鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖

鋼的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖6.1.1IT圖的建立

共析鋼等溫轉(zhuǎn)變C曲線A→PA→BA過冷轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變開始線PBM6.1IT圖IT圖的測定常采用金相法、磁性法、膨脹法等。第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天將試樣加熱奧氏體化后，迅速轉(zhuǎn)入給定溫度的等溫浴爐中，分別停留不同時間(如t1，t2，t3，…)，隨即迅速淬入鹽水中。以出現(xiàn)1％轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的等溫時間作為轉(zhuǎn)變開始點，以得到95％轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的等溫時間作為轉(zhuǎn)變終了點。試樣的處理方法（1）金相法利用金相顯微鏡直接觀察組織的變化來確定過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的起止時間。6.1.1IT圖的建立第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天（2）膨脹法采用熱膨脹儀，利用鋼在相變時發(fā)生的比容變化來測定過冷奧氏體在等溫過程中轉(zhuǎn)變的起止時間。將A1(或A3)至Ms點的溫度范圍劃分成一定數(shù)量的等溫溫度間隔，每一等溫溫度使用一個試樣。測定時，將試樣加熱奧氏體化，隨后迅速轉(zhuǎn)入預先控制好的等溫爐中，作等溫停留，由膨脹儀自動記錄出等溫轉(zhuǎn)變時所引起的膨脹效應與時間的關系曲線。最后將所得到的一系列膨脹—時間曲線加以整理便可繪制出等溫轉(zhuǎn)變圖。冷卻收縮孕育期轉(zhuǎn)變過程轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變結束第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天（3）磁性法利用奧氏體為順磁性，而其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵磁性的特性，通過過冷奧氏體在居里點以下等溫或降溫過程中引起由順磁性到鐵磁性的變化來確定轉(zhuǎn)變的起止時間以及轉(zhuǎn)變量與時間的關系。優(yōu)點：試樣少、測試時間短和易于確定各轉(zhuǎn)變產(chǎn)物達到一定百分數(shù)時所需的時間。缺點：不能測出過共析鋼的先共析產(chǎn)物的析出線和亞共析鋼珠光體轉(zhuǎn)變的開始線。原因—滲碳體的居里點為230oC，在高于該溫度析出時無磁性表現(xiàn)；而鐵素體與珠光體都具有鐵磁性，使兩者在轉(zhuǎn)變過程中無法區(qū)分。第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天6.1.2影響IT圖的因素（一）碳的影響

亞共析碳鋼的C曲線隨著碳含量的增加向右移；過共析碳鋼的C曲線，隨著碳含量的增加向左移。在碳鋼中以共析鋼的過冷奧氏體最為穩(wěn)定，亦即其C曲線處于最右的位置。P偽P偽A→BA→BA→BF+PFe3C+PP第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天7(1)非(或弱)碳化物形成元素(如Co、Ni、Mn、Si、Cu、B）除Co外，上述元素均不同程度地同時降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的速度，使C曲線右移，但不改變C曲線的形狀。（二）合金元素6.1.2影響IT圖的因素(2)碳化物形成元素(如Cr、Mo、W、V、Ti)

降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變速度，同時使珠光體轉(zhuǎn)變C曲線移向高溫和貝氏體轉(zhuǎn)變C曲線移向低溫。當鋼中合金元素含量較高時，將出現(xiàn)雙C曲線的特征。第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天Co對高碳鋼IT圖的影響(a)轉(zhuǎn)變開始線(b)轉(zhuǎn)變終了線Co的影響。Co溶入奧氏體，使等溫轉(zhuǎn)變的開始線和終了線左移，即縮短孕育期，但不改變C曲線的形狀。6.1.2影響IT圖的因素第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天Ni的影響。Ni不改變C曲線的形狀，但能顯著提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，延長孕育期，并使鼻子略向下移。隨C和Ni含量的增加，C曲線的位置右移，即孕育期增長。Ni對中、高碳鋼IT圖的影響(a)含0.56%C(b)含1.0%C6.1.2影響IT圖的因素第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天Mn對高碳鋼IT圖的影響Mn的影響。作用與Ni相似，使C曲線右移但不改變其形狀。Mn使C曲線右移的作用大于Ni。6.1.2影響IT圖的因素第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天Cr對中、高碳鋼IT圖的影響(a)含0.5%C(b)含1.0%CCr的影響。Cr顯著提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使轉(zhuǎn)變孕育期延長；鉻含量超過3％，兩曲線完全分離；鉻對貝氏體轉(zhuǎn)變的推遲作用大于對珠光體轉(zhuǎn)變的推遲作用。當Cr含量相近時，碳含量高的其孕育期將更長一些。

