奥氏体在冷却时的转变.

钢在冷却时的组织转变的连续冷却转变过程
钢在冷却时的组织转变是一个非常重要的过程，它决定了钢的力学性
能和使用寿命。

这个过程可以被分为三个阶段：
第一阶段：初次冷却
在初次冷却阶段，钢的组织会发生初步的变化。

当温度降到钢的临界
温度以下时，钢中的所有组织都会开始转变。

这个过程是不可逆的，
一旦开始就不能停止。

第二阶段：持续冷却
在持续冷却阶段，钢的组织会进一步变化。

随着温度的降低，钢中的
残留奥氏体会逐渐转变为贝氏体。

这个过程会在几个小时内完成，然
后钢的组织就会保持不变，直到它被重新加热。

第三阶段：再次加热
在再次加热阶段，钢的组织会重新发生变化。

当温度达到一定程度时，钢中的组织开始再次转变，从贝氏体转变为奥氏体。

这个过程同样是
不可逆的。

以上就是钢在冷却时的组织转变的连续冷却转变过程。

需要注意的是，在这个过程中，钢的组织变化是不可逆的，因此加热和冷却的过程必
须严格控制。

如果温度过高或过低，会导致钢的力学性能和使用寿命
都受到影响。

奥氏体连续冷却转变过程1. 引言在材料科学领域，奥氏体连续冷却转变（Continuous Cooling Transformation，CCT）是一种重要的研究对象。

奥氏体连续冷却转变过程描述了材料在连续冷却条件下从高温相转变为奥氏体相的过程。

本文将对奥氏体连续冷却转变过程进行全面、详细、完整且深入地探讨。

2. 奥氏体和连续冷却转变2.1 奥氏体奥氏体是一种晶体结构，具有面心立方结构。

它是钢铁中最常见的组织之一，具有良好的机械性能和韧性。

奥氏体的形成与冷却速率密切相关。

2.2 连续冷却转变连续冷却转变是指材料在不同冷却速率下的相变过程。

当材料从高温相开始冷却时，其组织结构会发生变化，最终形成奥氏体。

3. 奥氏体连续冷却转变曲线奥氏体连续冷却转变曲线描述了材料从高温相到奥氏体相的转变过程。

该曲线通常由实验得到，可以用于预测和控制材料的组织结构。

3.1 实验方法实验方法包括等温转变试验和连续冷却转变试验。

连续冷却转变试验是通过将材料加热到高温相，然后以不同的冷却速率进行冷却，最后对样品进行金相观察和分析。

3.2 曲线特征奥氏体连续冷却转变曲线通常包括起始转变温度、转变时间和转变曲线形状等特征。

曲线形状可以分为S型曲线、C型曲线和T型曲线等。

4. 奥氏体连续冷却转变机理奥氏体连续冷却转变的机理涉及相变动力学和热力学等方面。

主要机理包括核化、生长和共析等过程。

4.1 核化核化是指相变开始的过程，即奥氏体晶核的形成。

核化速率受到冷却速率和过冷度的影响。

4.2 生长生长是指奥氏体晶核在冷却过程中逐渐长大和扩张的过程。

生长速率与温度和晶体结构有关。

4.3 共析共析是指奥氏体晶体与其他相共同存在的过程。

共析现象与合金元素的含量和相互作用有关。

5. 奥氏体连续冷却转变的应用奥氏体连续冷却转变在材料加工和热处理过程中具有重要的应用价值。

5.1 材料设计通过控制奥氏体连续冷却转变过程，可以设计出具有特定组织结构和性能的材料。

奥氏体化是钢的热处理重要的第一步。

在此基础上，在后续的冷却过程中可以通过控制过冷奥氏体分解，从而获得不同的组织。

钢从奥氏体状态的冷却过程是热处理的关键工序。

在热处理生产中，钢制奥氏体化后通常有两种冷却方式：等温冷却方式和连续冷却方式。

过冷奥氏体——在临界点以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体。

第三章钢在冷却时的转变（过冷奥氏体分解）冷却条件的不同，过冷奥氏体可通过不同机制进行转变而获得完全不同的组织。

三种转变：珠光体、贝氏体、马氏体转变（1）珠光体转变：以缓慢速度冷却时，发生分解的过冷度很小，过冷奥氏体在高温下有足够的时间进行扩散分解，转变为近于平衡的珠光体型的组织。

