第十章:钢的过冷奥氏体转变图 本章重点:“TIT”图和“CCT”图分析,“TTT”图的类型以及影响“TTT”图 的因素 本章难点:影响“TTT”图的因素 10-1过冷奥氏体等温转变冷却图 过冷奥氏体等温转变图TTT图或C曲线是获得等温转变组织的主要依据, 是等温淬火获得马氏体组织或贝氏体组织的主要依 据 、过冷奥氏体等温转变图的建立 膨胀法、磁性法、电阻法、热分析法、金相法 二、奥氏体等温转变图的基本类型 奥氏体等温转变图的形状象英文字母C,因此称 “C”曲线或“TTT图。其形状见右图。“C”曲线有三个 转变区(即珠光体、贝氏体和马氏体转变区);五条线(即 A1、第一条“C”曲线、第二条“C”曲线、M和M)。A1 共析钢C”曲线 线以上奥氏体稳定存在;以下奥氏体变成亚稳定存在的过冷奥氏体。第一条C” 曲线为奥氏体转变(P、B)开始线,第二条“C”曲线为奥氏体转变(P、B)终了线 M为马氏体转变开始线,M为马氏体转变终了线。“C”曲线类型线共六种,它 们分别为: 1单一的“C”形曲线(B、P区重合)碳钢(亚共析钢、共析钢及过共析钢)、含 Si、Ni、Cu、Co钢等。 2双“C”形曲线:加入使珠光体转变温度范围上升的Cr、Mo、W、V等合金元 素,或加入使贝氏体转变温度下降的合金元素。随着合金元素的增加,珠光体和 贝氏体转变“C曲线逐渐分离。并且使珠光体转变速度减慢,对贝氏体转变速度 影响较小,见图1。 3双“C”形曲线:加入使珠光体转变温度范围上升的Cr、Mo、W、V等合金元 素,或加入使贝氏体转变温度下降的合金元素。随着合金元素的增加,珠 光体和贝氏体转变“℃曲线逐渐分离。并且使贝氏体转变速度减慢,对珠光体转 变速度影响较小,见图2 合金元素的加入,使B、P转变的“C”曲线分离,分别使B、P转变的最小孕 B M 时间 时间 图2
第十章：钢的过冷奥氏体转变图 本章重点：“TTT”图和“CCT”图分析，“TTT”图的类型以及影响“TTT”图 的因素。 本章难点：影响“TTT”图的因素。 §10-1 过冷奥氏体等温转变冷却图 过冷奥氏体等温转变图 TTT 图或 C 曲线是获得等温转变组织的主要依据， 是等温淬火获得马氏体组织或贝氏体组织的主要依 据。 一、过冷奥氏体等温转变图的建立 膨胀法、磁性法、电阻法、热分析法、金相法。 二、奥氏体等温转变图的基本类型 奥氏体等温转变图的形状象英文字母 C，因此称 “C”曲线或“TTT”图。其形状见右图。“C”曲线有三个 转变区(即珠光体、贝氏体和马氏体转变区)；五条线(即 A1、第一条“C”曲线、第二条“C”曲线、Ms 和 Mf)。A1 线以上奥氏体稳定存在；以下奥氏体变成亚稳定存在的过冷奥氏体。第一条“C” 曲线为奥氏体转变(P、B)开始线，第二条“C”曲线为奥氏体转变(P、B)终了线； Ms 为马氏体转变开始线，Mf 为马氏体转变终了线。“C”曲线类型线共六种，它 们分别为： 1.单一的“C”形曲线(B、P 区重合)：碳钢(亚共析钢、共析钢及过共析钢)、含 Si、Ni、Cu、Co 钢等。 2.双“C”形曲线：加入使珠光体转变温度范围上升的 Cr、Mo、W、V 等合金元 素，或加入使贝氏体转变温度下降的合金元素。随着合金元素的增加，珠光体和 贝氏体转变“C”曲线逐渐分离。并且使珠光体转变速度减慢，对贝氏体转变速度 影响较小，见图 1。 3.双“C”形曲线：加入使珠光体转变温度范围上升的 Cr、Mo、W、V 等合金元 素，或加入使贝氏体转变温度下降的合金元素。随着合金元素的增加，珠 光体和贝氏体转变“C”曲线逐渐分离。并且使贝氏体转变速度减慢，对珠光体转 变速度影响较小，见图 2。 合金元素的加入，使 B、P 转变的“C”曲线分离，分别使 B、P 转变的最小孕 P B M 时间 P 温度 B M 时间 温度 图 1 图 2 共析钢“C”曲线 A→M A→P A→B Ms A1 Mf
育期变长 4只有贝氏体转变的“C”曲线:合金元素Mn、Cr、Ni、W、Mo的加入,使扩散 型的珠光体相变受到极大阻碍。(贝氏体钢18Cr2Ni4WA、18 Cranie4MoA) 5只有珠光体转变的“C”曲线:在中碳高Cr钢3Cr13、3Cr13Si以及4Cr13等钢 中出现 6在马氏体转变的M点以上整个温度区间不出现“C”曲线:这类钢通常为奥氏 体钢,高温下稳定的奥氏体组织能全部过冷至室温。也可能有过剩碳化物的高温 析出。 三、影响因素 1化学成分 (1)C%影响 随着奥氏体C%增加,过冷奥氏体稳定性提髙,“C”曲线右移;当C%增加 到共析成分,过冷奥氏体稳定性最高。随着C%进一步增加,奥氏体稳定降低, “C”曲线反而左移。同时C%越高,Ms点越低。 