奥氏体在冷却时的转变课件.ppt

1、4.2 奥氏体在冷却时的转变奥氏体在冷却时的转变(TTT或或C曲线曲线)四、影响四、影响C曲线位置和形状的因素曲线位置和形状的因素五、五、C曲线的意义和应用曲线的意义和应用六、六、共析钢连续冷却转变共析钢连续冷却转变CCT曲线简介曲线简介4.2 奥氏体在冷却时的转变奥氏体在冷却时的转变按按FeFe3C平衡相图进行平衡转变。平衡相图进行平衡转变。（二）连续冷却转变（二）连续冷却转变奥氏体在一定冷速下进行的转变。冷速不同，得奥氏体在一定冷速下进行的转变。冷速不同，得到的组织也不同，最终性能也不同。到的组织也不同，最终性能也不同。（一）极其缓慢冷却转变（一）极其缓慢冷却转变共析钢共析钢平衡组织为：平

2、衡组织为：亚共析钢亚共析钢平衡组织为：平衡组织为：过共析钢过共析钢平衡组织为：平衡组织为：PF+PP+Fe3C（三）等温冷却转变（三）等温冷却转变 将将A迅速过冷到迅速过冷到A1以下某一温度，保温一以下某一温度，保温一定时间，使定时间，使过冷奥氏体过冷奥氏体在在恒温恒温下下完成转变完成转变，然，然后再冷却到室温。后再冷却到室温。过冷奥氏体过冷奥氏体在在A1以下存在的尚未发生转以下存在的尚未发生转 变的变的A。（一）（一）C C曲线的测定曲线的测定以共析钢为例，采用以共析钢为例，采用金相法金相法测定。测定。1.制样：制样：把钢材制成把钢材制成151.5mm的圆片试样的圆片试样 （钻小孔，便于提取

3、），分成若干组。（钻小孔，便于提取），分成若干组。2.奥氏体化：奥氏体化：取一组试样，在盐炉内加热使之取一组试样，在盐炉内加热使之 完全完全A化。化。3.等温：等温：将将A化后的试样快速投入化后的试样快速投入 A1 以下某一温以下某一温 度的浴炉中进行等温转变，并开始计时。度的浴炉中进行等温转变，并开始计时。(TTT或或C曲线曲线)4.记时：记时：每隔一定时间取出一个试样，进行高温每隔一定时间取出一个试样，进行高温金相金相 组织观察。记录组织观察。记录开始转变时间开始转变时间和和转变终了转变终了时间。时间。将其余各组试将其余各组试样，用上述方法分别样，用上述方法分别测出不同等温条件下测出不同等

4、温条件下A转变开始和终了时转变开始和终了时间，最后将所有间，最后将所有转变转变开始时间点开始时间点和和终了时终了时间点间点标在标在温度温度时间时间(对数对数)坐标上，并分坐标上，并分别连接起来，即得别连接起来，即得C曲线曲线。Ttt2tnt101时间/sT/M+AA1100200300400500600700800-100100101010102345AMsMf过冷冷A过冷冷AAMA下BAS转变开始转变结束A上BATAPM下B上BTSP525HRC2535HRC3540HRC4050HRC5060HRC6065HRC（二）图形分析（二）图形分析C曲线区域、转变产物及其性能曲线区域、转变产物及其

5、性能M 转变转变P 转变转变B 转变转变 过冷过冷A转变开始线转变开始线过冷过冷A转变终了线转变终了线相变线相变线M转变开始线转变开始线M转变终了线转变终了线P 5 25HRCS 25 35HRCT 3 5 40HRC上上B 40 50HRC下下B 50 60HRCM+A60 65HRC硬硬度度强强度度增增加加塑塑性性韧韧性性下下降降性性 能能（一）珠光体转变（一）珠光体转变(A(A1 1550)550)PF与与Fe3C片层相间排列的机械混合物，呈片层相间排列的机械混合物，呈“贝壳状贝壳状”根据片层厚度不同，可分以下三种：根据片层厚度不同，可分以下三种：1、珠光体的组织形态及性能珠光体的组织形

