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第六章 过冷奥氏体转变图

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过冷奥氏体等温冷却转变曲线

过冷奥氏体等温冷却转变曲线

过冷奥氏体等温冷却转变曲线概述●冷却是钢热处理时的最关键工序，冷却工艺不同可造成钢的热处理组织和性能有巨大差异，合理制订热处理工艺需要准确的理论依据。

●奥氏体的等温冷却转变曲线是冷却工艺的理论依据。

●实验研究建立奥氏体的等温冷却转变曲线的方法是本学科典型的研究方法之一。

内容1.引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析重点难点1.引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立•3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析目标掌握建立过冷奥氏体等温冷却曲线图的实验方法；掌握过冷奥氏体转变中的相变驱动力及原子扩理解热处理工艺的全过程及关键；能利用过冷奥氏体等温转变曲线分析钢在热处理过程中的各种组织变化。

初步形成实验研究解决具体问题的思维模式，具备一定的实验设计能力。

知识目标能力目标素质目标学情分析●授课对象为大学二年级第一学期或二年级第二学期的工科专业学生。

●学生对奥氏体在温度变化过程中的转变的认识往往还停留在铁碳相图这一阶段。

同时实验条件的不足使得用实验方法建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线只能通过课堂讲授来理解，这对课程学习均产生不利影响。

设计●主要采用讲授法教学，合理引导学生兴趣，提高课堂教学效率，采用线图、表格、金相照片等多种总结手段对比、归纳进行教学。

●精心设计课堂引言，动学生积极性，交代清楚本课堂要讲授和讨论的问题。

●注意讲授法和其他多种教学方法的有机结合。

过冷奥氏体的等温冷却转变曲线热处理的三个步骤：-Step1.加热-Step2.保温-Step3.冷却图1-1 两种不同的热处理工艺-1.连续冷却转变-2.等温冷却转变-Step1.加热到高于A1的某个温度。

-Step2.在高于A1的某个温度长时间保温。

-Step3.以不同的冷却速度和方式冷却，其目的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性能。

-Step1+Step2=奥氏体化-Step3 则是热处理的关键步骤1. 引言奥氏体转变为珠光体？Step1+Step2=奥氏体化获得微观组织: 均匀、稳定的奥氏体组织Step3.当温度降低到低于723℃时:1.稳定奥氏体→ 不稳定奥氏体2.然后，不稳定奥氏体→?(unknow)2.1. ?=珠光体可以！这从相图中也可以直接看出2.2. ?=暂时未知图1-2. 简化铁碳合金相图●等温热处理试验◆共析钢等温热处理实验步骤：Step1.加热；Step2.保温；Step3.淬火；Step4.盐浴保温；Step5.淬火；2134562. 过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立◆步骤Step1.加热Step2.保温Step3.淬火Step4.盐浴Step5.淬火Step6.观察微观组织◆目的1+2.奥氏体化，获得均匀稳定的奥氏体组织；3.迅速降温至低于A1线的某个温度；4.在3步所给定的温度下盐浴保温；5.淬火以保留4步所获得的热处理微观组织；6.观察区分第5步所获得5506502s5s10s30s40s过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体+珠光体珠光体过冷奥氏体过冷奥氏体+托氏体过冷奥氏体+托氏体托氏体在不同温度下保温将获得不同的组织；如图，从上至下依次为：珠光体（P）；索氏体（S）；托氏体（T）；上贝氏体（B上）；下贝氏体（B下）；马氏体（M）；过冷奥氏体等温冷却转变曲线每一种组织在不同的温度下都有转变的开始和终了点，将开始点和终了点依次相连就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。