第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天Mo對共析鋼IT圖的影響曲線1～5Mo含量增加Mo的影響。Mo對珠光體轉(zhuǎn)變有強烈的抑制作用，但對貝氏體轉(zhuǎn)變則影響不顯著。Mo對非共析鋼先共析產(chǎn)物(鐵素體或滲碳體)析出的速度也有抑制作用。W的影響與Mo相似。但只有當W量較多時(＞1.0％)才能使珠光體和貝氏體的轉(zhuǎn)變曲線明顯分離。第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天B的影響。鋼中加入微量的硼（0.001～0.005%）就能顯著提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性。超過0.007%后便會生成低熔點共晶組織，引起鋼的熱脆性。第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天合金元素對IT圖的影響第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天鋼奧氏體化時，奧氏體成分愈均勻，則奧氏體轉(zhuǎn)變的形核率就愈低，即過冷奧氏體的穩(wěn)定性愈大，使C曲線愈趨向右移。加熱溫度偏低，保溫時間不足，所獲得的奧氏體成分不均勻，有較多量未溶解的第二相存在，將促進過冷奧氏體的分解，使C曲線左移。（三）奧氏體化條件（四）塑性變形無論在高溫(指奧氏體穩(wěn)定區(qū))還是低溫(指奧氏體亞穩(wěn)定區(qū))下對奧氏體進行塑性形變，由于形變可促使碳和鐵原子的擴散，因而將加速珠光體的轉(zhuǎn)變，使形成珠光體的孕育期縮短；對貝氏體轉(zhuǎn)變的影響表現(xiàn)為高溫(奧氏體穩(wěn)定區(qū))塑性形變對之有減緩作用，使形成貝氏體孕育期延長；而低溫(奧氏體亞穩(wěn)區(qū))塑性形變對之有加速作用，則孕育期縮短。第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天(1)珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線部分重疊碳鋼或含非(或弱)碳化物形成元素的低合金鋼，如鈷鋼、鎳鋼或錳含量較低的錳鋼。(2)珠光體轉(zhuǎn)變曲線與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分離，珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期比貝氏體轉(zhuǎn)變的短碳含量較高的合金鋼，如Crl2MnV鋼。IT圖的基本類型6.1.3IT圖的基本類型第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天(3)珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分離，珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期比貝氏體轉(zhuǎn)變的長含有Cr、Mo、W、V等強碳化物形成元素的鋼，如40CrNiMoA鋼。(4)只呈現(xiàn)珠光體轉(zhuǎn)變曲線碳和強碳化物形成元素含量較高的鋼，如不銹鋼3Crl3、4Crl3和工具鋼Crl2。IT圖的基本類型6.1.3IT圖的基本類型第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天(5)只呈現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變曲線Ni含量較多的低、中碳鉻鎳鉬鋼或鉻鎳鎢鋼，如18Cr2Ni4WA鋼。(6)只析出碳化物，而無任何其它相變奧氏體鋼，如4Crl4Nil4W2Mo。IT圖的基本類型6.1.3IT圖的基本類型第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天金相－硬度法測定CT圖的原理6.2.1CT圖的建立6.2CT圖1.金相－硬度法將一組被測鋼的試樣(通常Ф15×3mm)加熱至奧氏體化溫度并保溫后，自奧氏體狀態(tài)以一定速度冷至指定的溫度T1、T2、T3…后計時，立即淬入水中，將所對應溫度的組織狀態(tài)固定到室溫。第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2.端淬法

端淬法是將試樣進行奧氏體化，隨后從爐中取出并立即在其末端噴水冷卻，測出沿試樣長度上各點冷速，得到各冷卻速度下轉(zhuǎn)變開始點及終了點的方法。

6.2.1CT圖的建立

端淬試驗時，試樣各橫截面的冷卻速度基本上是恒定的。而距端面不同距離的橫截面的冷卻速度是不同的，距水冷端越近，冷卻速度越大，反之則越小。并且冷卻速度是連續(xù)變化的。于是在一個端淬試樣上有著各種不同恒速冷卻的部位。第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