6、态及性能索氏体（索氏体（S）屈氏体（屈氏体（T）珠光体（珠光体（P）温度温度/A相变相变层片间距层片间距HRC性能性能A1600 AP（珠光体）（珠光体）0.60.8m500分清分清1020随片间距随片间距减小，强减小，强度、塑性度、塑性韧性升高韧性升高650600 AS（索氏体）（索氏体）0.25m1000分清分清2030600550 AT（屈氏体）（屈氏体）0.1m 5000分清分清3040珠光体转变的类型、特征及性能珠光体转变的类型、特征及性能 A AFe3CA AFe3C 2、珠光体的转变过程、珠光体的转变过程全扩散型转变全扩散型转变通过通过Fe、C原子的扩散和原子的扩散和A晶格的晶格

7、的改组来实现。改组来实现。通过通过形核形核 长大长大来实现来实现 Fe3C A AP A B上上(550350)，光镜下呈，光镜下呈羽毛状羽毛状。半扩散型转变半扩散型转变碳原子扩散，铁原子不扩散。碳原子扩散，铁原子不扩散。电镜下可看到电镜下可看到Fe3C以不连续的短以不连续的短杆状分布于许多平杆状分布于许多平行而密集的行而密集的 F 条条之之间。间。塑变抗力低易塑变抗力低易发生脆断发生脆断，故其，故其强度和韧性较差，强度和韧性较差，工业上不应用。工业上不应用。HRC=40451.上贝氏体上贝氏体（二）（二）贝氏体转变贝氏体转变550Ms（230）B上上显微组织光镜照片显微组织光镜照片B上上转变

8、过程示意图转变过程示意图A晶界晶界Fe3CFe3C上上BB下下 显微组织光镜照片显微组织光镜照片 F针是过饱和的针是过饱和的固溶强化固溶强化。电镜下。电镜下Fe3C呈呈细短细短条状条状，沿着与的长轴相夹的方向分列成排，均匀分布在呈，沿着与的长轴相夹的方向分列成排，均匀分布在呈55 65角的角的F针内针内弥散强化。弥散强化。A B下下350Ms（230），光镜下呈，光镜下呈黑色针状黑色针状。2.下贝氏体下贝氏体强韧性好，硬度强韧性好，硬度为为5060HRC，是工业生产上追是工业生产上追求的组织。可采求的组织。可采用用等温淬火等温淬火得到。得到。B下下 黑色针状黑色针状B下下转变过程示意图转变过程

9、示意图 碳化物碳化物 碳化物碳化物 碳化物碳化物下下BM形态主要取决于高温形态主要取决于高温A中的含碳量。中的含碳量。即：即：WC%，淬火后组织中的，淬火后组织中的M片片，而，而M板条板条。当当WC1.0%的钢淬火后组织几乎全是的钢淬火后组织几乎全是M片片，当当 WC Vk）。（3）在不断降温的条件下形成在不断降温的条件下形成 降温中断降温中断M M转变停止。转变停止。（4）转变速度极快。转变速度极快。瞬间形核，瞬间长大。瞬间形核，瞬间长大。A中的中的C%则则 MS、Mf，残余，残余A含量含量。3.M转变的特点转变的特点金属的实际结晶温度Tn总是低于平衡结晶温度T0，这一现象称为过冷现象，T0

10、与Tn的差值T称为过冷度，。（6）产生很大内应力。产生很大内应力。奥氏体的碳含量对残余奥氏体量的影响奥氏体的碳含量对残余奥氏体量的影响奥氏体的碳含量对奥氏体的碳含量对M转变温度的影响转变温度的影响MsWc(%)0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.02001000100200300400500600700温度温度/Mf4.冷处理冷处理 A 会降低淬火钢的硬度和耐磨性，而且在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，使用过程中或长期存放时，A 会发生转变，引会发生转变，引起钢件尺寸精度的变化。起钢件尺寸精度的变化。冷处理在淬火后立即进行，