过冷奥氏体转变图

过冷奥氏体转变图

现象：
大型锻件在淬火时，如果在空气中停留时间比较长，或在具 有较长蒸汽膜覆盖期的油中冷却后，钢钢件的表面硬度会低 于心部硬度，即出现逆硬化。
解释：
在钢件表面，由于在空气中预冷（从临界点A1到P点），空 冷冷速（β）低于淬火冷速（α），当继续以淬火冷速（α） 冷却到 TR’ 温度时，孕育期消耗量已超过1，从而发生部分 珠光体相变，使淬火后的表面硬度下降。而在钢件内部，从 A1点到 TR’ 温度，一直以淬火冷速（α）冷却，孕育期消耗 量小于1，未发生珠光体相变，全部淬成马氏体组织，所以 硬度反而比表面高。
6. 在Ms点以上不出现C曲线，但可能有碳化 物析出的C形曲线。 奥氏体钢
§6.3 影响C曲线的因素
（1）碳含量 亚共析钢中，随碳含量的上升, C曲线右移； 过共析钢中，随碳含量的上升，C曲线左移。 因此，共析钢的C曲线离纵轴最远，共析钢的 过冷奥氏体最稳定。
（2）合金元素 除Co、Al以外，合金元素均使C曲线右移，即 增加过冷奥氏体的稳定性，具体影响见图 6-4 。 （3）加热条件 奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的 奥氏体晶粒越粗大，成分也越均匀，同时也有 利于难溶碳化物的溶解。所有这些都降低奥氏 体分解时的形核率，增加奥氏体的稳定性，使 C曲线右移。
4. 只有贝氏体转变的C曲线 含碳量低（＜0.25%）而含Mn、Cr、Ni、 W、Mo量高的钢。 如：18Cr2Ni4WA、18Cr2Ni4MoA 扩散型的珠光体转变受到极大阻碍，只出 现贝氏体转变的C曲线。
5. 只有珠光体转变的C曲线 中碳高铬钢 3Cr13、3Cr13Si、4Cr13等
3. Vc的工程意义 （1）代表钢接受淬火的能力； （2）决定钢件淬透层深度的主要因素 （3）合理选用钢材和正确制定热处理工艺 的重要依据之一。 4. Vc的影响因素 CCT图左移的因素 增大Vc CCT图右移的因素 减小Vc

奥氏体在冷却时的转变

奥氏体在冷却时的转变

例如： T8钢加热后 水冷：
V实> Vk ´ →M
tm
VK
油冷：
V实< Vk ´ → M+T
τm
V实>VK V实<VK（M+T） （M）
3. 确定工艺参数 例如：等温退火、等温淬火和分级淬火
t0
等温退火
t0 τs τs τf τs
等温淬火
分级淬火
4. 确定冷处理工艺的温度
六、共析钢连续冷却转变C曲线( CCT图)简介
• 亚（过）共析钢的C曲线左移； • 各多一条过冷A先共析相（F或Fe3CⅡ）转变线。 • 亚（过）共析钢的Ms、Mf 线上（下）移。
2. 合金元素的影响 • A中含Co或WAl > 2.5%时，C曲线向左移 ；其它溶入A
的合金元素均会使C曲线右移。 • 碳化物形成元素如Cr、W、Mo、V等存在使C曲线形状 变化，变成两拐弯（如图5-16）。
度的浴炉中进行等温转变，并开始计时。
4. 记时：每隔一定时间取出一个试样，进行高温 金相 组织观察。记录开始转变时间和转变终了 时间。
将其余各组试 样，用上述方法分别 测出不同等温条件下 A转变开始和终了时 间，最后将所有转变 开始时间点和终了时 间点标在温度—时间 (对数) 坐标上，并分 别连接起来，即得C 曲线。
4.2 奥氏体在冷却时的转变
一、奥氏体在不同冷却方式下的转变 二、过冷奥氏体等温转变曲线图(TTT或C曲线) 三、过冷奥氏体转变产物的组织形态及其性能 四、影响C曲线位置和形状的因素 五、C曲线的意义和应用 六、共析钢连续冷却转变CCT曲线简介
4.2 奥氏体在冷却时的转变
一、奥氏体在不同冷却方式下的转变
4. 冷处理 A´会降低淬火钢的硬度和耐磨性，而且在 使用过程中或长期存放时， A´会发生转变，引 起钢件尺寸精度的变化。 冷处理在淬火后立即进行，他是淬火的继续。处 理温度根据钢的Mf点决定，通常在 -50℃~ -80℃。

