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1、过冷奥氏体转变动力学过冷奥氏体转变动力学TTTTTT与与CCTCCT曲线曲线1知识书苑钢在热处理时的冷却方式钢在热处理时的冷却方式 热热加加保温保温时间温度临界温度临界温度连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却2知识书苑1. 过冷奥氏体等温转变动力学图（过冷奥氏体等温转变动力学图（TTT图图） 过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变曲曲线线又又称称TTTTTTTTTTTT图图图图、ITIT图图或或C C曲曲线线。综综合合反反映映了了过过冷冷奥奥氏氏体体在在冷冷却却时时的的等等温温转转变变温温度度、等等温温时时间间和和转转变变量量之之间间的的关关系系（即即反反映映了了过过冷冷奥奥氏氏体体在在不不同同的的
2、过过冷冷度度下下等等温温转转变变的的转转变变开开始始时时间间、转转变变终终了了时时间间、转转变变产产物物类类型型、转转变变量量与与等等温温温温度度、等温时间的关系）。等温时间的关系）。 TTTTemperature Time Transformation ITIsothermal Transformation3知识书苑1.1 过冷过冷A A等温转变动力学图的基本形式等温转变动力学图的基本形式 （一）共析钢的（一）共析钢的C C曲线分析曲线分析 1. 1.线、区的意义线、区的意义 线线：纵纵坐坐标标为为温温度度，横横坐坐标标为为时时间间，临临界界点点A A1 1线线，M MS S线线，M Mf
3、f线线，转转变变开开始始线线，转变终了线。转变终了线。 区区：A A1 1以以上上为为稳稳定定A A区区，过过冷冷A A区区，过过冷冷A A等等温温转转变变区区（APAP、ABAB），转转变变产产物物区区（P P、B B）， M M形形成成区区（AMAM）、M M转转变变产产物物区区（M M或或M+ArM+Ar） 孕育期最短的部位，即孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称转变开始线的突出部分，称为鼻子。为鼻子。 4知识书苑共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线
4、A +产产 物物 区区产产物物区区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变;P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变; 贝氏体贝氏体( B ) 转变区转变区;230 - 50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体 ( M ) 转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf5知识书苑 2. 2. 转变产物依等温温度不转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区同，大体可分为三个温度区： (1). (1). P P型型转转变变：高高温温区
5、区（临临界界点点A A1 1550550）、过过冷冷度度小小，P P型型组组织织转转变变区区，APAP；扩扩散散型相变型相变 (2).(2).M M型型转转变变：低低温温区区（在在M MS S以以下下）、过过冷冷度度大大，发发生生M M转转变变的的区区域域，AMAM；非非扩扩散散型相变型相变 ( (3).B3).B型转变型转变：中温区：中温区（550550M MS S），），发生发生B B转变的转变的区域，区域，ABAB。半扩散型相变半扩散型相变 需需要要指指出出的的是是，在在中中部部区区域域P P转转变变区区和和B B转转变变区区可可能能重重叠叠，得得到到P P和和B B的的混混合合组组织织
6、；在在下下部部区区域域M M转转变变和和B B转转变变可可能能重重叠叠，得得到到M M和和B B的的混混合合组组织；织；6知识书苑共析钢等温转变的产物及形貌共析钢等温转变的产物及形貌7知识书苑 3.3.共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈“C C”字形字形？ 过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变速速度度受受两两个个主主要要因因素素：驱驱动动力力GvGv和和原原子子的的扩扩散散系系数数D D。等等温温温温度度愈愈低低，过过冷冷度度大大，驱驱动动力力GvGv大大，等等温温转转变变速速度度越越大大；但但等等温温温温度度愈愈低低，扩扩散散系系数数D D减减小
