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第三章 钢的过冷奥氏体转变图

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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℃。

第三章 钢冷却时的转变

第三章 钢冷却时的转变

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。

热处理原理及工艺-珠光体转变与钢的退火和正火

热处理原理及工艺-珠光体转变与钢的退火和正火

70%等的时间。多组试样在不同等温温度下进行试验，将Байду номын сангаас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 。
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。图中下方的一条水平线Ms（230℃）为马氏转变开始温度，Ms 以 下还有一条水平线Mf（–50℃）为马氏体转变终了温度。A1与Ms线之间有两 条C 曲线，左侧一条为过冷奥氏体转变开始线，右侧一条为过冷奥氏体转变 终了线。A1 线以上是奥氏体稳定区。Ms 线至Mf线之间的区域为马氏体转变 区，过冷奥氏体冷却至Ms线以下将发生马氏体转变。过冷奥氏体转变开始线 与转变终了线之间的区域为过冷奥氏体转变区，在该区域过冷奥氏体向珠光 体或贝氏体转变。在转变终了线右侧的区域为过冷奥氏体转变产物区。A1线 以下，Ms线以上以及纵坐标与过冷奥氏体转变开始线之间的区域为过冷奥氏
以共析钢为例，用若干组共析钢的小圆片试样，经 同样奥氏体化以后，每组试样各以一个恒定速度连 续冷却，每隔一段时间取出一个试样淬入水中，将 高温分解的状态保留到室温，然后进行金相测定， 求出每种转变的开始温度、开始时间和转变量。将 各个冷速下的数据综合绘在“温度—时间对数”的 坐标中，便得到共析钢的连续冷却C曲线 。
体区，过冷奥氏体在该区域内不发生转变，处于亚稳定状态。
在A1温度以下某一确定温度，过冷奥氏体转变开始线 与纵坐标之间的水平距离为过冷奥氏体在该温度下的孕育 期，孕育期的长短表示过冷奥氏体稳定性的高低。在A1以 下，随等温温度降低，孕育期缩短，过冷奥氏体转变速度
增大，在550℃左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快。

第三章 钢的过冷奥氏体转变图

第三章 钢的过冷奥氏体转变图

四、IT图的基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类型
4. P转变与B转变曲线相分离， P转变的孕育期比B转变的短。 碳含量较高的合金钢。Cr12MOV。 5.只呈现P转变曲线。合金元素大大延长B转变孕育期。 碳和强碳化物形成元素含量较高的钢。不锈钢4Cr13、工具钢
Cr12 6.只析出碳化物，无任何其它相变。 碳和合金元素含量较高的钢。奥氏体钢，4Cr14Ni14W2Mo。
时间
具有先共析线的C曲线
a) 亚共析钢 b) 过共析钢
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
-100 0
亚共析钢的TTT曲线
A3
F A
A1
P+F S+F
T+F
B
M + A残
1
10
102
103
104 时间(s)
温度 (℃)
800 700 600 500
三、影响IT图的因素
4.外加应力与塑性变形的影响 外加应力：拉应力加速转变，压应力
阻碍转变外加应力对比 容的影响 塑性变形：造成晶粒破碎和晶格扭曲，缺陷密度，还可能伴有碳 化物析出A稳定性，转变加快。 含有Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢
四、IT图的基本类型
1.P转变与B转变曲线部分相重叠：一个“鼻子” 鼻温 P转变 <鼻温 B转变 碳钢或含非（弱）碳化物形成元素的低合金钢 2.P转变与B转变曲线相分离，出现过冷A稳定区，P转变的孕育期比B 转变的长。含Cr、Mo、W、V强碳化物形成元素的钢。40CrNiMoA。 3.只呈现B转变曲线 合金元素大大推迟P转变孕育期，P转变曲线未出现。 镍含量较多的低碳和中碳铬镍钼钢或铬镍钨钢，18Cr2Ni4WA。