扩散型相变这种冷却速度相当于炉冷或空冷的冷却方式，热处理生产上成为退火或正火。

（2）贝氏体转变——当冷却速度很快时，可以把奥氏体过冷至较低温度，此时碳原子尚可进行扩散，但铁原子不能进行扩散，奥氏体只能转变为贝氏体。

半扩散型相变（3）马氏体转变——当采用更快的冷却速度时，奥氏体迅速过冷至不能进行扩散分解的低温M S点以下，此时只能得到马氏体。

非扩散型相变。

这种冷却方式相当于水冷方式，生产上叫淬火。

过冷奥氏体分解同样是一个点阵重构和碳的扩散过程，也是一个形核和长大的过程。

§3.1 过冷奥氏体等温转变图§3.2 过冷奥氏体连续冷却转变图及应用§3.1 过冷奥氏体等温转变图一、过冷奥氏体等温转变图的建立将奥氏体迅速冷至临界温度以下的一定温度，并在此温度下进行等温，在等温过程中所发生的相变称为过冷奥氏体等温转变。

测定过冷奥氏体等温转变图的方法有金相法、膨胀法、磁性法、热分析法等。

将若干共析碳钢小试样加热到奥氏体状态，保温一定时间后迅速冷却到A1点以下不同温度，例如700℃、650℃、600℃等，随后在各温度下保温，每经过一定时间取出一个试样立即淬入盐水中，使未转变的奥氏体转变为马氏体。

其中马氏体为白色，分解产物为黑色。

第三节奥氏体在冷却时的转变奥氏体在冷却时发生的组织转变，既可在恒温下进行，也可在连续冷却过程中进行，随着冷却条件的不同，奥氏体可在A1以下不同的温度发生转变，获得不同的组织。

所以，冷却是热处理的关键工序，它决定着钢在热处理后的组织和性能。

在临界转变温度A1以上存在的奥氏体是稳定的，不会发生转变。

但一旦冷却到A1以下，则变得不稳定，冷却时要发生组织转变。

这种在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。

研究过冷奥氏体的冷却转变行为，通常采用两种方法，一种是利用奥氏体等温转变曲线研究奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程，另一种是利用奥氏体连续冷却转变曲线研究奥氏体在不同冷速下的连续冷却中的转变过程。

一、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线这里以金相－硬度法为例，来说明共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线的测定过程。

将共析钢制成圆形薄片试样（Φ10×1.5mm）。

试样被加热到临界点Ac1以上某一温度并保温一段时间，得到均匀的奥氏体组织，然后将试样分别迅速投入到不同温度的盐浴炉中，从放入盐浴中开始计时，每隔一段时间从盐浴中取出一块试样迅速放入水中。

对各试样做金相组织观察和硬度测定就可以得出各等温温度下不同等温时间内奥氏体的转变量，就可以得到一系列的奥氏体等温转变开始点和转变终了点。

若以等温转变温度为纵坐标，转变时间（以对数表示）为横坐标，将所有的转变开始点连接成一条曲线（称为等温转变开始线）；同样，将所有的转变终了点也连成一条曲线（称为等温转变终了线），就可以得到如所示的共析钢过图 3-1共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线图冷奥氏体等温转变曲线。

由于该曲线具有英文字母“C”的形状，故称C曲线，也称TTT（Time Temperature Transformation）曲线。

C曲线上部的水平线A1是奥氏体和珠光体的平衡温度。

下部的两条水平线分别表示奥氏体向马氏体转变的开始温度M s和终了温度M f。

第三章奥⽒体在冷却时的转变第六节钢在冷却时的转变⼀、共析钢的过冷奥⽒体转变由铁碳相图可知，共析钢从奥⽒体状态冷却到临界点A1点以下时将要发⽣珠光体转变。

实际上，迅速冷却到A1点以下温度时，转变并不是⽴即开始的，在A1点以下未转变的奥⽒体称为过冷奥⽒体。

1．过冷奥⽒体转变曲线(1)过冷奥⽒体等温转变曲线图10—38是通过实验测定的共析钢过冷奥⽒体等温转变动⼒学曲线，⼜称过冷奥⽒体等温转变等温图(⼜称TTT图或C曲线)。