第6章 钢的过冷奥氏体转变图

第6章 钢的过冷奥氏体转变图


曲线1～5 Mo含量增加
图6.10 Mo对共析钢IT图的影响
上一页 下一页 18
图6.11 合金元素对IT图的影响
上一页 下一页 19
2. 奥氏体化条件
钢奥氏体化时，奥氏体成分愈均匀，则奥氏
体转变的形核率就愈低，即过冷奥氏体的稳 定性愈大，使C曲线愈趋向右移。
加热温度偏低，保温时间不足，所获得的奥
3. 塑性变形
区)塑性形变对之有减缓作用，使形成贝氏体 孕育期延长；而低温(奥氏体亚稳区)塑性形 变对之有加速作用，则孕育期缩短。
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6.1.4 IT图的基本类型
(1) 珠光体转变与贝氏体转 变曲线部分重叠
碳钢或含非(或弱)碳 化物形成元素的低合金钢， 如钴钢、镍钢或锰含量较 低的锰钢。
上一页 下一页
图6.16 金相－硬度法 测定CT图的原理
25

通过观察金相组织和测量硬度，确定过 冷奥氏体转变的开始点和终了点温度。
再取另一些不同冷速的试样重复上述操 作，即可求得在各种规定冷却速度下的 转变开始点、某一定转变量的点以及转 变终了点。 把各种相同物理意义的点连接起来，就 可得到CT图。
氏体成分不均匀，有较多量未溶解的第二相 存在，将促进过冷奥氏体的分解，使C曲线 左移。
上一页
下一页 20
原因：由于中温形变时将 原因：由于高温形变时将 在奥氏体中形成大量位错 无论在高温(指奥氏体稳定区)还是低温(指奥 在奥氏体晶粒中产生多边 而促进碳原子扩散，加之 氏体亚稳定区)下对奥氏体进行塑性形变，由 化亚结构，这在一定程度 奥氏体中一定的应力状态 于形变可促使碳和铁原子的扩散，因而将加 上破坏了晶粒取向的延续 有利于贝氏体的形核，从 性，使贝氏体转变时铁素 速珠光体的转变，使形成珠光体的孕育期缩 而加速了转变过程。 体的共格成长受到阻碍而 短； 减慢转变过程。 对贝氏体转变的影响表现为高温(奥氏体稳定

材料工程基础讲稿15

材料工程基础讲稿15

3．影响过冷A等温转变动力学图形状的因素 1）化学成分的影响 ①一般来说，除钴、铝以外的元素均使C曲线右移，增加过冷 A的稳定性。但碳的影响较为特殊，碳含量在0.8 ～ 1.0%,C曲线处 于最右侧，高于或低于这一含量时，C曲线均左移。即共析钢的过 冷A相对其它碳钢来说是最稳定的。但碳对C曲线的影响只有零点几 秒到几秒。 ②合金元素改变C曲线的形状，使P转变区与B转变区分离，呈双C 曲线。 ③推迟某一种转变，而对另一种 转变影响不大。 ④几种合金元素同时加入钢中， 大大提高过冷A的稳定性，并可 抑制某种不能影响，而尽可能地发 挥其有益作用。
§6－2 过冷奥氏体连续冷却转变动力学图 TTT图反映了过冷A等温转变的规律，在研究相变机理、组织形 态等方面很有意义。生产中应用更多的是过冷A连续冷却转变图 （CCT图－Continuous Cooling Transformation）。 1．CCT图的建立 测定钢的CCT图的方法有金相－硬度法、端淬法、膨胀法等实验 方法。 1）金相－硬度法
1．过冷奥氏体等温转变动力学图－TTT图的建立 Time Temperature Transformation 将过冷A迅速冷至A1以下某一温度等温，在等温冷却过程中发生的 转变——过冷A等温转变。 测定TTT图的方法有金相－硬度法、膨胀法、磁性法及电阻法等。 金相－硬度法 使用圆形薄试样（直径10～15mm，厚度1.0～ 1.5mm）。其步骤为 ①分析化学成分，测出临界点； ②在A1～A3(Acm)之间选取T1、T2……Tn等一系列等温温度，每一 等温温度下选取一系列的等温时间； ③将一组试样A化后，迅速置于一个规定的等温温度的恒温盐浴 炉中，停留不同时间之后，逐个取出试样淬入盐水中。于是尚未 转变的过冷A在淬入盐水后转变为M，因此，M量即未转变的过冷A 量。显然在恒温盐浴炉中停留时间不同，转变产物量就不同。 ④将试样磨制、抛光、腐蚀。在金相显微镜下观察各等温温度下 的转变开始点和终了点时间；

