贝氏体相变ppt课件

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1、贝氏体相变课件第四章 贝氏体相变第一节第一节第一节第一节 贝氏体贝氏体贝氏体贝氏体(B)(B)转变的基本特征转变的基本特征转变的基本特征转变的基本特征一一. . 贝氏体转变温度范围贝氏体转变温度范围 在在A A1 1以下，以下，MMS S以上，有一转变的上限温度以上，有一转变的上限温度B BS S和下和下限温度限温度B Bf f , , 碳钢的碳钢的B BS S约为约为550550左右。左右。二二. . 贝氏体转变产物贝氏体转变产物 一般地，贝氏体转变产物为一般地，贝氏体转变产物为 相与碳化物的二相混相与碳化物的二相混合物，为非层片状组织。合物，为非层片状组织。 相形态类似于相形态类似于MM而

2、不同而不同于珠光体中的于珠光体中的F F。三三. . 转变动力学转变动力学 由形核与长大完成，等温转变动力学图是由形核与长大完成，等温转变动力学图是C C形。形。四四. . 转变的不完全性转变的不完全性 转变结束时总有一部分未转变的转变结束时总有一部分未转变的A A，继续冷却，继续冷却AMAM，形成，形成B+M+AB+M+AR R组织，其中组织，其中A AR R为残余为残余A A。五五. . 扩散性扩散性 转变形成高碳相和低碳相，故有碳原子扩散，但转变形成高碳相和低碳相，故有碳原子扩散，但合金元素和铁原子不扩散或不作长程扩散。合金元素和铁原子不扩散或不作长程扩散。六六. . 晶体学特征晶体学特

3、征 贝氏体形成时，有表面浮突，位向关系和惯习面贝氏体形成时，有表面浮突，位向关系和惯习面接近于接近于MM。总之，贝氏体转变的某些特征与。总之，贝氏体转变的某些特征与P P相似，相似，某些方面又与某些方面又与MM相似。相似。第二节第二节第二节第二节 贝氏体组织形态和晶体学贝氏体组织形态和晶体学贝氏体组织形态和晶体学贝氏体组织形态和晶体学贝氏体有下列主要的组织形态：贝氏体有下列主要的组织形态：一一. . 无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体 在靠近在靠近B BS S的温度处形成这种贝氏体，是由的温度处形成这种贝氏体，是由F+AF+A组成。组成。其形态可见图，是在其形态可见图，是在A A晶界上形成了晶界上形

4、成了F F核后，向晶内核后，向晶内一侧成束长大，形成的平行的板条束，条间为富碳一侧成束长大，形成的平行的板条束，条间为富碳的的A A，板条宽度随转变温度下降而变窄，板条宽度随转变温度下降而变窄. . 继续冷却，继续冷却，A A可能转变为可能转变为MM、P P、B (B (其他类型其他类型) )或保留或保留至室温。至室温。F F条形成时在抛光表面会形成浮凸条形成时在抛光表面会形成浮凸. . B B与与A A的位向关系为的位向关系为K-SK-S关系，惯习面为关系，惯习面为111111A A。二二. . 上贝氏体上贝氏体(B(B上上) )B B上上在在B B转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢转

5、变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢, , 此此温度约在温度约在350350 550550区间。组织为区间。组织为(F+(F+碳化物碳化物) )的二相混合的二相混合物。其形态在光镜下为羽毛状物。其形态在光镜下为羽毛状( (见图见图) )。在电镜下为一束平。在电镜下为一束平行的自行的自A A晶界长入晶内的晶界长入晶内的F F条。束内条。束内F F有小位向差，束间有有小位向差，束间有大角度差，大角度差，F F条与条与MM板条相近。碳化物分布在铁素体条板条相近。碳化物分布在铁素体条间，随间，随A A中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至杆状发中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至杆状发展展( (见图见

6、图) )。F F内亚结构为位错，惯习面为内亚结构为位错，惯习面为111111A A，与，与A A之间的位向接近之间的位向接近K-SK-S关系，碳化物惯习面为关系，碳化物惯习面为227 227 A A，与，与A A有确定位向关有确定位向关系。系。三三. . 下贝氏体下贝氏体B B下下在在B B转变的低温转变区形成，大致在转变的低温转变区形成，大致在350350，组织为，组织为(F+(F+碳碳化物化物) )的二相混合物。的二相混合物。F F的形态与的形态与A A碳含量有关碳含量有关: : 碳量低时呈碳量低时呈板条状板条状( (见图见图) )。碳量高时，呈片状。碳量高时，呈片状( (见图见图) )。