7、小，原原子子扩扩散散能能力力下下降降，转转变变速速度度减减小小；这这两两个个因因素素的作用是矛盾的。的作用是矛盾的。 （1 1）高高温温时时，过过冷冷度度小小，驱驱动动力力GvGv小小，扩扩散散系系数数D D大大，原子扩散能力大，以驱动力原子扩散能力大，以驱动力GvGv影响为主。影响为主。 （2 2）低低温温时时，过过冷冷度度大大，驱驱动动力力GvGv大大，扩扩散散系系数数D D小小，原子扩散能力小，以扩散系数原子扩散能力小，以扩散系数D D影响为主。影响为主。 上述两个因素综合作用的结果，在上述两个因素综合作用的结果，在550550是驱动力和原子是驱动力和原子的扩散的作用都充分发挥，使孕育期
8、最短，使的扩散的作用都充分发挥，使孕育期最短，使TTTTTT图呈图呈“C C”字形。字形。 综综上上所所述述， TTTTTT图图为为珠珠光光体体等等温温转转变变、马马氏氏体体连连续续转转变变、贝氏体等温转变的综合。贝氏体等温转变的综合。8知识书苑 （二）非共析钢的过冷（二）非共析钢的过冷A A等温转变曲图与共析钢的等温转变曲图与共析钢的A A等温转变等温转变图不同图不同的是：的是： 对对亚亚共共析析钢钢在在发发生生P P转转变变之之前前有有先先共共析析F F析析出出，因因此此亚亚共共析析钢钢的的过过冷冷A A等等温温转转变变曲曲线线在在左左上上角角有有一一条条先先共共析析F F析析出出线线，且
9、该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。 对过共析钢在发生对过共析钢在发生P P转变之前有先共析渗碳体析出，因此转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷过共析钢的过冷A A等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳体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。析出线，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失。 9知识书苑亚共析钢亚共析钢C曲线曲线10知识书苑 亚共析钢的亚共析钢的TTT曲线曲线 FAP + FS + FTBM + A残残A3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500
10、600700温度温度()0400A1MsMf11知识书苑过共析钢过共析钢C曲线曲线12知识书苑 过共析钢的过共析钢的TTT曲线曲线P + Fe3CS + Fe3CTBM + A残残 Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf13知识书苑 （三）合金钢的过冷三）合金钢的过冷A 等温转变曲线等温转变曲线 合金钢的过冷合金钢的过冷A 等温转变曲线由于受碳和合等温转变曲线由于受碳和合金元素的影响，图形比较复杂。金元素的影响，图形比较复杂。 常见的常见的常见的常见的C C曲线有四种形状：曲线有四种形状：曲线有
11、四种形状：曲线有四种形状： (a) 表示表示AP和和AB转变线重叠；转变线重叠； (b) 表示转变终了线出现的二个鼻子；表示转变终了线出现的二个鼻子； (c) 表表示示转转变变终终了了线线分分开开，珠珠光光体体转转变变的的鼻鼻尖尖离离纵轴远；纵轴远； (d) 表示形成了二组独立的表示形成了二组独立的C曲线。曲线。 综上所述，综上所述，C曲图为珠光体等温转变、马氏体曲图为珠光体等温转变、马氏体连续转变、贝氏体等温转变的综合。需指出的是连续转变、贝氏体等温转变的综合。需指出的是珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到珠光体加珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到珠光体加贝氏体混合组织。贝氏体转变与贝氏体混合
12、组织。贝氏体转变与M转变也会叠转变也会叠。 14知识书苑1.2 影响过冷奥氏体影响过冷奥氏体C曲线形状的因素曲线形状的因素 lA A的成分：的成分：WcWc和合金元素和合金元素l奥奥氏氏体体状状态态：奥奥氏氏体体晶晶粒粒大大小小的的影影响响、加热温度和保温时间、原始组织加热温度和保温时间、原始组织l应力应力l塑性变形塑性变形 15知识书苑 （一）（一）A A的成分的成分 1.1.含碳量含碳量 含含碳碳量量不不改改变变C C曲曲线线的的形形状状但但对对珠珠光光体体转转变变、贝贝氏体转变的影响不同。氏体转变的影响不同。 （1 1）对珠光体转变）对珠光体转变 非非共共析析钢钢在在发发生生珠珠光光体体