TTT曲线

TTT曲线

TTT曲线过冷奥氏体等温转变曲线——TTT曲线(Time，Temperature，Transformation) 过冷奥氏体等温转变曲线可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程：转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。

因其形状通常像英文字母“C”，故俗称其为C曲线，亦称为TTT 图。

过冷奥氏体等温转变曲线的建立由于过冷奥氏体在转变过程中不仅有组织转变和性能变化，而且有体积膨胀和磁性转变，因此可以采用膨胀法、磁性法、金相—硬度法等来测定过冷奥氏体等温转变曲线。

现以金相—硬度法为例介绍共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的建立过程。

将共析钢加工成圆片状试样(φ 10×1.5mm)，并分成若干组，每组试样5 个～10 个。

首先选一组试样加热至奥氏体化后，迅速转入A1以下一定温度的熔盐浴中等温，各试样停留不同时间之后，逐个取出试样，迅速淬入盐水中激冷，使尚未分解的过冷奥氏体变为马氏体，这样在金相显微镜下就可观察到过冷奥氏体的等温分解过程，记下过冷奥氏体向其他组织转变开始的时间和转变终了的时间；显然，等温时间不同，转变产物量就不同。

一般将奥氏体转变量为1%～3%所需的时间定为转变开始时间，而把转变量为98%所需的时间定为转变终了的时间。

由一组试样可以测出一个等温温度下转变开始和转变终了的间，根据需要也可以测出转变量为20%、50%、70%等的时间。

多组试样在不同等温温度下进行试验，将各温度下的转变开始点和终了点都绘在温度—时间坐标系中，并将不同温度下的转变开始点和转变终了点分别连接成曲线，就可以得到共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，如图所示。

C 曲线中转变开始线与纵轴的距离为孕育期，标志着不同过冷度下过冷奥氏体的稳定性，其中以550℃左右共析钢的孕育期最短，过冷奥氏体稳定性最低，称为C 曲线的“鼻尖”。

图中最上面一条水平虚线表示钢的临界点A1(723℃)，即奥氏体与珠光体的平衡温度。

奥氏体在冷却时的转变综述


度的浴炉中进行等温转变，并开始计时。
4. 记时：每隔一定时间取出一个试样，进行高温 金相 组织观察。记录开始转变时间和转变终了 时间。
将其余各组试 样，用上述方法分别 测出不同等温条件下 A转变开始和终了时 间，最后将所有转变 开始时间点和终了时 间点标在温度—时间 (对数) 坐标上，并分 别连接起来，即得C 曲线。
（二）应用
1. 在转变图上估计连续冷却转变产物
→退火 →正火 →淬火
→淬火
CCT曲线位于 TTT的右下方；CCT曲线中没有 A→B 转变
2. 马氏体淬火临界冷却速度 淬火临界冷却速度:
v
' k
A1 t m
1.5τ
m
Vk ´—获得完全M组织的最小冷却速度或与转变开始线相切的冷却速度 tm—C曲线鼻尖处温度 τm—C曲线鼻尖处时间
A中的C%↑ 则 MS、Mf ↓，残余A含量↑。
（6）产生很大内应力。
奥氏体的碳含量对残余奥氏体量的影响
700 600 500 400 300 200 100
温度/℃
Ms
0 Mf －100 －200 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Wc(%)
奥氏体的碳含量对M转变温度的影响
过冷A转变开始线 过冷A转变终了线 相变线 P S 5 ～25HRC 25 ～35HRC
性能
P 转变
T
3 5 ～40HRC
B 转变 M 转变
M转变开始线 M转变终了线
上B 40 ～50HRC 下B 50 ～60HRC
M+A′60 ～65HRC
下 降
三、过冷奥氏体转变产物的组织形态及其性能
（一）极其缓慢冷却转变