7、片内存在细小。片内存在细小碳化物，呈短杆状与碳化物，呈短杆状与F F的长轴成的长轴成55-6055-60度，度， 成分为成分为FeFe3 3C C或或FeFe2-32-3C C。四四. . 粒状贝氏体粒状贝氏体在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为(F+A)(F+A)的二的二相混合物。其形态为相混合物。其形态为F F基体上分布着小岛状的基体上分布着小岛状的A(A(见图见图) )。 富富碳的碳的A A小岛在随后的冷却过程中有三种可能小岛在随后的冷却过程中有三种可能: : 分解为分解为F F与碳化物与碳化物; ; 转变为转变为M;M; 以以A A态保留至室

8、温。态保留至室温。第三节第三节第三节第三节 贝氏体转变动力学贝氏体转变动力学贝氏体转变动力学贝氏体转变动力学一一. . 贝氏体等温转变动力学曲线贝氏体等温转变动力学曲线 n n贝氏体等温转变动力学曲线也呈贝氏体等温转变动力学曲线也呈S S形，但与珠光体转变不同，贝氏体形，但与珠光体转变不同，贝氏体n n等温转变不能继续到终了。根据贝氏体转变动力学曲线，可作出等温等温转变不能继续到终了。根据贝氏体转变动力学曲线，可作出等温n n转变动力学图，如图。可见，此动力学图也呈转变动力学图，如图。可见，此动力学图也呈C C形。转变在形。转变在B BS S温度以温度以n n下才能实行，转变速度先增后减。下才

9、能实行，转变速度先增后减。 n n近年来，由于测试灵敏度的提高，人们发现贝氏体转变的近年来，由于测试灵敏度的提高，人们发现贝氏体转变的C C曲线是由曲线是由n n二个独立的曲线，即上贝氏体转变和下贝氏体转变合并而成，如图。二个独立的曲线，即上贝氏体转变和下贝氏体转变合并而成，如图。 二二. . 转变时碳的扩散转变时碳的扩散 三. 影响贝氏体转变的动力学的主要因素 1. 碳含量的影响 A中碳含量的增加，转变时需扩散的原子量增加，转变速度下降。 2. 奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响 奥氏体晶粒越大，晶界面积越少，形核部位越少, 孕育期越长, 贝氏体转变速度下降; 奥氏体化温度越高，奥氏体晶粒越

10、大，转变速度先降后增。 第四节第四节第四节第四节 贝氏体转变热力学及转变机制贝氏体转变热力学及转变机制贝氏体转变热力学及转变机制贝氏体转变热力学及转变机制一一. . 贝氏体转变热力学贝氏体转变热力学 贝氏体转变可有三种可能贝氏体转变可有三种可能: :(1) (1) 奥氏体分解为平衡浓度的奥氏体分解为平衡浓度的+Fe+Fe3 3C C，即，即+Fe+Fe3 3C C(2) (2) 奥氏体先析出先共析铁素体，即奥氏体先析出先共析铁素体，即+1 1, , 1 1在随后的冷却过在随后的冷却过程中进一步转变程中进一步转变. .(3) (3) 奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的奥氏体以马氏体相变方式先形

11、成同成分的(过饱和过饱和) )，然后，然后分分解成解成FeFe3 3C C及低饱和度及低饱和度，即，即( (过饱和过饱和) )，+ Fe+ Fe3 3C C，经，经计算后发现：计算后发现：以方式以方式(1)(1)机制转变的相变驱动力最大，这就表示机制转变的相变驱动力最大，这就表示(2)(2)、(3)(3)中的中的 1 1和和 都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相 和和FeFe3 3C C。以以(3)(3)中的切变方式转变，驱动力为中的切变方式转变，驱动力为180J/mol180J/mol，而在，而在B BS S时相变的阻力时相变的阻力在在600 J/mo

12、l600 J/mol以上以上, , 阻力大于驱动力阻力大于驱动力, , 所以至少在贝氏体转变的上限温所以至少在贝氏体转变的上限温度度(3)(3)中的方式不可能而以中的方式不可能而以(2)(2)中的中的 1 1扩散方式进行。扩散方式进行。 二二. . 贝氏体转变过程贝氏体转变过程 1. 1. 无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体 ( (高温范围转变高温范围转变) )，组织为，组织为F+A(F+A(富碳富碳). ). (1) A(1) A中形成贫碳及富碳区，首先是在贫碳区形成中形成贫碳及富碳区，首先是在贫碳区形成F F核核; ;(2) (2) 由于转变温度较高，碳原子可在由于转变温度较高，碳原子可在F F

