奥氏体等温转变42页PPT

成芳、结构都与之相差很大 ·体和铁繁体。可几典民体 交属于扩焦犁相寰。
S 2O-30HRC T 21)、40HRC
B1:
40-、.50 HRC
50-ωHRC
A-M
M" A'
伪、~5 HRC
薛小怀圃敏捷
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薛小怀圃敏捷
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热处理4、讲.:!lt:过:.奥民体等温转变过程及转变产，跑回叮分享
大时 必然要后1 顶'宙的A 中排挤出乡余的萄炭，宵起相邻的 A碳
这又必产生新的 Fe3C创造了条件。 如此交替 A就转型运成F和 Fe3C泞，层相间的 P组织 。
薛小怀圃敏捷
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薛小怀圃敏捷
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(2 6)
比界面能
R 球面曲率半径，如为平
图2-12 球面晶界长 大驱动力示意图
直晶界，R ，P 0。
(2) 晶界迁移阻力
第二相粒子—晶界迁移阻力
晶界向右迁移时，奥氏 体晶界面积将增长，所受 旳最大阻力为：
Fmax
3 f
2r
(2 7)
f 第二相微粒的体积分数 图2-19 Zener微粒钉
消除、预防组织遗传性旳措施： 进行中间处理 安排合适旳中间正火或退火； 对于遗传性很强旳钢种，可作两次以上旳退火或“正火十
退火”。
屡次高温回火处理。
晶粒度级别与晶粒大小旳关系 n = 2N-1 n ---- X100倍时，晶粒数 / in2 N ---- 晶粒度级别
N d (μm) 1 250 2 177 3 125 4 88 5 62 6 44 7 31 8 22 9 15.6 10 11
图2-10 X100倍 晶粒度
奥氏体晶粒度：
八面体间隙半径 0.52 Ǻ 碳原子半径 0.77 Ǻ →点阵畸变
（面心立方 Face Centered Cubic）
奥氏体旳单胞
奥 氏 体 相 区 ： NJESGN包围旳区域
GS线 ---- A3线 ES线 ---- Acm线 PSK线 ---- A1线
碳在奥氏体中旳最大 溶解度为2.11wt% (10at%)
从而线长大速度G增大。
由（2-2）两式可计算A向F与Fe3C两相推移速度旳比值。 例如，当A形成温度为780℃时
A向F旳推移速度
v
K' 0.41 0.02
A向Fe3C中旳推移速度
K' v Fe3C 6.69 0.89
v 6.69 0.89 14.8 v Fe3C 0.41 0.02

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

温
度
形核率（n）（个/毫米3•秒）
线生长速度（c）（毫米/秒）
转变一般所需时间）（秒）
0.001
100
0.004
36
0.01
9
0.026
3
0.041
1
2018/10/25
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授课 朱世杰
奥氏体和钢在加热过程中的转变
1. 奥氏体的形核率 按均匀形核的条件，奥氏体的形核率 (1/S· mm3) 与温度的关系，可写作 ： Q W
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授课 朱世杰
奥氏体和钢在加热过程中的转变
一. 奥氏体晶核的形成
共析钢奥氏体的形核（a）20s（b）25s（c）26s （d）30s（2000×）
形核观察
2018/10/25
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0.95%C-2.61%Cr钢在800℃加热时奥 氏体形成的TEM照片（a）奥氏体在 渗碳体/铁素体界面形核；（b）奥氏 体在珠光体团的边界形核。
• △GV > 0，△T<0，γ→P • △GV = 0，△T>0，P、γ平衡 • △GV < 0，△T>0，P→γ满足条件； 因此，奥氏体形成的热力学条件：必 须在一定的过热度（T>A1）条件下 才能发生。
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授课 朱世杰
奥氏体和钢在加热过程中的转变
2. 奥氏体形成的温度范围
• 钢的热处理依据之一是Fe-Fe3C相图 实际加热 理论温度 实际冷却 • Ac1、 A1（PSK线）、 Ar1 • Ac3、 A3（GS线）、 Ar3 • Accm、 Acm（ES线）、 Arcm
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共析钢奥氏体形成过程示意图 4