过冷奥氏体转变

过冷奥氏体转变
A 700 A过冷
T
500
A→P
A1 HRC 15 P B 40 45 55 Mf >60 103 104 105
——过冷奥氏体 转变产物： P：珠光体 B：贝氏体 M：马氏体
鼻点
200
τ孕
Ms A→M
1
A→B
M+AR 10 102
τ
① 不同温度下转变产物不同；
高温转变产物(A1~550℃)
高温
珠光体( P) — 扩散型
中温转变产物(550℃~MS)
中温
贝氏体( B) — 半扩散型
低温
低温转变产物(MS~Mf)：
Mf
马氏体( M) — 非扩散型
共析碳钢 C 曲线
② 存在孕育期 ——过冷奥氏体等温分解所需的准备时间 ——代表 A过冷稳定性。
③ 存在鼻点：
——孕育期最短， A过冷最不稳定； ④ T转↓，产物硬度↑。 ⑤ 马氏体是过冷奥氏体连续冷却中的一种转变 组织，非等温转变产物。将其画入，使过冷 奥氏体等温转变曲线更完备、实用
Z (T )函数由C曲线转变开始线决定。
连续冷却转变时：
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 从 A1冷至Tn时的IP为:
n 1 2 IP Z1 Z2 Zn i i 1 Z i
4 CCT 与 TTT 的应用：
（1）从CCT 曲线可获钢的真实临界淬火速度VC及 VC′，为热处理（淬火、退火等）提供依据； （2）从TTT 曲线可获知等温处理的有关数据； （3）利用TTT 曲线近似代替 CCT 曲线。如确定转变 产物、τ始及τ终、VC等。 **连续冷却的VC值是等温冷却C曲线中与鼻点相 切的VC的1/1.5倍，故可用等温冷却C曲线中VC估算.

过冷奥氏体等温转变过程及产物-贝氏体转变

过冷奥氏体等温转变过程及产物-贝氏体转变

第三章钢的热处理
第2节奥氏体转变图
第3讲过冷奥氏体等温转变过程及产物
贝氏体转变
560～230℃
贝氏体型转变B
上贝氏体下贝氏体
共析钢的奥氏体等温转变图
贝氏体定义: 钢中的贝氏体是过冷奥氏体的中温转变产物，它以贝氏体铁素体(bainitic ferrite, BF) 为基体，同时存在碳化物相的组织
贝氏体=贝氏体铁素体+碳化物
贝氏体铁素体：含碳量过饱和的铁素体
碳化物：包括θ-渗碳体或ε-碳化物
过冷奥氏体不同等温转变温度下, 贝氏体的形态不同
560 ~350 ℃形成
上贝氏体B上
350℃ ~Ms(230 ℃)形成
下贝氏体B下
上贝氏体560 ~350 ℃形成
组织特征：B上呈羽毛状
上贝氏体形成示意图
贝氏体组织的形成
形核+ 核长大
在奥氏体
晶界形成在平行的铁素体片层之间析出渗碳体
新相铁素体
上贝氏体的性能
硬度高：40~45HRC
塑、韧性差：铁素体片粗且平行分布，同时晶间有脆性的渗碳体
(a)光学显微镜照片
下贝氏体组织呈针叶状
下贝氏体的显微组织
Fe 3C 白色弥散分布于铁素体晶内
(b)扫描电子显微镜照片
组织特征：B 下呈针叶状
微观结构：由针叶状过饱和F 和弥散分布在其中的极细小的渗碳体
组成下贝氏体形成示意图
下贝氏体在350℃~Ms(230℃)阶段形成
第三章钢的热处理
性能：
硬度高~50HRC，强度高，耐磨性
好，塑性、韧性高
具有良好的综合力学性能
生产中“等温淬火”的目的就是为
了得到B下组织。