13、中越过中越过F/AF/A界面向界面向A A扩散，直至达扩散，直至达到平衡浓度到平衡浓度; ; (3) A(3) A、F F界面上的碳原子向界面上的碳原子向A A中远离界面处扩散中远离界面处扩散; ;(4) (4) 继续形成继续形成F F核，并长大成条核，并长大成条; ;(5) A(5) A继续富化，当达到继续富化，当达到FeFe3 3C C浓度时会析出浓度时会析出FeFe3 3C C，在继续冷却或保温，在继续冷却或保温过程中过程中A A也能发生转变，成为也能发生转变，成为P P、MM、其它类型、其它类型B B或保留至室温成为残或保留至室温成为残余奥氏体余奥氏体A AR R。整个过程可见图。整个

14、过程可见图。2. 2. 上贝氏体转变上贝氏体转变 ( (中温范围转变，在中温范围转变，在350350 550550之间之间) )，组织为，组织为F+ F+ FeFe3 3C.C.(1) (1) 在在A A中贫碳区形成中贫碳区形成F F核核; ;(2) (2) 碳越过碳越过F/AF/A界面向界面向A A扩散扩散; ;(3) (3) 由于温度降低，碳不能进行远程扩散，而在由于温度降低，碳不能进行远程扩散，而在A A界面附近堆积，界面附近堆积， 形形成成FeFe3 3C;C;(4) (4) 同时同时F F长大，形成羽毛状上贝氏体长大，形成羽毛状上贝氏体. . 可见可见, , 上贝氏体的转变速度受碳上

15、贝氏体的转变速度受碳在在A A中扩散控制。中扩散控制。 整个过程可见图。整个过程可见图。 3 3 下贝氏体转变下贝氏体转变 ( (低温范围转变，低于低温范围转变，低于350) 350) (1) (1) 在贫碳区形成在贫碳区形成F F核，具有过饱和的碳核，具有过饱和的碳; ;(2) (2) 由于温度低，碳原子不能越过由于温度低，碳原子不能越过F/AF/A界面扩散至界面扩散至A A中中; ;(3) (3) 碳原子在碳原子在F F内扩散内扩散; ; (4) (4) 在在F F内一定晶面上析出内一定晶面上析出FeFe3 3C C，以降低能量，以降低能量, , 同时铁素体长大同时铁素体长大. .可见可见

16、, ,下贝氏体转变速度受碳在下贝氏体转变速度受碳在F F中的扩散所控制。整个过程可见图。中的扩散所控制。整个过程可见图。珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征内内 容容珠光体转变珠光体转变贝氏体转变贝氏体转变马氏体马氏体转变转变温度范围温度范围高高 温温中中 温温低低 温温转变上限温度转变上限温度A A1 1B BS SMMS S领先相领先相渗碳体或铁素体渗碳体或铁素体铁素体铁素体形核部位形核部位奥氏体晶界奥氏体晶界上贝氏体在晶上贝氏体在晶界界, ,下贝氏体大下贝氏体大多在晶内多在晶内在晶内在晶内转变时点阵切变转变时点阵切变无无？有有碳原子的扩散碳原子的扩散有有有有基本上基本上无无铁及合金元素原子

17、铁及合金元素原子的扩散的扩散有有无无无无等温转变完全性等温转变完全性完完 全全视转变温度定视转变温度定不完全不完全转变产物转变产物 +Fe+Fe3 3C C +Fe+Fe3 3C C 或或 -Fe-Fe2-2-3C3C 冷却过程中的几种转变的主要特征见下表。第五节第五节第五节第五节 贝氏体的力学性能贝氏体的力学性能贝氏体的力学性能贝氏体的力学性能一一. .贝氏体的强度贝氏体的强度( (硬度硬度) ) 一般地一般地, ,贝氏体的强度随形成温度的降低而提高贝氏体的强度随形成温度的降低而提高, ,如图。如图。贝贝氏体的硬度与形成温度的关系与此相似氏体的硬度与形成温度的关系与此相似. . 影响贝氏体强

18、度的因素影响贝氏体强度的因素: :(1)F(1)F条条( (片片) )的粗细的粗细： F F条条( (片片) )越细，晶界越多，贝氏体强度越细，晶界越多，贝氏体强度越高。由于越高。由于F F条条( (片片) )的粗细决定于形成温度，也可认为，的粗细决定于形成温度，也可认为，形成温度越低，条形成温度越低，条( (片片) )越细，强度越高。越细，强度越高。 (2) (2) 碳化物质点的大小与分布碳化物质点的大小与分布： 根据弥散强化理论，碳化根据弥散强化理论，碳化物颗粒愈小，分布越弥散，贝氏体强度越高。下贝氏体中物颗粒愈小，分布越弥散，贝氏体强度越高。下贝氏体中碳化物颗粒小，颗粒量多，故下贝氏体强