图中左边的曲线是转变开始线，右边的曲线是转变完了线。

它的上部向A1线⽆限趋近，它的下部与Ms线相交。

Ms点是奥⽒体开始向马⽒体转变的温度。

由图可以看出，过冷奥⽒体开始转变需要经过⼀段孕育期，在550～500℃等温时孕育期最短，转变最快，称为C曲线的“⿐⼦”。

在⿐温以上的⾼温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期缩短，转变加快；在⿐温以下的中温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期变长，转变变慢。

这是因为共析转变是扩散型相变，转变速率是由相变驱动⼒和扩散系数D两个因素综合决定的(参看第三节)。

过冷奥⽒体在不同的温度区间会发⽣三种不同的转变。

在A1～500~C区间发⽣珠光体转变，转变的产物是珠光体(P)，其硬度值较低，在11～40HRC之间；550~C～Ms点区间发⽣贝⽒体转变，产物是贝⽒体(B)，硬度值较⾼在40～55HRC之间；在Ms点以下将发⽣马⽒体转变，得到马⽒体(M)，马⽒体的硬度很⾼，可达到60HRC以上。

碳素钢的贝⽒体转变温度区间与珠光体、马⽒体转变的温度区间没有严格的界限，相互之间有重叠。

⼀般认为过冷奥⽒体有了1％的转变即为转变的开始，转变已完成99％即为转变完了。

在转变开始线和转变完了线之间，还可以划出转变量为10％、50％、90％等等⼏条⼤体平⾏的曲线(图中以虚线表⽰)。

转变开始线、终⽌线与A。

线、Ms线之间将等温转变图划分成⼏个区域，各个区域表⽰组织状态及转变量与温度和时间之间的关系。

第三章钢的热处理第2节奥氏体转变图第6讲奥氏体连续冷却转变图热处理工艺中，有两种冷却方式：等温转变连续转变将已A 化的钢迅速冷却到A 1点以下某T ，恒温转变将已A 化的钢连续冷却，使其在A 1以下连续转变温度加热保温211 等温转变2连续转变T时间钢热处理时的冷却转变多数是在连续冷却条件下进行的如普通淬火、正火和退火建立连续冷却转变图必要迫切实用过冷奥氏体连续冷却转变图Continuous Cooling Transformation Diagram 简称CCT图CCT图测定困难1)难以维持恒定的冷却速度2) 温度变化快，精确测量温度-时间关系困难测量温度比实际温度滞后3) 转变产物多为混合组织，难以精确测量各相相对分数组织同时存在如：索氏体+马氏体+残余奥氏体等金相硬度法测定连续冷却转变图的原理示意图温度→转变点时间→室温A 1急冷急冷急冷急冷急冷T 1T 2T 3T 4T 5加热获得A恒定连续冷却速度开始转变特征点转变结束特征点共析碳钢的CCT 图时间/s温度/℃冷速1冷速2冷速3冷速4共析碳钢的CCT 图时间/sP sP 转变开始线P fP 转变终了线有珠光体转变区共析钢CCT 图的分析温度/℃多一条珠光体转变中止线Kcc ′–P 转变中止线共析碳钢的CCT 图时间/s共析钢CCT 图的分析温度/℃珠光体(索氏体)转变开始转变中止(暂停)(未转变的部分）开始马氏体转变CCT曲线与C曲线的比较共析碳钢奥氏体连续冷却转变图(实线)与等温转变图(虚线)用等温转变图定性判断连续冷却转变产物由于CCT曲线测定困难许多钢至今没有准确的CCT曲线实际热处理中常参照C曲线来定性估计连续冷却转变过程共析钢奥氏体等温转变图在连续冷却时应用示意图共析钢奥氏体等温转变图在连续冷却时应用示意图v 4 →M +A′v 临→M +A′v 1→P(珠光体)用等温转变图定性判断连续冷却转变产物v 2→S (索氏体)v 3→T (托氏体) + M (马氏体)+A′ (残余奥氏体)临界冷却速度v临=v C=v K奥氏体冷却时,中途不发生转变，而直接转变为马氏体组织的最小冷却速度得到全部马氏体组织(包括残余奥氏体)的最低冷却速度v临→M+A′。