过冷奥氏体转变图

等温转变图TTT 图，C 曲线。

连续转变图CCT 图。

过冷奥氏体转变图是对钢材进行热处理（确定冷却速率）的重要依据。

过冷奥氏体两种转变图0时间温度加热保温连续冷却临界温度等温冷却1. 等温转变图：概貌表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下，在各不同温度下的保温过程中，其转变量与转变时间的关系曲线图，也称TTT曲线，因为其形状象字母C，所以又称C 曲线。

共析钢的C曲线两条C 型曲线中，左边的一条与M s共析钢的C 曲线1. 等温转变图：过冷奥氏体转变开始线线为过冷奥氏体转变开始线。

有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）右边的一条C 型曲线与M f 线为过冷奥氏体转变终了线。

1. 等温转变图：过冷奥氏体转变终了线共析钢的C 曲线1. 等温转变图：过冷奥氏体区A1~M s间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。

共析钢的C曲线1. 等温转变图：转变产物区共析钢的C曲线转变终了线以右及Mf线以下为转变产物区。

有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）转变开始线与终了线之间及Ms线与M线之间为转变区。

f共析钢的C曲线鼻尖转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期，孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。

孕育期最短处称为C曲线的“鼻尖”。

对于碳钢，“鼻尖”处的温度为550℃。

共析钢的C曲线过冷奥氏体的稳定性（C 曲线左右位置）取决于相变驱动力和扩散这两个因素。

在“鼻尖”以上，过冷度越小，相变驱动力也越小；在“鼻尖”以下，温度越低，虽然相变驱动力增加，但原子扩散越困难，后者是相变的控制因素，因而使得孕育期延长，奥氏体稳定性增加。

1. 等温转变图：存在鼻尖的原因共析钢的C 曲线鼻尖此处的孕育期主要受相变驱动力控制此处的孕育期主要受原子扩散控制（1）含碳量的影响共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。

由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都使C曲线左移。

而Ms 与Mf点则随含碳量增加而下降。

1. 等温转变图：影响C曲线因素亚共析钢、共析钢、过共析钢的C 曲线比较注意在下图中，与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部还各多一条先共析相的析出线。

第六章_过冷奥氏体转变图


C 曲线
2
孕育期
Incubation Period
转变开始线与纵坐标轴 之间的距离，表示在各 不同温度下过冷奥氏体 等温分解所需的准备时 间。 鼻 子 ----C 曲 线 上 转 变开始线的突出部，孕 育期最短的部位。
孕育期
转变开始
转变终了
鼻子
图6-1
从S曲线(a)到C曲线(b)
3
C 曲线的测定方法
8
图6-4
合金元素对C曲线位置及形状的影响
9
2. 过冷奥氏体连续冷却转变图 2.1过冷奥氏体连续冷却转变图的建立
CCT 曲线
Continuous Cooling Transformation 一般采用快速膨胀仪测定。
10
cc’ 线为珠光体转变中 止线。
转变并未最后完成，但 过冷奥氏体已停止分解。
曲线转变开始线相交时(温度为Tn )，IP<1， 转变未开始。只有进一步冷却到更低温度 Tn’，并满足
IP(Tn' ) 1


' Tn
A1
dT 1 Z (T )
时，转变
才开始，这就是CCT曲线位于C曲线右下方
的原因。
22
在临界冷却速度 VC 下，从 A1 点 冷却到珠光体转变中止线温度 TR’ 时，IP = 1。
i
1 dT A1 Z (T )
Tn
(6 2)
dT 1 d 式中为冷却速度 , d dT 若冷却速度不变，则 (6 2)式可写成： 1 Tn dT IP(Tn ) (6 3) A 1 Z (T )
20
21
这就是说，冷却速度为 α 的冷却曲线与 C
Zi