13、转转变变之之前前有有先先共共析析相相（铁铁素素体体、渗渗碳碳体体）析析出出，因因此此非非共共析析钢钢的的过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变C C曲曲线线在在左左上上角角有有一一条条先先共共析析相相析析出出线，且先共析相析出线随含碳量的变化而移动。线，且先共析相析出线随含碳量的变化而移动。 共共析析钢钢的的C C曲曲线线最最靠靠右右，亚亚共共析析钢钢的的C C曲曲线线随随含含碳碳量量增增加加向向右右移移动动；过过共共析析钢钢的的C C曲曲线线随随含含碳碳量量增加向左移动。增加向左移动。 碳对碳对C C曲线的影响不如曲线的影响不如MeMe。 因因此此，共共析析钢钢的的C C曲曲线线离离纵纵轴轴最
14、最远远，共共析析钢钢的的过过冷奥氏体最稳定。冷奥氏体最稳定。 16知识书苑奥氏体中含碳量的影响奥氏体中含碳量的影响:过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间温度A117知识书苑非共析钢和共析钢的非共析钢和共析钢的TTT图比较图比较18知识书苑 原因：原因：l 在在相相同同条条件件下下，随随亚亚共共析析钢钢中中碳碳含含量量增增加加，获获得得铁铁素素体体晶晶核核几几率率下下降降，铁铁素素体体长长大大时时需需扩扩散散去去的的碳碳量量增增大大，扩扩散散的的距距离离增增大大，先先共共析析铁铁素素体体析析出出的的孕孕育育期期增增长长，铁铁素素体体析析出出速速度度下下降降；一一般般认认为为铁铁素素
15、体体析析出出有有利利与与珠珠光光体体转转变变，而而珠珠光光体体的的析析出出在在铁铁素素体体之之后后，铁铁素素体体析析出出速速度度减减慢慢，珠珠光光体体的析出速度也减慢，的析出速度也减慢，C C曲线向右移动。曲线向右移动。l 在过共析钢中，若在在过共析钢中，若在Ac1Ac1AccmAccm之间加热，随之间加热，随碳含量增加，奥氏体中碳含量不变，未溶的渗碳碳含量增加，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，作用，降低了奥氏体的稳定性，C C曲线向左移动。曲线向左移动。若在若在AccmAccm以上加
16、热，随碳含量增加，奥氏体中碳以上加热，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。是在渗碳体之后，故也加快。C C曲线向左曲线向左移动。移动。 19知识书苑 （2）对贝氏体转变）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）。这是由于贝氏体转变时领先相为铁素体，的脱溶）。这是由于贝
17、氏体转变时领先相为铁素体，随奥氏体中碳含量的增加，获得铁素体晶核几率下降。随奥氏体中碳含量的增加，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，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。曲线右移。 （3 3）对马氏体转变）对马氏体转变 碳含量（碳含量（WcWc）增加，增加，MsMs下降、下降、M Mf f下降；下降；MsMs和和M Mf f下下降不一致。降不一致。Wc0.6%Wc0.6%，M Mf f比比MsMs下降得快。下降得快。 碳含量增加，碳含量增加， Wc
18、0.2%Wc0.2%Wc0.2%，MsMs直线下降。直线下降。 Wc0.6%Wc0.6%Wc0.6%，M Mf f下降缓慢，下降缓慢，M Mf f00（低于室温）。低于室温）。20知识书苑 2.合金元素合金元素 如如果果碳碳化化物物全全部部溶溶入入奥奥氏氏体体，除除Co、Al以以外外，大大多多数数合合金金元元素素总总是是不不同同程程度度地地延延缓缓珠珠光光体体和和贝贝氏氏体体相相变变，这这是是由由于于它它们们溶溶入入奥奥氏氏体体后后，增增大大奥奥氏氏体体稳稳定定性性，从从而而使使C曲曲线线右右移移。其其中中碳碳化化物物形形成成元元素素的的影影响响最最为为显显著著。如如果果碳碳化化物物形形成成元
19、元素素未未能能溶溶入入奥奥氏氏体体，而而是是以以残残存存未未溶溶碳碳化化物物微微粒粒形形式式存存在在，则则将将起起相相反作用，使反作用，使C曲线左移。曲线左移。 如果碳化物全部溶入奥氏体，除如果碳化物全部溶入奥氏体，除Co、Al外，外，大多数合金元素总是不同程度地降低马氏体大多数合金元素总是不同程度地降低马氏体转变温（转变温（Ms、Mf），），并增加残余奥氏体量。并增加残余奥氏体量。 21知识书苑 合金元素对合金元素对合金元素对合金元素对C C曲线影响曲线影响曲线影响曲线影响可分为两大类可分为两大类： （1）非非（或或弱弱）碳碳化化物物形形成成元元素素：主主要要有有Co、Ni、Mn、Cu、Si