非共析钢由于有先析相析出,使奥氏体转变为珠光体的形核部位增加,过冷 奥氏体稳定性降低,珠光体转变的孕育期减小,“C”曲线左移。 亚共析钢完全奥氏体化后随着C%増加,先析铁素体形核率下降导致先析铁 素体含量降低,过冷奥氏体转变为珠光体的形核部位降低,过冷奥氏体稳定性提 高,珠光体转变孕育期增加,“C”曲线右移。过共析钢完全奥氏体化后随着C% 增加,先析渗碳体形核率升髙导致先析渗碳体含量增加,过冷奥氏体转变为珠光 体的形核部位增加,过冷奥氏体稳定性降低,珠光体转变孕育期减少,“C”曲 线左移 (2)合金元素影响 合金元素只有溶入到奥氏体中,才能对过冷奥氏体转变产生重要影响。总体 上讲,除Co、Al外,所有合金元素都增大过冷奥氏体稳定性,使“C”曲线右 移 非碳化物形成元素如Ni、Si、Cu等和弱碳化物形成元素如Mn只改变“C” 曲线位置;碳化物形成元素如Cr、Mo、V、W、T等既使“C”曲线右移,又使 其形状分成上下两部分 2奧氏体晶粒尺寸:奥氏体晶粒与奥氏体化条件有关,加热温度高保温时间长, 奥氏体晶粒粗大,成分均匀性提高,奥氏体稳定性增加,“C”曲线右移。反之 C”曲线左移 3.原始组织:钢的原始组织越细小,单位体积内晶界越多,过冷奥氏体转变的形 核率越高,同时原始组织越细小有利于C原子扩散,奥氏体形成时达到均匀化 时间短,相对长大时间长,相同条件下易使奥氏体长大并且均匀性提高,“C” 曲线右移
育期变长。 4.只有贝氏体转变的“C”曲线：合金元素 Mn、Cr、Ni、W、Mo 的加入，使扩散 型的珠光体相变受到极大阻碍。(贝氏体钢 18Cr2Ni4WA、18Cr2Ni4MoA) 5.只有珠光体转变的“C”曲线：在中碳高 Cr 钢 3Cr13、3Cr13Si 以及 4Cr13 等钢 中出现。 6.在马氏体转变的 Ms 点以上整个温度区间不出现“C”曲线：这类钢通常为奥氏 体钢，高温下稳定的奥氏体组织能全部过冷至室温。也可能有过剩碳化物的高温 析出。 三、影响因素 1.化学成分： (1)C%影响 随着奥氏体 C%增加，过冷奥氏体稳定性提高，“C”曲线右移；当 C%增加 到共析成分，过冷奥氏体稳定性最高。随着 C%进一步增加，奥氏体稳定降低， “C”曲线反而左移。同时 C%越高，Ms 点越低。 非共析钢由于有先析相析出，使奥氏体转变为珠光体的形核部位增加，过冷 奥氏体稳定性降低，珠光体转变的孕育期减小，“C”曲线左移。 亚共析钢完全奥氏体化后随着 C%增加，先析铁素体形核率下降导致先析铁 素体含量降低，过冷奥氏体转变为珠光体的形核部位降低，过冷奥氏体稳定性提 高，珠光体转变孕育期增加，“C”曲线右移。过共析钢完全奥氏体化后随着 C% 增加，先析渗碳体形核率升高导致先析渗碳体含量增加，过冷奥氏体转变为珠光 体的形核部位增加，过冷奥氏体稳定性降低，珠光体转变孕育期减少，“C”曲 线左移。 (2)合金元素影响 合金元素只有溶入到奥氏体中，才能对过冷奥氏体转变产生重要影响。总体 上讲，除 Co、Al 外，所有合金元素都增大过冷奥氏体稳定性，使“C”曲线右 移。 非碳化物形成元素如 Ni、Si、Cu 等和弱碳化物形成元素如 Mn 只改变“C” 曲线位置；碳化物形成元素如 Cr、Mo、V、W、Ti 等既使“C”曲线右移，又使 其形状分成上下两部分。 2.奥氏体晶粒尺寸：奥氏体晶粒与奥氏体化条件有关，加热温度高保温时间长， 奥氏体晶粒粗大，成分均匀性提高，奥氏体稳定性增加，“C”曲线右移。反之 “C”曲线左移。 3.原始组织：钢的原始组织越细小，单位体积内晶界越多，过冷奥氏体转变的形 核率越高，同时原始组织越细小有利于 C 原子扩散，奥氏体形成时达到均匀化 时间短，相对长大时间长，相同条件下易使奥氏体长大并且均匀性提高，“C” 曲线右移
4变形:奥氏体比容最小,马氏体比容最大,奥氏体转变时体积膨胀,施加拉应 力加速其转变,使“C”曲线左移,施加压应力不利其转变,使“C”曲线右移 对奥氏体施以适当的塑性变形,使缺陷密度增加(加速原子扩散)或析出碳化 物(奥氏体中C%降低,降低过冷奥氏体稳定性,使“C”曲线左移。 §10-2过冷奥氏体连续转变冷却图 、过冷奥氏体连续转变图的建立 综合应用热分析法、金相法和膨胀法
4.变形：奥氏体比容最小，马氏体比容最大，奥氏体转变时体积膨胀，施加拉应 力加速其转变，使“C”曲线左移，施加压应力不利其转变，使“C”曲线右移。 对奥氏体施以适当的塑性变形，使缺陷密度增加(加速原子扩散)或析出碳化 物(奥氏体中 C%降低)，降低过冷奥氏体稳定性，使“C”曲线左移。 §10-2 过冷奥氏体连续转变冷却图 一、过冷奥氏体连续转变图的建立 综合应用热分析法、金相法和膨胀法