11、他是淬火的继续。处冷处理在淬火后立即进行，他是淬火的继续。处理温度根据钢的理温度根据钢的Mf点决定，通常在点决定，通常在-50-80。1.1.碳含量的影响碳含量的影响碳钢碳钢C曲线的比较曲线的比较四、影响四、影响C曲线位置和形状的因素曲线位置和形状的因素与共析钢相比：与共析钢相比：各多一条各多一条过冷过冷A先共析相（先共析相（F或或Fe3C）转变线转变线。亚（过）共析钢的亚（过）共析钢的C曲线左移曲线左移；亚（过）共析钢的亚（过）共析钢的Ms、Mf 线上（下）移。线上（下）移。A中含中含Co或或WAl 2.5%时，时，C曲线向左移曲线向左移；其它溶入；其它溶入A的合金元素均会使的合金元素均会使

12、C曲线右移。曲线右移。碳化物形成元素如碳化物形成元素如Cr、W、Mo、V等存在使等存在使C曲线形状曲线形状变化，变成两拐弯（如图变化，变成两拐弯（如图5-16）。）。2.合金元素的影响合金元素的影响时间时间/s110102410510610200400600800温度温度/310时间时间/s0.5C2.2Cr时间时间/s110102410510610200400600800温度温度/310时间时间/s0.5C4.2Cr（P101图图5-16）铬对铬对C曲线的影响曲线的影响 Cr%，C曲线的形状发生改变；使曲线的形状发生改变；使C曲线在鼻子处分开，曲线在鼻子处分开，形成（过冷形成（过冷A P和和

13、过冷过冷A B）两个两个C曲线。曲线。加热温度加热温度、保温时间、保温时间 加热温度加热温度保温时间保温时间原因：原因：C曲线右移曲线右移转变时转变时形核率形核率 A稳定性稳定性 A成分均匀成分均匀 未溶碳化物未溶碳化物 A晶粒尺寸晶粒尺寸 晶界面积晶界面积 C曲线右移曲线右移 五、五、C曲线的意义和应用曲线的意义和应用 1.反映了过冷度（反映了过冷度（T）与过冷与过冷A转变速度的关系。转变速度的关系。（一）意义（一）意义 2.反映了过冷反映了过冷A在不同在不同T下的转变产物。下的转变产物。（二）应用（二）应用CCT曲线位于曲线位于 TTT的右下方；的右下方；CCT曲线中没有曲线中没有 AB

14、转变转变1.在转变图上估计连续冷却转变产物在转变图上估计连续冷却转变产物退火退火正火正火淬火淬火淬火淬火水冷：水冷：V实实 Vk M2.马氏体淬火临界冷却速度马氏体淬火临界冷却速度油冷：油冷：V实实VK（M）V实实VK（M+T）mm11.5tAkv淬火临界冷却速度淬火临界冷却速度:Vk 获得完全获得完全M组织的最小冷却速度或与转变开始线相切的冷却速度组织的最小冷却速度或与转变开始线相切的冷却速度tmC曲线鼻尖处温度曲线鼻尖处温度mC曲线鼻尖处时间曲线鼻尖处时间例如：例如：T8钢加热后钢加热后tmm3.确定工艺参数确定工艺参数 4.确定冷处理工艺的温度确定冷处理工艺的温度等温退火等温退火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火fst0sst0例如：例如：等温退火等温退火、等温淬火、等温淬火和和分级淬火分级淬火Ps AP 开始线开始线Pf AP 终止线终止线KKP型转变终止线型转变终止线Vk 上临界冷却速度上临界冷却速度Vk 下临界冷却速度下临界冷却速度MS AM 开始温度开始温度Mf AM 终止温度终止温度六、六、共析钢连续冷却转变共析钢连续冷却转变C曲线曲线(CCT图图)简介简介注意：热处理生产中尽量利用注意：热处理生产中尽量利用CCT图解决连续冷却问题图解决连续冷却问题