20、、B等等。这这类类元元素素 除除Co外外使使C曲曲线线右右移移，但但对对C曲曲线线的形状影响不大。的形状影响不大。 （2）碳碳化化物物形形成成元元素素：主主要要有有Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等等。这这类类元元素素溶溶入入奥奥氏氏体体，从从而而使使C曲曲线线右右移移，且且改改变变C曲曲线线的的形形状状和和位位置置，使使珠珠光光体体转转变变的的C曲曲线线移移向向高高温温、贝贝氏氏体体转转变变的的C曲曲线线移移向向低低温温，从从而而C曲曲线线分分离离成成上上下下两两部部分分，呈呈现现双双C曲曲线线的的特特征征。合合金金元元素素对对贝贝氏氏体体转转变变与与对对珠珠光光体体转转变变的的影影响有所不同
21、。响有所不同。 22知识书苑合金元素的影响合金元素的影响: 除除Co、Al (2.5% ) 外外,所有合金元所有合金元 素溶入奥氏体中素溶入奥氏体中,会引起会引起:向右移向右移向向下下移移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢23知识书苑 （1）对珠光体转变）对珠光体转变 除除Co、Al以外，大多数合金元素是延缓以外，大多数合金元素是延缓P P转变转变。合金元素合金元素对对P转变动力学影响的原因：转变动力学影响的原因：合金元素的自扩散、对碳的扩散、合金元素的自扩散、对碳的扩散、改变了改变了AF转变速度、改变了临界点、对奥氏体转变速度、改变了临界点、对奥氏体/F界面的拖界面的拖拽作用。在这些合金元
22、素中拽作用。在这些合金元素中Mo的影响最为强烈，的影响最为强烈，W为为Mo的影的影响一半，响一半，Cr、Mn、Ni明显提高过冷明显提高过冷A A的稳定性，的稳定性，Si、Al稍有提稍有提高过冷高过冷A A体的稳定性，体的稳定性，Co减小过冷减小过冷A A的稳定性。的稳定性。 （2）对马氏体转变）对马氏体转变 除除Co、Al以以外外，大大多多数数合合金金元元素素使使Ms 、Mf下下降降。化化学学成成分分对对Ms点点的的影影响响的的原原因因：（1）、改改变变了了T0；（2）、改改变变了了奥氏体的强度。奥氏体的强度。 （3）对贝氏体转变）对贝氏体转变 除除Co、Al以外，大多数合金元素是延缓以外，大
23、多数合金元素是延缓B B转变，这是由于转变，这是由于它们溶入它们溶入A A后，增大其稳定性，从而使后，增大其稳定性，从而使C曲线右移。但它们的曲线右移。但它们的作用不如碳显著。作用不如碳显著。合金元素对合金元素对B转变动力学影响的原因：转变动力学影响的原因：（1）合金元素影响碳在合金元素影响碳在A A和和F F中扩散；改变了中扩散；改变了AF转变速度；改变转变速度；改变了了BS点；影响在一定温度下的相间自由能差，影响驱动力。强点；影响在一定温度下的相间自由能差，影响驱动力。强碳化物形成元素减缓碳化物形成元素减缓B B转变速度。转变速度。 24知识书苑 （二）奥氏体状态（二）奥氏体状态 1. 奥
24、氏体晶粒大小的影响奥氏体晶粒大小的影响 奥奥氏氏体体晶晶粒粒度度增增加加，晶晶粒粒愈愈细细，晶晶界界面面积积增增多多，使使晶晶界界形形核核的的珠珠光光体体易易于于形形核核，有有利利于于珠珠光光体体转转变变发发生生，C曲曲线线左左移移；虽虽然然使使贝贝氏氏体体转转变变速速度度增增加加，C曲曲线线左左移移。但但对对晶晶内内形形核核的的贝贝氏氏体体转转变变影影响响不不如如珠珠光光体体转转变变大大。对对马马氏氏体体转转变变奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大，缺缺陷陷减减少少及及奥奥氏氏体体均均匀匀化化。马马氏氏体体形形成成的的阻阻力力减小，减小，Ms升高。升高。 2.加热温度和保温时间加热温度和保温时间 加
25、加热热温温度度和和保保温温时时间间主主要要是是通通过过改改变变奥奥氏氏体体成成分分和和状状态态来来影影响响珠珠光光体体转转变变和和贝贝氏氏体体转转变变。因因为为奥奥氏氏体体成成分分不不一一定定是是钢钢的的成成分分，所所以以加加热热温温度度和和保保温温时时间间不不同同，得得到到的的奥奥氏氏体体也也不一样，必然对随后的冷却转变起影响。不一样，必然对随后的冷却转变起影响。 3.原始组织原始组织 主主要要影影响响奥奥氏氏体体成成分分均均匀匀性性。原原始始组组织织愈愈细细，加加热热后后奥奥氏氏体体均均匀匀化化快快，奥奥氏氏体体成成分分愈愈均均匀匀，随随之之冷冷却却后后珠珠光光体体转转变变和和贝氏体转变的