第三章奥氏体在冷却时的转变

第三章奥氏体在冷却时的转变

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。

过冷奥氏体转变图

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。

钢的过冷奥氏体转变图 (2)优秀课件

钢的过冷奥氏体转变图 (2)优秀课件
分数所需时间。 缺点—无法测出过共析钢的先共析产物的析出线、 亚共析钢
珠光体转变的开始线。Why？ 渗碳体没有磁性
6
其它方法
4.热分析法：利用钢相变时的热效应。 优点—适用于潜热大、转变速率快的过程，如熔化、凝固、
M相变 缺点—不适用潜热小、转变速率慢的过程，如大部分扩散
型固态相变 5.电阻法:利用相变时源自阻值的变化 优点—测量时间短，需要试样少； 缺点：精度不高
➢ 在实际热处理中，不仅仅是在等温过程中有相转变的发生， 在冷却过程中同样存在着相变过程并且对材料的性能有着 重大的影响。因此，很多热处理工艺都是在连续冷却条件 下进行的，如淬火、正火、退火等。
➢ 连 续 冷 却 转 变 图 通常 称 为 CCT图 （ Continuous Cooling Transformation)
3
金相法
步骤： ① 制备试样：φ10-15mm，厚1.5-2mm，具有相同的原始组
织（可通过退火或正火获得）。 ② 奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化，要求
奥氏体的化学成分均匀一致。 ③ 等温转变：将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等温浴
炉中保温一系列时间。 ④ 淬火：将保温后的试样迅速取出淬入盐水中。 ⑤ 绘图：测出给定温度、时间下的转变产物类型、转变产物
1）钴的影响：溶入A中，使C曲线左移。
2）Ni的影响：C曲线右移 3）Mn的影响：C曲线右移
Mn的作用大于Ni
4）Cr的作用：①C曲线右移，对B的推迟作用大于对P的推迟作用；
②C曲线分离，3% Cr，完全分离。
5）Mo和W的影响：推迟P转变，对B转变影响不大。
6）B的影响：微量，过冷奥氏体的稳定性
18
15
四 影响奥氏体等温转变图的因素

过冷奥氏体转变曲线图

过冷奥氏体转变曲线图
6
3）加热条件的影响
加热条件主要指加热温度和保温时间。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，成分越均匀。同时，加热温度的提高 也有利于先析出相及其他难熔质点的熔化。所有这些因素都将提高奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。
7
1.2 过冷奥氏体连续冷却转变
实际中多数热处理工艺应用的是连续冷却转变， 即过冷奥氏体是在不断的降温过程中发生转变的， 这就需要研究过冷奥氏体的连续冷却转变规律。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过冷奥氏体连续冷却转变曲线
如图4-16所示为共析钢的连续冷却转变曲线，又 称CCT曲线（Continuous Cooling Transformation）。 它反映了过冷奥氏体的冷却状况与组织结构之间的关 系，是研究钢在冷却转变时组织转变的理论基础，也 是选择热处理冷却工艺的重要依据。
8
图4-16 共析钢连续冷却转变曲线示意图
图4-16中的Ps线为过冷奥氏体转变为珠光体的开始线，Pf 线 为转变终了线，两线之间为转变过渡区。 KK ' 线为转变的中止线， 当冷却曲线碰到此线时，过冷奥氏体便中止向珠光体型组织转变， 剩余的奥氏体将被过冷到 Ms点以下转变为马氏体。Vk是与Ps线相 切的冷却速度，它是钢在淬火时可抑制非马氏体组织转变的最小 冷却速度，称为淬火冷却速度或上临界冷却速度。Vk' 是获得全部 珠光体组织的最大冷却速度，称为下临界冷却速度。
2）合金元素的影响
除Co，Al以外，所有的合金元素溶于奥氏体后都会提高过冷奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。其中，非碳化物形成元素（如Ni，Si，Cu等） 只改变C曲线的位置，不改变其形状。碳化物形成元素（如Cr，Mo，V等） 可同时改变C曲线的位置和形状。必须指出，碳化物形成元素必须溶于奥 氏体中才能提高过冷奥氏体的稳定性，否则作用相反。

奥氏体连续冷却转变图

奥氏体连续冷却转变图

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′。

3-金属材料与热处理-过冷奥氏体转变曲线(等温)

3-金属材料与热处理-过冷奥氏体转变曲线(等温)
未分解的过冷奥氏体转变为马氏体，马氏体的量即为未转变的 过冷奥氏体量） 观察各试样的显微组织（白色：马氏体，黑色：转变产物）
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
9
3 钢的过冷奥氏体转变图
3.1 过冷奥氏体等温转变曲线
过冷奥氏体等温转变曲线的建立
找出奥氏体转变的开始时间和终了时间 相同的方法，重复上述实验，改变盐浴等温温度，分别找出各
为什么要研究过冷奥体转变图？
①钢加热到A状态，用不同的介质，A在不同的过冷度下转变的产物（P、B、M 或它们的混合组织）的组织与性能有很大差别，导致钢材最终性能的多种多样。
②钢的过冷A转变动力学图是研究某一成分的钢在过冷A转变产物与温度、时间的 关系及其变化规律。
7
3 钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体的冷却方式：
《金属材料与热处理》
过冷奥氏体转变曲线
1
1 钢的热处理原理
本章的主要学习内容
钢在加热时的转变 钢的过冷奥氏体转变曲线 珠光体转变 马氏体转变 贝氏体转变
2
2
3 钢的过冷奥氏体转变图
将奥氏体冷却到A1温度以下，奥氏体 将处于热力学不稳定状态，将发生分 解，向其它组织转变。这种奥氏体称 为过冷奥氏体。
4
3 钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体的冷却方式：
1）等温冷却：加热到奥氏体状态的钢快 温度/℃
速冷却到低于Ar1某一温度，等温一段
临界温度
保温
连续 冷却
时间，使奥氏体发生转变，然后再冷
②
冷却
等温
却到室温。
加热
① 冷却
2）连续冷却：加热到奥氏体状态的钢以
不同的冷速（空冷、炉冷、油冷、水
冷）连续冷却到室温。