奥氏体等温转变


体
T
600~550
型
极细片状，F、Fe3C相间分布
等温 30-40 处理
贝 氏 体
B上
550~350
半扩
羽毛状，短棒状Fe3C分布于 过饱和F条之间
40-50
等温 处理
B下
350~MS
散型
竹叶状，细片状Fe3C分布于 过饱和F针上
50-60
等温 淬火
马
氏
M针
体2021/1M0/10*板条
MS~Mf MS~Mf
2021/10/10
索氏体
托氏体
17
珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别，只 是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。
片间距越小，钢的强度、 硬度越高，而塑性和韧性 略有改善。
片间距
b
HRC
2021/10/10
18
➢ 过冷奥氏体的中温（贝 氏体）转变
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为 贝氏体类型组织，贝氏 体用符号B表示。
当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从 奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变 宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条 间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上 。
2021/10/10
上贝氏体转变过程
21
上贝氏体:
在光镜下呈羽毛 状.
在电镜下为不连
续棒状的渗碳体 光镜下 分布于自奥氏体
2021/10/10
32
➢ 马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是： ⑴无扩散性
铁和碳原子 都不扩散， 因而马氏体 的含碳量与 奥氏体的含 碳量相同。
2021/10/10
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1. 过冷奥氏体等温转变图
1.1 过冷奥氏体等温转变图的建立 表示转变量与转变温度和时间的关系
TTT 图----Time Temperature Transformation
IT 图 ----Isothermal Transformation
C 曲线
1
孕育期
Incubation Period
转变开始线与纵坐标轴 之间的距离，表示在各 不同温度下过冷奥氏体 等温分解所需的准备时 间。 鼻子 ----C 曲线上转 变开始线的突出部，孕 育期最短的部位。
28
作业：P129
2、5、 8
29
24
② 冷却过程中，冷速变化
从 A 1 到 T P 温度，按 β 冷速冷却；从 T P 到 T n 温度， 按α冷速冷却。
温度 T(℃) A1 TP Tn
β
P
α
α
时间τ
图6-9 冷速变化时的孕育期消耗量
25
IP(Tn )
1


TP
A1
dT 1 Z (T )

Tn
TP
dT Z (T )
15
判据：
IP = 1 时，珠光体相变开始。
IP < 1 时，珠光体相变尚未进行。
IP > 1 时，珠光体相变正在进行。 （2）连续冷却时
把连续冷却看成是许多时间非常短的等 温冷却的合成。
16
Δ τi
Zi
Z(T)
珠光体转变中止线
图6-8 CCT曲线与C曲线的关系
17
每一个极小的时间段 i 都对应一个相应的 温度 Ti ，同时在C曲线上也对应一定的孕育期 Zi ，在任一温度Ti下，孕育期消耗量 IP i
1 IP Vc Vc

A 1
' TR
A 1
dT 1 Z (T )

' TR
dT Z (T )
22
（3）根据C曲线估计VC
从纵轴上的A1 点作冷却曲线VC’与C曲线的 转变开始线的鼻子相切，切点所对应的温度和 孕育期分别为TR 和ZR ，则
A1 TR V ZR
' c
由于CCT曲线总在TTT曲线的右下方，所以
CCT 曲线
Continuous Cooling Transformation 一般采用快速膨胀仪测定。
9
cc’ 线为珠光体转变 中止线。
转变并未最后完成，但 过冷奥氏体已停止分解。
珠光体转变中止线
临界冷却速度 VC
是使过冷奥氏体不发生 分解，得到完全马氏体 组织（包括AR ）的最 低冷却速度。
图6-5 共析碳钢的CCT曲线
10
2.2 CCT 图的特点分析
向下曲折
图6-6 亚共析钢的CCT图
11
向上曲折
图6-7 过共析钢的CCT图
12
① 共析、过共析钢的CCT图上无贝氏体转变区
原因：
由于碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更多 的碳原子，转变速度太慢，从而在连续冷却条件 下，转变难以实现。
母相奥氏体的碳含量较高时，奥氏体的屈服强 度也较高，导致切变阻力增大，难以按切变机制 实现点阵改组。
13
② MS 线发生曲折
有部分贝氏体相变时， 贝氏体铁素体先析出， 提高了A中的碳含量，MS ↓，向下曲折。 有部分珠光体相变时，渗碳体是领先相，使 A 的C%↓，MS ↑，向上曲折。 ③ CCT曲线位于C曲线的右下方
解释：
在锻件表面，由于在空气中预冷 （从临界点 A 1 到 P 点），空冷冷速（β）低于淬火冷速（α），当继续以 淬火冷速（α）冷却到 TR’ 温度时，孕育期消耗量已 超过1，从而发生部分珠光体相变，使淬火后的表面硬 度下降。而在锻件内部，从A1点到 TR’ 温度，一直 以淬火冷速（α）冷却，孕育期消耗量小于 1，未发生 珠光体相变，全部淬成马氏体组织，所以硬度反而比 表面高。
5
1.2 影响C曲线的因素
（1）碳含量 亚共析钢中，随碳含量的上升 , C曲 线右移；过共析钢中，随碳含量的 上升，C曲线左移。因此，共析钢的 C曲线离纵轴最远，共析钢的过冷奥 氏体最稳定。
6
（2）合金元素
除 Co 、 Al 以外，合金元素均使 C 曲线右移， 即增加过冷奥氏体的稳定性，具体影响见图 6-4。
（3）加热条件
奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成 的奥氏体晶粒越粗大，成分也越均匀，同时 也有利于难溶碳化物的溶解。所有这些都降 低奥氏体分解时的形核率，增加奥氏体的稳 定性，使C曲线右移。
7
图6-4 合金元素对C曲线位置及形状的影响
8
2. 过冷奥氏Βιβλιοθήκη 连续冷却转变图 2.1过冷奥氏体连续冷却转变图的建立
Zi
从 A1冷至Tn时的IP为:
n 1 2 IP Z1 Z2 Zn i i 1 Z i
n
(6 1)
18
若把冷却曲线无限细分，即令Δτi →0，则（61）式可写成：
Tn d Tn d / dT i IP(Tn ) lim dT A A n 1 Z (T ) 1 Zi Z (T ) 0 i 1 n
曲线转变开始线相交时(温度为Tn )，IP<1， 转变未开始。只有进一步冷却到更低温度 Tn’，并满足IP(Tn' )
1