26、形核率下降，长大减慢，贝氏体转变的形核率下降，长大减慢，C曲线右移。曲线右移。 原始组织愈粗，奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，原始组织愈粗，奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，C曲线左移。曲线左移。25知识书苑 （1）对珠光体转变）对珠光体转变 提提高高奥奥氏氏体体化化加加热热温温度度和和保保温温时时间间，一一使使奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大，晶晶界界面面积积减减少少，珠珠光光体体形形核核位位置置减减少少，使使珠珠光光体体难难于于形形核核，C曲曲线线右右移移；二二使使奥奥氏氏体体均均匀匀化化程程度度高高，浓浓度度梯梯度度下下降降，形形核核长长大大减减慢慢，C曲曲线线右右移移。所所以以一一定定要
27、要指指明明成成分分，晶晶粒粒度度及及奥奥氏氏体体化化温温度，才可查得相应的度，才可查得相应的C曲线。曲线。 当当奥奥氏氏体体化化温温度度下下降降，保保温温时时间间缩缩短短, 奥奥氏氏体体成成分分不不均均匀匀，晶晶粒粒减减小小，晶晶界界面面积积增增加加，珠珠光光体体形形核核位置增加，形核率增加，位置增加，形核率增加，C曲线左移。曲线左移。 上上述述二二种种影影响响，当当珠珠光光体体转转变变是是在在高高温温时时更更为为剧剧烈。烈。26知识书苑 （2）对马氏体转变）对马氏体转变 加加热热温温度度和和保保温温时时间间的的影影响响是是两两方方面面的的。提提高高奥奥氏氏体体化化加加热热温温度度和和保保温温
28、时时间间，奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大，缺缺陷陷减减少少及及奥奥氏氏体体均均匀匀化化。马马氏氏体体形形成成的的阻阻力力减减小小，Ms升升高高。提提高高奥奥氏氏体体化化加加热热温温度度和和保保温温时时间间，有有利利于于碳碳和和合合金金元元素素溶溶入入奥奥氏氏体体中中。Ms下下降降。若若排排除除化化学学成成分分的的影影响响，提提高高奥奥氏氏体体化加热温度和保温时间，使化加热温度和保温时间，使MS升高。升高。（3）对贝氏体转变）对贝氏体转变 奥氏体化温度越高，奥氏体成分均匀化程奥氏体化温度越高，奥氏体成分均匀化程度高，减缓碳的再分配；同时奥氏体晶粒越大，度高，减缓碳的再分配；同时奥氏体晶粒越大，贝氏
29、体转变的孕育期越长，贝氏体转变的速度减贝氏体转变的孕育期越长，贝氏体转变的速度减慢，慢，C曲线右移。曲线右移。 27知识书苑（三）塑性变形（三）塑性变形 塑塑性性变变形形加加速速珠珠光光体体转转变变，C曲曲线线左左移移。但但对对贝贝氏氏体体转转变变在在高高温温（8001000）进进行行塑塑性性变变形形，贝贝氏氏体体转转变变的的孕孕育育期期越越长长，贝贝氏氏体体转转变变的的速速度度减减慢慢，转转变变的的不不完完全全性性增增大大，C曲曲线线右右移移；在在BS点点低低温温亚亚稳稳的的奥奥氏氏体体区区进进行行塑塑性性变变形形加加速速贝贝氏氏体转变，体转变，C曲线左移。曲线左移。 对马氏体转变来说，对马
30、氏体转变来说，若在若在Ms以上某一温以上某一温度范围内经塑性变形会促进奥氏体在该温度下向度范围内经塑性变形会促进奥氏体在该温度下向马氏体转变，使马氏体转变，使Ms升高，产生升高，产生应变诱发马氏体应变诱发马氏体。若在若在MsMf温度范围内的某一温度进行塑性温度范围内的某一温度进行塑性变形也会促进奥氏体在该温度下向马氏体转变。变形也会促进奥氏体在该温度下向马氏体转变。若在若在Md以上某一温度范围内经塑性变形不会以上某一温度范围内经塑性变形不会产生应变诱发马氏体产生应变诱发马氏体 28知识书苑 （四）应力（四）应力 在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力，在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力，促进奥
31、氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变加快，促进奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变加快，C曲线左移，曲线左移，Ms升高。在奥氏体状态下施加多向升高。在奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体压应力，减慢奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变减慢，转变减慢，C曲线右移，曲线右移，Ms下降。下降。 综上所述，过冷奥氏体等温转变曲线的形状综上所述，过冷奥氏体等温转变曲线的形状和位置受上述多种因素的影响，因此在使用时必和位置受上述多种因素的影响，因此在使用时必须注意其标明的试验条件，包括钢的成分（包括须注意其标明的试验条件，包括钢的成分（包括微量元素）、奥氏体化条件、外界条件等。微量元素）