过冷奥氏体转变图

过冷奥氏体转变图

过冷奥氏体转变图第一节过冷奥氏体等温转变图一、 TTT的测定（Temperature –Time - Transformation）1．测定方法金相法：珠光体、贝氏体、马氏体转变产物具有不同的形貌硬度法：与金相法配合使用磁性法：奥氏体—顺次性，转变产物—居里值以下为铁磁性电阻法：电阻与晶体缺陷浓度有关，测定开始线十分有效膨胀法：奥氏体比容最小后三种方法一样采纳比较法分析AR图5-1 亚、共析碳钢的TTT2． 金相法简介过冷奥氏体在某一温度下等温一段时刻，使A R 部分或全部转变，再急冷，使未转变奥氏体转变为马氏体。

试样：Φ10-15mm ，δ1.5mm ，加热及等温均在盐浴中进行。

奥氏体化温度 保温15分钟 2%、5%，98%， 迅速淬入盐水二、典型TTT 曲线分析先分析转变开始线，珠光体/贝氏体转变开始和终了线，Ms 线。

三、TTT 曲线的类型A ——两组C 曲线完全重迭（亚共析碳钢、含非碳化物形成元素Ni 、Cu 、Si 、<1.5%Mn 的合金钢）B ——两组C 曲线部分重迭，但2个鼻子时刻差不多相同（不常见），如37CrSi C ——同上，但两组C 曲线鼻子对应的时刻有差异。

GCr15、9Cr 、9Cr 2、CrMn 、CrW 、CrWMn （P 的时刻短）；20Cr 、40Cr 、12Cr 2Ni 4、40CrNi 、35CrMo 、40CrMn （B 的时刻短）（含少量碳化物形成元素）D ——两组C 曲线完全分离，P 明显右移。