測試步驟：測定各部位的冷卻速度先將一標準試樣(Ф25×100mm)的圓周上沿長度方向每隔一定距離鉆一小孔，每個孔中均焊一熱電偶。將試樣在一定條件下奧氏體化，隨后從爐中取出并立即在其末端噴水冷卻，記錄各熱電偶所反映的冷卻速度曲線。端淬法測定CT圖的原理試樣長度方向上各點的冷卻曲線6.2.1CT圖的建立第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天取一組端淬試樣(圓周表面不鉆小孔)，在同一A化條件下加熱并保溫，然后逐個噴水，每個試樣噴水時間各異(τ1、τ2、τ3…)，達到規(guī)定時間，停止噴水并立即淬入鹽水中，使未轉(zhuǎn)變的過冷A轉(zhuǎn)變成M。觀察各試樣距水冷端同樣位置的金相組織，并測定硬度。從而測出該位置(實質(zhì)是某一冷卻速度)的轉(zhuǎn)變開始點(轉(zhuǎn)變量1%)及終了點(轉(zhuǎn)變量99%)，同時也可以測出各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的百分量。分別將所有經(jīng)不同時間(τ1、τ2、τ3…)試樣上各點在不同溫度下轉(zhuǎn)變的開始點和終了點連接起來，并在其上標注出冷卻曲線，從而繪制出CT圖。6.2.1CT圖的建立第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天端淬法測定CT圖的原理CT圖的建立第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3.膨脹法利用快速膨脹儀將Ф3mm試樣真空感應加熱到奧氏體狀態(tài)，程序控制冷卻速度；從不同冷卻速度的膨脹曲線上的轉(zhuǎn)折點確定轉(zhuǎn)變開始點、轉(zhuǎn)變終了點所對應的溫度和時間。由一個試樣就可得到某一冷卻速度下的各種轉(zhuǎn)變的全部數(shù)據(jù)。如果輔之以電子計算機，精度及測定速度都很高，可以實現(xiàn)全程自動控制。6.2.1CT圖的建立第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

Vc(上)A→M

臨界冷速

Vc'(下)A→P1.五條線(P轉(zhuǎn)變中止線)四個區(qū)2.孕育期3.兩種轉(zhuǎn)變A→MA→P共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時，共析鋼中不會出現(xiàn)貝氏體。這是由于奧氏體碳濃度高，使貝氏體孕育期大大延長，在連續(xù)冷卻時貝氏體轉(zhuǎn)變來不及進行便冷卻到低溫。6.2.2CT圖的分析第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天共析鋼的CCT圖VcVc′Mf

連續(xù)冷卻共析鋼中不會出現(xiàn)貝氏體！第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天0.3%C亞共析鋼的CT圖

六個區(qū)亞共析鋼四種轉(zhuǎn)變↓

A→F,A→PA→B,A→M曲線5和4→F+P曲線3和2→F+P+B+M曲線1→MMs線右端下降，這是由于先共析鐵素體的析出和貝氏體的轉(zhuǎn)變使周圍奧氏體富碳所致。F+PF+P＋B＋MM連續(xù)冷卻含碳量低的亞共析鋼不能得到全P偽6.2.2CT圖的分析第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

五個區(qū)過共析鋼

(1.03%)三種轉(zhuǎn)變↓

A→Fe3CA→P，A→M曲線1-8→Fe3C+P曲線9→P偽1.03%C過共析鋼的CT圖曲線10→P偽+M+Ar曲線11→M+ArMs線右端升高，這是由于先共析滲碳體的析出或發(fā)生部分珠光體轉(zhuǎn)變使周圍奧氏體貧碳所致。Fe3C+PP偽+M+ArM=ArP偽12834576910116.2.2CT圖的分析連續(xù)冷卻過共析鋼中不會出現(xiàn)貝氏體！第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天CT圖的基本類型A16.2.3CT圖的基本類型第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天6.3.1IT圖與CT圖的比較IT與CT曲線之間的關系6.3IT圖與CT圖的比較和應用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變比等溫轉(zhuǎn)變的溫度要低，孕育期要長。等溫轉(zhuǎn)變的臨界淬火冷速大于連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的臨界淬火冷速。在共析鋼和過共析鋼中連續(xù)冷卻時不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1.確定淬火臨界冷卻速度等溫轉(zhuǎn)變連續(xù)轉(zhuǎn)變冷速單位：℃/s淬火臨界冷速的確定′6.3.2IT圖與CT圖的應用第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天V1相當于爐冷得到PV2相當于空冷得到SV3相當于油冷得到T和MV4相當于水冷得到