32、、奥氏体化条件、外界条件等。 29知识书苑1.3 C曲线测定方法曲线测定方法 TTT图的建立是在等温冷却条件下，利图的建立是在等温冷却条件下，利用过冷奥氏体等温转变产物的组织形态和物用过冷奥氏体等温转变产物的组织形态和物理性质的变化，通过实验的方法绘制的。理性质的变化，通过实验的方法绘制的。 常见测定方法有常见测定方法有： 金相法；金相法； 硬度法；硬度法； 膨胀法；膨胀法； 磁性法及电阻法等磁性法及电阻法等 30知识书苑 以以金金相相法法为为例例介介绍绍共共析析钢钢过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变曲线的建立。曲线的建立。 金金相相法法法法是是将将金金相相法法和和硬硬度度法法结结合合在在一
33、一起起的的方方法法，其其原原理理是是利利用用金金相相显显微微镜镜直直接接观观察察过过冷冷奥奥氏氏体体在在不不同同等等温温温温度度下下进进行行等等温温转转变变的的产产物物的的组组织织形形态态和和数数量量，并并测测量量转转变变产产物物的的硬硬度度，根根据据组组织织的的变变化化和和硬硬度度的的差差异异来来确确定定过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变的的转转变变开开始始时时间间和和转转变变终终了了时时间间。在在温温度度、时时间坐标上绘制间坐标上绘制C曲线。曲线。 31知识书苑共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图时间时间(s)3001021031041010800-100100
34、200500600700温度温度()0400A132知识书苑共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图33知识书苑 金相法硬度法金相法硬度法金相法硬度法金相法硬度法其过程其过程其过程其过程如下：如下： 将将共共析析钢钢加加工工成成10-15mm、厚厚1.5 mm圆圆片片状状试试样样，并并分分成成若若干干组组，每每次次取取一一组组试试样样，在在盐盐浴浴炉炉内内加加热热使使之之奥奥氏氏体体化化后后，置置于于一一定定温温度度的的恒恒温温盐盐浴浴槽槽中中进进行行等等温温转转变变，停停留留不不同同时时间间之之后后，逐逐个个取取出出并并快快速速浸浸入入盐盐水水中中，使使等等温温过过程程
35、中中未未分分解解的的奥奥氏氏体体转转变变为为新新相相马马氏氏体体。则则淬淬火火后后得得到到的的马马氏氏体体量量即即等等温温过过程程中中未未及及转转变变的的奥奥氏氏体体量量。将将各各试试样样经经制制备备后后进进行行组组织织观观察察。马马氏氏体体在在显显微微镜镜下下呈呈白白亮亮色色。可可见见，白白亮亮的的马马氏氏体体数数量量就就等等于于未未转转变变的的过过冷冷奥奥氏氏体体数数量量。当当在在显显微微镜镜下下发发现现某某一一试试样样刚刚出出现现灰灰黑黑色色产产物物（珠珠光光体体）（一一般般为为99.5%马马氏氏体体）时时，所所对对应应的的等等温温时时间间即即为为过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变开开始始时时
36、间间，到到某某一一试试样样中中无无白白亮亮马马氏氏体体（一一般般为为0.5%马马氏氏体体）时时，所所对对应应的的时时间间即即为为转转变变终终了了时时间间。用用上上述述方方法法分分别别测测定定不不同同等等温温条条件件下下奥奥氏氏体体转转变变开开始始和和终终了了时间。时间。34知识书苑 同同时时，在在等等温温转转变变停停留留不不同同时时间间之之后后，逐逐个个取取出出并并快快速速淬淬入入盐盐水水中中，当当奥奥氏氏体体未未发发生生等等温温转转变变时时，淬淬入入盐盐水水后后奥奥氏氏体体全全部部转转变变为为马马氏氏体体，硬硬度度值值高高，为为一一定定值值；当当奥奥氏氏体体发发生生部部分分等等温温转转变变时
37、时，淬淬入入盐盐水水后后组组织织为为马马氏氏体体与与珠珠光光体体或或贝贝氏氏体体的的混混合合组组织织，硬硬度度值值下下降降且且随随等等温温转转变变产产物物量量增增多多而而不不断断下下降降，直直至至转转变变完完了了，硬硬度度值值趋趋于于一一定定值值；即即当当奥奥氏氏体体全全部部发发生生等等温温转转变变时时，淬淬入入盐盐水水后后组组织织为为珠珠光光体体或或贝贝氏氏体体的的组组织织，硬硬度度值值低低，也也为为一一定定值值；硬硬度度开开始始明明显显下下降降所所对对应应的的等等温温时时间间即即为为过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变开开始始时时间间，硬硬度度开开始始保保持持不不变变所所对对应应的的时时间间即即为