45Cr 3、40Cr 2Ni 4、35CrNi 3Mo 、5CrNiMo 、5CrNiMoV 、3Cr 2W 8E —— B 明显右移。

Cr 5MoV ，Cr 12，Cr 12MoV ，W 18Cr 4F ——两组C 曲线强烈右移，0℃»Ms℃，室温以上只有碳化物析出线。

图5-2 TTT 图的差不多类型4Cr14Ni14W2Mo四、TTT曲线的阻碍因素（1）成分阻碍亚共析钢：C%↑，右移。

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时间
具有先共析线的C曲线
a) 亚共析钢 b) 过共析钢
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
-100 0
亚共析钢的TTT曲线
A3
F A
A1
P+F S+F
T+F
B
M + A残
1
10
102
103
104 时间(s)
温度 (℃)
800 700 600 500
§3-1 I T图
一、IT图的建立 1.金相法 步骤：1）加热奥氏体化，保温15min；
2）T1(<Ac1)---t1t2t3t4...，迅速淬入盐水中； 3 )确定转变开始时间（1%）和转变终了时间(98%),绘出T1下以A
转变量—时间为坐标的等温转变动力学曲线； 4）同样方法绘出不同温度下的动力学曲线； 5）将各个温度下的等温转变开始和终了时间绘在T—t坐标图上
（时间用对数表示）， 转变开始线、转变终了线。C曲线 优缺点----直观、结果不连续、费时
§3-1 I T图
§3-1 IT图
孕育期 鼻子
转变开始 转变终了
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度
(℃)
800
A1
700
600
500
400 300 200 100
0
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
§3-1 IT图
2.膨胀法：利用钢在相变时发生的比容变化。 AFPBM 优点—测量时间短，需要试样少； 缺点—拐点的确定。 3.磁性法：利用奥氏体为顺磁性，其转变产物F、B、M为铁磁性的特点。 优点—试样少、测试时间短和易确定各转变产物达到一定百分数所需时间。 缺点—无法测出过共析钢的先共析产物的析出线、 亚共析钢珠光体转变的
二、C曲线的特点和分析
特点：
1）过冷奥氏体在不同温度的等温转变都
有一个孕育期；
2）随温度下降，孕育期先缩短后增加；
3）过冷奥氏体在不同温度范围内的转变产物
A1-550℃ 550℃-Ms
P转变区 B转变区
高温 中温
Ms-Mf
M转变区 低温
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
合金元素对C曲线位置及形状的影响
合金元素对C曲线位置及形状的影响
三、影响IT图的因素
3.奥氏体状态的影响 1）奥氏体的晶粒度—主要影响
先共析、P、B转变。晶粒越 小，C曲线左移，即转变越 快。对M转变，晶粒越粗大， Ms点。
三、影响IT图的因素
2）奥氏体均匀性：A成分越不均匀，先共析和P转变加 快，部分C曲线左移；B转变时间延长，转变终了线右 移； Ms点升高，Mf点降低。
原因：
Ms
➢ 对贝氏体转变
贝氏体长大速度是受碳扩散控制（碳在铁素体内的脱溶）。这是由于
M 贝氏体转变时领先相为铁素体，随奥氏体f中碳含量的增加，获得铁素体
晶核几率下降。铁素体长大时，转变时需扩散的原子量增加，贝氏体转 变之前铁素体转变速度下降，贝氏体转变也减慢，C曲线右移。
➢ 对马氏体转变
碳含量 （Wc）增 加，Ms下 降、Mf下降 ； Ms和Mf 下降不一致 。 Wc<0.6%，Mf比Ms下降得快。 ①碳含量增加， Wc<0.2%，Ms显著下降；Wc>0.2%，Ms直线下降。
三、影响IT图的因素
4.外加应力与塑性变形的影响 外加应力：拉应力加速转变，压应力
阻碍转变外加应力对比 容的影响 塑性变形：造成晶粒破碎和晶格扭曲，缺陷密度，还可能伴有碳 化物析出A稳定性，转变加快。 含有Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢
四、IT图的基本类型
1.P转变与B转变曲线部分相重叠：一个“鼻子” 鼻温 P转变 <鼻温 B转变 碳钢或含非（弱）碳化物形成元素的低合金钢 2.P转变与B转变曲线相分离，出现过冷A稳定区，P转变的孕育期比B 转变的长。含Cr、Mo、W、V强碳化物形成元素的钢。40CrNiMoA。 3.只呈现B转变曲线 合金元素大大推迟P转变孕育期，P转变曲线未出现。 镍含量较多的低碳和中碳铬镍钼钢或铬镍钨钢，18Cr2Ni4WA。
第三章 钢的过冷奥氏体转变图
山东科技大学材料科学与工程学院
第三章 钢的过冷奥氏体转变图
重点： 1.掌握“C”曲线的含义； 2.掌握影响过冷奥氏体转变曲线的因素。 意义： 1.钢件热处理后的性能在很大程度上取决于冷却时A转变产物类型和形态； 2.转变温度及冷却速度不同，过冷奥氏体将按不同机理转变成不同组织（P、 B、M）； 3.通过研究不同冷却条件下钢中A组织的转变规律对于正确制定热处理工艺、 合理选材有重要的实际意义。
