氏體量的影響22奧氏體的碳含量對(duì)M轉(zhuǎn)變溫度的影響Ms7006005004003002001000－100－2000 0.2

0.4

0.6 0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0Wc(%)溫度/℃Mf234.

冷處理A′會(huì)降低淬火鋼的硬度和耐磨性，而且在使用過(guò)程中或長(zhǎng)期存放時(shí)，A′會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起鋼件尺寸精度的變化。冷處理在淬火后立即進(jìn)行，他是淬火的繼續(xù)。處

理溫度根據(jù)鋼的Mf點(diǎn)決定，通常在-50℃~-80℃。241.

碳含量的影響四、影響C曲線位置和形狀的因素碳鋼C曲線的比較與共析鋼相比：亞（過(guò)）共析鋼的C曲線左移；各多一條過(guò)冷A先共析相（F或Fe3CⅡ）轉(zhuǎn)變線。亞（過(guò)）共析鋼的Ms、Mf

線上（下）移。25A中含Co或WAl

>2.5%時(shí)，C曲線向左移；其它溶入A的合金元素均會(huì)使C曲線右移。碳化物形成元素如Cr、W、Mo、V等存在使C曲線形狀變化，變成兩拐彎（如圖5-16）。2.

合金元素的影響時(shí)間/s110102200400600800溫度/℃時(shí)間/s0.5％2C.2％Cr時(shí)間/s110102200400600800溫度/℃26時(shí)間/s0.5％C4.2％Cr（P101圖5-16）鉻對(duì)C曲線的影響Cr%↑，C曲線的形狀發(fā)生改變；使C曲線在鼻子處分開(kāi)，形成（過(guò)冷A

→P和過(guò)冷A

→B）兩個(gè)C曲線。3.

加熱溫度與保溫時(shí)間加熱溫度↑、保溫時(shí)間↑加熱溫度↑保溫時(shí)間↑原因：C曲線右移轉(zhuǎn)變時(shí)形核率↓A穩(wěn)定性↑A成分均勻↑未溶碳化物↓A晶粒尺寸↑晶界面積↓→C曲線右移27五、C曲線的意義和應(yīng)28用（一）意義1.反映了過(guò)冷度（ΔT）與過(guò)冷A轉(zhuǎn)變速度的關(guān)系。2.反映了過(guò)冷A在不同

ΔT下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。（二）應(yīng)用1.在轉(zhuǎn)變圖上估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物→退火→正火→淬火→淬火CCT曲線位于TTT的右下方；CCT曲線中沒(méi)有A→B

轉(zhuǎn)變292.

馬氏體淬火臨界冷卻速度VKV實(shí)>VK（M）V實(shí)<VK（M+T）淬火臨界冷卻速度:Vk

′—獲得完全M組織的最小冷卻速度或與轉(zhuǎn)變開(kāi)始線相切的冷卻速度

tm—C曲線鼻尖處溫度τm—C曲線鼻尖處時(shí)間例如：T8鋼加熱后水冷：V實(shí)>Vk

′

→M油冷：V實(shí)<Vk

′

→M+Ttmτm303.確定工藝參數(shù)等溫退火等溫淬火t0分級(jí)淬火τs

τs

τf

τs4.

確