38、为转转变变终终了了时时间间。用用上上述述方方法法分分别别测测定定不不同同等等温温条条件下奥氏体转变开始和终了时间。件下奥氏体转变开始和终了时间。 最最后后将将所所有有转转变变开开始始和和终终了了点点标标在在温温度度、时时间间坐坐标标上上，并并分分别别连连接接起起来来，即即得得到到过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温转转变变曲曲线线，如如图图6-4。实实验验表表明明，当当过过冷冷奥奥氏氏体体快快速速冷冷至至不不同同的的温温度度区区间间进进行行等温转变时，可能得到如下不同的产物及组织。等温转变时，可能得到如下不同的产物及组织。 图的下部的图的下部的MS点、点、Mf点也由实验的方法测定。点也由实验的方法测定
39、。35知识书苑1.4 C曲线的应用曲线的应用 1.等温淬火等温淬火 将将加加热热到到淬淬火火温温度度的的零零件件淬淬入入350至至MS点点之之间的恒温槽中，长时间等温，可得到下贝氏体；间的恒温槽中，长时间等温，可得到下贝氏体； 2.等温退火等温退火 用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大应力。操作时将零件加热到完全退火的高温区域，大应力。操作时将零件加热到完全退火的高温区域，再冷却到再冷却到AP区域等温，使发生区域等温，使发生P转变。转变。 3.形变热处理形变热处理 形形变变热热处处理理将将合合金金钢钢加加热热到到两两条条C曲曲线线中中间间的的A稳定
40、区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。 4.定性解释连续冷却的奥氏体转变过程定性解释连续冷却的奥氏体转变过程 36知识书苑稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf连续冷却过程中连续冷却过程中 TTT 曲线的分析曲线的分析V1V2VkV3V4V1 = 5.5/s :炉冷炉冷 ; PV2 = 20/s :空冷空冷 ; SV3 = 33/s :油冷油冷;T+M+A残残V4 138/s :水冷水冷 ; M+A残残37知识书苑共析钢过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷共析
41、钢过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用却中的应用38知识书苑2 过冷奥氏体连续转变动力学图过冷奥氏体连续转变动力学图 过过冷冷奥奥氏氏体体连连续续冷冷却却转转变变图图（又又称称CCT图图或或CT图图）：综综合合反反映映了了过过冷冷奥奥氏氏体体在在连连续续冷冷却却时时的的转转变变温温度度、时时间间和和转转变变量量之之间间的的关关系系（即即反反映映了了过过冷冷奥奥氏氏体体在在不不同同的的冷冷却却速速度度下下转转变变的的转转变变开开始始时时间间、转转变变终终了了时时间间、转转变变产产物物类类型型、转转变变量量与与转转变变温温度度、转转变变时时间间的关系）。的关系）。 CCTContinuous
42、Cooling Transformation 39知识书苑2.1 过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式 （一）（一）共析钢共析钢CCT图图分析分析 共共析析钢钢过过冷冷奥奥氏氏体体连连续续转转变变动动力力学学图图的的基基本本形形式式如如图图，该该图图的的纵纵坐坐标标为为温温度度，横横坐坐标标为为时时间间，采用对数坐标。采用对数坐标。 1.线、区的意义线、区的意义 线线：纵纵坐坐标标为为温温度度，横横坐坐标标为为时时间间，A1线线，MS、Mf线线、P转转变变开开始始线线，P转转变变终终了了线线，P转变中止线。转变中止线。 区区：稳稳定定A区区，过过冷冷A区区，
43、过过 冷冷 A连连 续续 冷冷 却却 P转转 变变 区区（AP），M形形成成区区（AM）、转变产物区（转变产物区（P、M）。）。 注注意意：共共析析钢钢的的过过冷冷奥奥氏氏体连续冷却转变图无贝氏体转变体连续冷却转变图无贝氏体转变40知识书苑 2.在不同的冷却速度下在不同的冷却速度下A发生的转变发生的转变 随冷却速度增加，随冷却速度增加，A发生以下转变：发生以下转变： （1）VVC，AP全部全部 （2）VCVVC ，AM全部全部 注意：注意：VC和和VC为临界冷却速度，为临界冷却速度， 上临界冷却速度上临界冷却速度 VC 下临界冷却速度下临界冷却速度 VC 41知识书苑共析碳钢共析碳钢 TTT
44、曲线与曲线与CCT曲线的比较曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线42知识书苑 ( (二）非共析钢二）非共析钢CCTCCT图分析图分析 1. 1. 亚共析钢亚共析钢CCTCCT图图 亚亚共共析析钢钢CCTCCT图图与与共共析析钢钢CCTCCT图图有有很很大大的的差差别别，亚亚共共析析钢钢CCTCCT图图出出现现了了先先共共析析F F析析出出区区和和贝贝氏氏体体转转变变区区。马马氏氏体体转转变变开开始始线线与与等等温温转转变变动动力力学学图图不不同同，M