三、影响IT图的因素
1.含碳量的影响 1）亚共析钢--c，C曲线右移，过共析钢-- c， C
曲线左移； 共析钢最稳定 2） c，Ms、 Mf点下降； 3）亚共析钢—多了一条先共析铁素体析出线，
过共析钢—多了一条先共析渗碳体析出线。
奥氏体中含碳量的影响:
温 度
A1
亚共 析钢
过共 析钢
共析 钢
3.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
过冷奥氏体连续冷却转变图（又称CCT图或CT图）： 综合反映了过冷奥氏体在连续冷却时的转变温度、时间和转 变量之间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的冷却速度下 转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变 量与转变温度、转变时间的关系）。
1
§3-2 CT图
线：纵坐标为温度，横坐标为 时M 线。f间线，，临转界变开点始A1线线，，转M变S线终，了
A区区：A，1以过上冷为A稳等定温A区转，变过区冷
（A→P、A→B），转变产物
区（P、B），
M形成区
（ A→M ） 、 M 转 变 产 物 区
（M或M+Ar）
孕育期最短的部位，即转变开 始线的突出部分，称为鼻子。
钢在热处理时的冷却方式
温 度
热 加
保温
临界温度
连续冷却
等温冷却 时间
3.1 过冷奥氏体等温转变动力学图
过冷奥氏体等温转变曲线 又称TTT图、IT图或C曲线。 综合反映了过冷奥氏体在 冷却时的等温转变温度、 等温时间和转变量之间的 关系（即反映了过冷奥氏 体在不同的过冷度下等温 转变的转变开始时间、转 变终了时间、转变产物类 型、转变量与等温温度、 等温时间的关系）。
第三章 钢的过冷奥氏体转变图
过冷奥氏体：在临界点以下存在且不稳定将要发生转
变的奥氏体。
等温转变图
T T T（ Time –Temperature- Transformation） I T（ Isothermal -Transformation ）图
连续冷却转变图
C C T（Continuous - Cooling -Transformation)或C T图
四、IT图的基本类型
4. P转变与B转变曲线相分离， P转变的孕育期比B转变的短。 碳含量较高的合金钢。Cr12MOV。 5.只呈现P转变曲线。合金元素大大延长B转变孕育期。 碳和强碳化物形成元素含量较高的钢。不锈钢4Cr13、工具钢
Cr12 6.只析出碳化物，无任何其它相变。 碳和合金元素含量较高的钢。奥氏体钢，4Cr14Ni14W2Mo。
碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti
P转变移向高温 B转变移向低温
C曲线分离
三、影响IT图的因素
1）钴的影响：溶入A中， 使C曲线左移。
2）Ni的影响：C曲线右移 3）Mn的影响：C曲线右移Mn的作用大于Ni 4）Cr的作用：①C曲线右移，对B的推迟作用大于对P的推迟作
用； ②C曲线分离，3% Cr，完全分离。 5）Mo和W的影响：推迟P转变，对B转变影响不大。 6）B的影响：微量，过冷奥氏体的稳定性
开始线。Why？
§3-1 IT图
4.热分析法：利用钢相变时的热效应。 优点—适用于潜热大、转变速率快的过程，如熔化、凝固 缺点—不适用潜热小、转变速率慢的过程，如大部分扩散
型固态相变 5.电阻法:利用相变时电阻值的变化 缺点：精度不高
过冷A等温转变动力学图的基本形式
（一）共析钢的C曲线分析
1.线、区的意义
0
共析碳钢 TTT 曲线的分析
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区。
550～230℃;中温转变 区;半扩散型转变;
贝氏体( B ) 转变区;
230～ - 50℃;低温转 变区;非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
二、CT图的分析
➢ 共析钢：只出现P和M转变区，
无B转变区
➢ P转变区:三条曲线—转变开始线、
转变终了线、转变中止线
➢ M转变区：两条线—Ms线(该温
度下M开始形成） Vc1--冷速高于该值时部分或全 部A可过冷到M区
二、CT图的分析
临界冷却速度：Vc和Vc1
Vc—保证奥氏体在连续冷却过程中不发生分解而全部过冷到马 氏体区的最小冷速上临界冷却速度，淬火临界冷却速度 Vc1—保证奥氏体在连续冷却过程中全部分解而不发生马氏体 转变的最大冷却速度下临界冷却速度 与共析钢的区别： ①亚共析钢：出现铁素体析出区 V析出量，出现B转变区Ms右侧下降 ②过共析钢：出现先共析渗碳体析出线，无B转变区Ms右侧升高
➢ 在过共析钢中，若在Ac1～Accm之间加热，随碳含量增加，奥氏体
中碳含量不变，未溶的渗碳体的量增加，未溶的渗碳体有促进珠光 体形核的作用，降低了奥氏体的稳定性，C曲线向左移动。若在 Accm以上加热，随碳含量增加，奥氏体中碳含量增加，获得渗碳 体晶核几率增加，先共析渗碳体与珠光体孕育期缩短，析出速度增 加，转变速度增加。这是由于随碳量增加，珠光体的形成是在渗碳 体之后，故也加快。C曲线向左移动。