过冷奥氏体等温转变动力学图 （TTT图）
等温转变：将奥氏体的试样迅速冷至临界温度以下
的一定温度，进行等温，在等温过程中所发生的相
变。
过 冷 奥 氏 体 等 温 转 变 曲 图 (TTT ， Time Temperature Transformation)：用来描述转变开始和转变终了时间、 转变产物和转变量与温度、时间之间的关系曲线， 又叫C曲线、IT图。
第３类
（４）只有P转变区而无B转变区（4Cr13)或只有B转变 区而无P转变区(18CrNiV)。
（５）只有一条碳化物析出线，无P和B转变区（奥氏 体钢都具有这类曲线）。
第４类
第５类
（四）影响奥氏体等温转变图的因素 1、化学成分
（1）碳含量的影响 对珠光体部分：亚共析钢，随碳含量的增加C曲线右移。
这样在某一温度等温，将得到P+B或B+M混合组织。
（三）奥氏体等温转变图的常见类型
等温转变曲线形状只要取决于珠光体、贝氏体和马氏体的转 变曲线是 重叠的还是明显分开的，以及它们与纵轴间的相对位 置。
1、碳钢的基本类型
2、合金钢C曲线的常见类型
归纳起来大体上可以分为五种类型。
（1）单一C字形曲线，即P与B转变重叠（与碳素钢相似）。 除碳钢以外，含有Si、Ni、Cu、Co等合金元素（非碳化物 形成元素）的钢均属此类。
A晶粒愈细小，等温转变的孕育期愈短，加速过冷A向P的 转变；对B转变有相同的作用，但不如对P的作用大； Ms降低。
3、加热温度和保温时间的影响

当原始组织相同C曲线右移。
a)843.5℃ 奥氏体化，晶粒度No9 b)1065.6 ℃奥氏体化，晶粒度No3
2、等温淬火：获得下贝氏体。

扁棒状 在光镜下板条马氏
体为一束束的细条 组织。
演示课件
光镜下 电镜下
每束内条与条之间尺 SEM
寸大致相同并呈平行
排列，一个奥氏体晶
粒内可形成几个取向
不同的马氏体束。
TEM
在电镜下，板条内的
亚结构主要是高密度
过冷奥氏体的等温冷却转变
冷却方式决定钢的组织和性能，是热处 理极为重要的工序。实际生产中常采用等温 冷却和连续冷却两种冷却方式。
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的奥氏体， 是非稳定组织，迟早要发生转变。现以共析 钢为例说明奥氏体的等温冷却转变。
演示课件
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变 两种。
演示课件
马氏体组织
马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.
演示课件
2）马氏体的形态 马氏体的形态分板
条和针状两类。 a. 板条马氏体 立体形态为细长的
下贝氏体转变
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而
铁原子不扩散。
演示课件
下贝氏体： 形成温度为350℃-Ms。 在光镜下呈竹叶状。
光镜下
在电镜下为细片状碳 化物分布于铁素体针 内，并与铁素体针长 轴方向呈55-60º角。
电镜下
演示课件
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较
上贝氏体转变过程
演示课件
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
分布于自奥氏体
晶界向晶内平行
生长的铁素体条

共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线是描述共析钢在特定冷却条件下，奥氏体相转变为其他相的过程。该曲线的建立基于金属学相变理论，通过实验测定不同温度和时间下奥氏体的转变情况。转变过程包括奥氏体分解为铁素体和渗碳体的共析反应，以及可能的贝氏体转变等。曲线通常呈现为温度-时间图，反映了在不同等温条件下，奥氏体转变的速率和程度。通此外，对转变曲线的分析还有助于预测和控制钢材在冷却过程中的组织和性能变化，从而优化材料的力学性能和加工性能。

对亚共析钢在发生P转变之前有先共析F析出，因此亚共 析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析F析出线， 且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。
对过共析钢在发生P转变之前有先共析渗碳体析出，因此 过共析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳
体析出线，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失。
略低于A1的温度分解完毕，故奥氏体有可能被过冷到较低的 温度，在较大的过冷度下发生转变。
•
随着过冷度的增大，转变温度的降低，转变驱动力增大，
铁原子与碳原子的活动能力下降，过冷奥氏体的转变机制不
同。
• 过冷奥氏体的转变分为三大类：铁原子与碳原子均能充分
扩散的高温转变，即珠光体转变；铁原子已难以扩散而碳原
过冷奥氏体等温转变图综合反 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）。
4.2.1 过冷奥氏体等温转变动力学图(TTT图)
1.TTT图及其特点 (1)共析钢的C曲线分析 - 线、区的意义
概述
• 热处理是使固态金属通过加热、保温、冷却工序改变其内部组 织结构，以获得预期性能的工艺过程。热处理通常包括加热、保温 和冷却三个步骤，其中冷却往往是最关键的步骤。
• 正确地进行热处理，可以成倍、以至数十倍地提高零件的使用 寿命。
• 热处理能改变工件性能的根本原因是在热处理过程中金属的内 部组织结构发生了变化。钢件加热到临界点(A1或A3)以上形成奥氏 体。奥氏体冷却到临界点以下的奥氏体，是非稳定组织，称为过冷 奥氏体。
片状(针状)马氏体: 在高碳钢中 形成的马氏体完全是片状马氏体。 在显微镜下观察时呈针状或竹叶 状。亚结构主要是孪晶。