过冷奥氏体转变

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。

过冷奥氏体转变因素对其影响规律过冷奥氏体等温转变的速度反映过冷奥氏体的稳定性，而过冷奥氏体的稳定性可在C曲线上反映出来。

过冷奥氏体越稳定，孕育期越长，则转变速度越慢，C曲线越往右移。

过冷奥氏体的等温转变因素有多个：（一）奥氏体成分的影响1、含碳量的影响2、合金元素的影响（二）奥氏体状态的影响（三）应力和塑性变形的影响。

一、奥氏体成分的影响过冷奥氏体等温转变的速度在很大程度上取决于奥氏体的成分，改变奥氏体的化学成分，影响C曲线的形状和位置，从而可以控制过冷奥氏体的等温转变速度。

1、含碳量影响与共析钢C曲线不同，亚、过共析钢上部各多一条先共析相析出线，说明过冷奥氏体在发生珠光体转变之前，在亚共析钢中先要析出铁素体，在过共析钢中要先析出渗碳体。

亚共析钢随奥氏体含碳量增加，C曲线逐渐右移，说明过冷奥氏体稳定性增高，孕育期变长，转变速度减慢。

这是由于在相同的转变条件下，随着亚共析钢中含碳量的增高，铁素体形核的几率减少，铁素体长大需要扩散离去的碳量增大，故减慢铁素体的析出速度。

一般认为，先共析铁素体的析出可以促进珠光体的形成。

因此，由于亚共析钢先共析铁素体孕育期增长且析出速度减慢，珠光体转变速度也随之减慢。

2、合金元素对的影响合金元素溶解到奥氏体中后，都增大过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。

V、Ti、Nb、Zr等强碳化物形成元素，当其含量较多时，能在钢中形成稳定的碳化物，在一般加热温度下不能融入奥氏体中而以碳化物形式存在，则反而降低过冷奥氏体的稳定性。

二、奥氏体状态的影响奥氏体晶粒越细小，单位体积内晶界面积越大，从而使奥氏体分解时形核率增多，降低稳定性。

铸态原始组织不均匀，存在成分偏析，而经轧制后，组织和成分变得均匀。

因此在同样加热条件下，铸锭形成的奥氏体很不均匀，而轧材形成的奥氏体比较均匀，不均匀的奥氏体可以促进奥氏体分解，使C曲线左移。

奥氏体化温度越低，保温时间越短，奥氏体晶粒越细，未溶第二相越多，同时奥氏体的碳浓度和合金元素浓度越不均匀，从而促进奥氏体在冷却过程中分解，使曲线左移。

过共析钢是一种特殊的钢材，其具有良好的强度和耐磨性，因此在工程领域得到了广泛的应用。

过冷奥氏体连续冷却转变技术是制备过共析钢的一种重要方法，其通过控制奥氏体形核和长大过程，实现了钢的微观组织和性能的优化。

本文将对过共析钢的形成机理、过冷奥氏体连续冷却转变技术的工艺特点和研究进展进行详细介绍。

一、过共析钢的形成机理1.1 过共析钢的定义过共析钢是指在固态转变过程中，共析相组织萌发和生长，最终形成的一种特殊的钢材。

其主要特点是共析相的均匀分布和细小尺寸，能够显著提高钢材的强度和耐磨性。

1.2 过共析钢的形成机理在过共析钢的形成过程中，共析相的形核和生长是非常关键的。

过共析相主要是由碳化物和硬质合金相组成，其形核和长大受到奥氏体形核和生长的影响。

了解过共析钢的形成机理对于控制其微观组织和性能具有重要意义。

二、过冷奥氏体连续冷却转变技术的工艺特点2.1 过冷奥氏体连续冷却转变技术的原理过冷奥氏体连续冷却转变技术是一种通过快速冷却和保持在α+γ两相区进行组织调控的方法。