' Tn
A1
dT 1 Z (T )
时，转变
才开始，这就是CCT曲线位于C曲线右下方
的原因。
21
在临界冷却速度 V C 下，从 A 1 点 冷却到珠光体转变中止线温度 TR’ 时，IP = 1。
孕育期
转变开始
转变终了
鼻子
图6-1 从S曲线(a)到C曲线(b)
2
C 曲线的测定方法
金相硬度法
奥氏体和转变产物的金相形态和硬度不同。
膨胀法 奥氏体和转变产物的比容不同。
磁性法及电阻法
奥氏体为顺磁性，转变产物为铁磁性。
3
图6-2 共析碳钢的C曲线
4
图6-3 具有先共析线的C曲线 a) 亚共析钢 b) 过共析钢
V Vc 1.5
23
' c
3.2 冷速变化时的孕育期消耗量
①
IP(Tn ) 1


Tn
A 1
dT Z (T )
(6 3)
若冷却速度β <α ，则
dT 1 Tn dT IP(Tn ) A 1 Z (T ) A1 Z (T )
Tn
1
即冷却速度越慢，在相同的温度范围内， 孕育期消耗量越大，转变将提前发生。
与以α 恒速冷却相比，
若β<α，则孕育期消耗量增大，相变提前；
若β>α，则孕育期消耗量减少，相变推迟。
26
③ 大型锻件的逆硬化现象
温度 T(℃)
A1
TP 锻件内部 TR’ 淬 火
β
P
在空气中预冷 锻件表面
珠光体转变中止线
α
α
淬 火 时间τ
图6-10 解释大型锻件的逆硬化现象
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现象：
大型锻件在淬火时，如果在空气中停留时间比较长， 则淬火后，锻件的表面硬度会低于内部硬度，即出现 逆硬化。
i
1 dT A1 Z (T )
Tn
(6 2)
dT 1 d 式中为冷却速度 , d dT 若冷却速度不变，则 (6 2)式可写成： 1 Tn dT IP(Tn ) (6 3) A 1 Z (T )
19
20
这就是说，冷却速度为 α 的冷却曲线与 C
连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。
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3. 用C曲线估计临界冷却速度
3.1 过冷奥氏体的孕育期消耗 （1）等温转变时 在温度T下，等温的孕育期为Z(T)，则在温度T 下保温Δτ时间所消耗的孕育期为：
IP Z (T ) IP( Incubation Period) 孕育期消耗量， Z (T )函数由C曲线转变开始线决定。