45、MS S不不再再为为水水平平线线，而而是是向向右右下下侧侧倾倾斜斜，这这是是由由于于珠珠光光体体与与贝贝氏氏体体的的转转化化，使使奥奥氏氏体体得得到到富富化化，而而使使M MS S降低的缘故。降低的缘故。 3535CrMoCrMo钢钢的的过过冷冷奥奥氏氏体体连连续续转转变变动动力力学学图图。图图内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲线。内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲线。 冷冷却却曲曲线线终终端端的的小小圆圆圈圈内内数数字字为为转转变变产产物物的的硬硬度值，可为洛氏硬度或维氏硬度。度值，可为洛氏硬度或维氏硬度。 冷却曲线与转变终了线交点处的数字为该产物冷却曲线与转变终了线交点处的数字
46、为该产物所占的百分数。根据各冷却曲线通过的区域及其与所占的百分数。根据各冷却曲线通过的区域及其与转变终了线交点处的数字，就可断定在该冷速下冷转变终了线交点处的数字，就可断定在该冷速下冷却可得到的转变产物及其所占的百分数。却可得到的转变产物及其所占的百分数。 43知识书苑45钢的钢的CCT图图44知识书苑 2. 过共析钢过共析钢CCT图图 过共析钢过共析钢CCT图与共析钢图与共析钢CCT图相似，图相似，无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析Fe3C析出区。析出区。MS也不为水平线，而是向右也不为水平线，而是向右上侧倾斜上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共，这是由
47、于马氏体转变前有先共析析Fe3C析出或部分珠光体转变，使周围奥析出或部分珠光体转变，使周围奥氏体贫碳，而使氏体贫碳，而使MS升高的缘故。升高的缘故。 45知识书苑 3. CCT图的类型图的类型 合合金金钢钢的的连连续续转转变变动动力力学学图图由由于于受受碳碳和和合合金金元元素素的的影影响响，图图形形比比较较复复杂杂。常常见见的的等等温温动动力力学学图图和和连连续续转转变变动动力力学学图图请请参参考考专门的图册。专门的图册。 连连续续转转变变动动力力学学图图与与奥奥氏氏体体化化条条件件(温温度度、时时间间)有有关关，与与奥奥氏氏体体晶晶粒粒度度有有关关，原原因因同同等等温温转转变变相相似似。不不
48、同同的的冷冷却却速速度度可可得到不同产物得到不同产物 46知识书苑2.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定过冷奥氏体连续转变动力学图的测定 CCT图的建立是在连续冷却条件下，利图的建立是在连续冷却条件下，利用过冷奥氏体连续冷却转变过程中的组织形用过冷奥氏体连续冷却转变过程中的组织形态和物理性质的变化，通过实验的方法绘制态和物理性质的变化，通过实验的方法绘制的。但测定的困难，原因：的。但测定的困难，原因：维持恒定冷速困维持恒定冷速困难；各种组织的精确定量困难；冷却过程中难；各种组织的精确定量困难；冷却过程中时间、温度的精确测量困难。时间、温度的精确测量困难。 测测定定方方法法有有： 金金相相硬硬
49、度度法法、 膨膨胀胀法法、端端淬法及磁性法等。淬法及磁性法等。 47知识书苑 以以金相硬度法金相硬度法测定测定CCT图的方法如下图的方法如下: 为取得恒定冷速，采用一组高度和内径为取得恒定冷速，采用一组高度和内径相同而外径各不相同的套。将一组高度和外相同而外径各不相同的套。将一组高度和外径与上述的套相匹配的试样，放入套中，经径与上述的套相匹配的试样，放入套中，经奥氏体化后冷却。在同一种介质中，外径不奥氏体化后冷却。在同一种介质中，外径不同的套中的试样有不同的冷却速度，这样就同的套中的试样有不同的冷却速度，这样就可以得到以不同恒速冷却的一组试样。经一可以得到以不同恒速冷却的一组试样。经一定时间冷
50、却后淬入盐水中，自套中取出试样，定时间冷却后淬入盐水中，自套中取出试样，测定硬度和观察组织，就可得到不同途径下测定硬度和观察组织，就可得到不同途径下转变的开始点和结束点。将这些点连起来就转变的开始点和结束点。将这些点连起来就构成了构成了CCT图。图。 48知识书苑过冷奥氏体连续转变动力学图的测定过冷奥氏体连续转变动力学图的测定49知识书苑内 容P 转 变B 转 变M 转 变转变T（上限T)A1A1550（A1A1）550Ms（Bs）MsMf（Ms）形成过程形核与长大形核与长大形核与长大领先相F 或 Fe3CF无是否有孕育期？有有无形核部位晶界晶界、晶内晶体缺陷转变速度慢快极快切变共格性、浮凸效应无有有C原子扩散有有无Fe与Me原子有无无等温转变的完全性完全可以完全、不完全不完全转变产物及组成P（F +Fe3C）B（ F +Cem ）M(单相）转变产物形态片状羽毛、针叶状板条、片状转变产物的硬度低中高50知识书苑