其基本原理是在合适的温度范围内，通过适当的冷却速度和延时时间，促进奥氏体形核和长大的控制，实现共析相的均匀分布和细小尺寸。

2.2 过冷奥氏体连续冷却转变技术的工艺特点过冷奥氏体连续冷却转变技术具有工艺简单、成本低、生产效率高等特点。

通过合理的工艺参数选择和控制，可以获得具有优异性能的过共析钢材。

三、过冷奥氏体连续冷却转变技术的研究进展3.1 过冷奥氏体连续冷却转变技术在过共析钢制备中的应用目前，过冷奥氏体连续冷却转变技术在过共析钢制备中得到了广泛的应用。

通过对工艺参数和设备的优化，可以获得具有良好性能和稳定质量的过共析钢产品。

3.2 过冷奥氏体连续冷却转变技术的未来发展方向随着科学技术的不断发展和进步，过冷奥氏体连续冷却转变技术在过共析钢制备中的应用仍将不断深化和拓展。

未来的发展方向包括对工艺参数、设备性能和产品质量的进一步提高，以及对新型材料和新工艺的探索和研究。

过冷奥氏体连续冷却转变
过冷奥氏体连续冷却转变是一种金属材料的相变过程，通常发生在高温状态下。

在这个过程中，金属材料的温度被快速降低到低于其临界转变温度的温度以下，但是材料仍然处于液态。

在这种情况下，过冷奥氏体可以在没有形成晶体的情况下存在。

当过冷奥氏体被连续冷却时，它会发生一系列的相变，最终形成固态晶体。

这个过程可以分为两个阶段：先是过冷奥氏体的转变，然后是晶体的形成。

在第一个阶段，过冷奥氏体可以通过两种方式转变：等温转变和连续冷却转变。

等温转变是指过冷奥氏体在一定的时间内逐渐转变为珠光体或索氏体。

连续冷却转变是指过冷奥氏体在一定的速度下以一定的时间冷却到室温以下，从而形成不同的晶体结构。

在第二个阶段，过冷奥氏体转变为固态晶体。

这个过程可以通过两种方式进行：马氏体转变和贝氏体转变。

马氏体转变是指过冷奥氏体在快速冷却过程中形成的马氏体。

贝氏体转变是指过冷奥氏体在缓慢冷却过程中形成的贝氏体。

过冷奥氏体连续冷却转变是一个复杂的相变过程，它对金属材料的性能和组织结构具有重要的影响。

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。

过冷奥氏体转变总结
过冷奥氏体是一种具有高硬度、脆性和较小晶粒尺寸的组织，通常由
于快速冷却或淬火过程中金属内部组织的产生而形成。

过冷奥氏体的形成
是由于金属中的碳的含量过高，无法尽量溶解到铁晶格中。

过冷奥氏体转
变是为了减少金属的硬度和脆性，提高其韧性和可加工性。

首先是回火过程。

当过冷奥氏体加热到一定温度时，金属的硬度开始
减小，形成亚稳定的奥氏体。

回火时，金属内部的原子会重新排列，形成
新的原子结构，改变材料的组织结构和性能。

回火过程中，随着温度的升高，原子间的浸润力增加，金属结构变得更稳定，硬度减小。

接下来是回火软化过程。

经过回火后的奥氏体比过冷奥氏体更为稳定，硬度更低，但仍然具有较高的强度。

当过冷奥氏体继续加热到一定温度时，回火过程中形成的碳化物析出，使得金属结构变得更加稳定。

此时，材料
的硬度进一步降低，但强度仍然较高。

最后是晶粒再长大过程。

当过冷奥氏体加热到一定温度时，金属内部
的晶粒开始再长大。

晶粒再长大过程中，刚性晶粒和软化的过渡相开始形成，继而在回火温度下通过回复和再结晶来增大晶粒尺寸。

这个过程会使
金属组织的晶粒尺寸变大，从而进一步降低材料的硬度和强度。

总的来说，过冷奥氏体转变是固态金属材料加热过程中的一种相变过程，主要包括回火、回火软化和晶粒再长大。

通过这些过程，材料的硬度
和脆性得到降低，韧性和可加工性得到提高。

过冷奥氏体转变广泛应用于
金属加工工艺中，对于提高金属材料的性能和使用寿命具有重要意义。