19、度高于上贝氏碳化物颗粒小，颗粒量多，故下贝氏体强度高于上贝氏体。贝氏体形成温度愈低时，碳化物颗粒愈小、越多，强度体。贝氏体形成温度愈低时，碳化物颗粒愈小、越多，强度越高。越高。 (3) F(3) F的过饱和度的过饱和度，位错亚结构密度：贝氏体形成温度低，位错亚结构密度：贝氏体形成温度低时，碳原子不易通过界面扩散，时，碳原子不易通过界面扩散，F F的过饱和增加，位错密的过饱和增加，位错密度增加，强度增加。度增加，强度增加。 总之，贝氏体形成温度越低，强度越高。总之，贝氏体形成温度越低，强度越高。二二. . 贝氏体的韧性贝氏体的韧性 在在350350以上时，组织中大部分为上贝氏体时，冲击韧性会以上

20、时，组织中大部分为上贝氏体时，冲击韧性会大大下降，如图。上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原大大下降，如图。上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原因有因有: :(1) (1) 脆性脆性Fe3CFe3C分布于分布于F F条间，造成脆性通道条间，造成脆性通道; ;(2) (2) 上贝氏体由彼此平行的上贝氏体由彼此平行的F F条构成，好似一个晶粒，而下条构成，好似一个晶粒，而下贝氏体铁素体片彼此位向差很大贝氏体铁素体片彼此位向差很大, , 能看作一个晶粒的部位尺能看作一个晶粒的部位尺寸很小寸很小, , 所以上贝氏体的有效晶粒直径远远大于下贝氏体。所以上贝氏体的有效晶粒直径远远大于下贝氏体。 第四章第四章第

21、四章第四章 习习习习 题题题题(1) (1) 一般地一般地, , 贝氏体转变产物为贝氏体转变产物为_的二相混合物的二相混合物, , 为非层片状组织为非层片状组织. .a. Aa. A与与F b. AF b. A与碳化物与碳化物 c. Ac. A与与P d. P d. 相与碳化物相与碳化物(2) (2) 贝氏体形成时贝氏体形成时, , 有有_, _, 位向共系和惯习面接近于位向共系和惯习面接近于M.M.a. a.表面浮凸表面浮凸 b. b.切变切变 c. c.孪晶孪晶 d. d.层错层错(3) (3) 简述无碳化物贝氏体形成过程简述无碳化物贝氏体形成过程. .(4) (4) 简述上贝氏体在光镜和

22、电镜下形态简述上贝氏体在光镜和电镜下形态. .(5) (5) 简述下贝氏体在光镜和电镜下形态简述下贝氏体在光镜和电镜下形态. .(6) (6) 简述粒状贝氏体的形成过程及形态简述粒状贝氏体的形成过程及形态. .(7) (7) 近年来近年来, , 人们发现贝氏体转变的人们发现贝氏体转变的C C曲线是由二个独立的曲线曲线是由二个独立的曲线, , 即即_和和_合并而成的合并而成的. .a. Pa. P转变转变, B, B转变转变 b. Bb. B转变转变, P, P转变转变c. Bc. B上转变上转变, B, B下转变下转变 d. Pd. P转变转变, P, P转变转变(8) (8) 贝氏体转变时贝

23、氏体转变时, , 由于温度较高由于温度较高, , 会存在会存在_的扩散的扩散. .a. a.铁原子铁原子 b. b.碳原子碳原子 c. c.铁和碳原子铁和碳原子 d. d.合金元素合金元素(9) (9) 随随A A中碳含量增加中碳含量增加, A, A晶粒增大晶粒增大, B, B转变速度转变速度_._.a. a.下降下降 b. b.上升上升 c. c.不变不变 d. d.先降后增先降后增(10) (10) 贝氏体转变有几种可能贝氏体转变有几种可能, , 试用热力学观点加以分析试用热力学观点加以分析. .(11) (11) 试图解叙述无碳化物贝氏体的转变过程试图解叙述无碳化物贝氏体的转变过程. .

24、(12) (12) 试图解叙述上贝氏体的转变过程试图解叙述上贝氏体的转变过程. .(13) (13) 试图解叙述下贝氏体的转变过程试图解叙述下贝氏体的转变过程. .(14) (14) 贝氏体的强度随形成温度的降低而贝氏体的强度随形成温度的降低而_._.a. a.降低降低 b. b.不变不变 c. c.无规律变化无规律变化 d. d.提高提高(15) (15) 碳钢在碳钢在_以上等温淬火以上等温淬火, , 组织中大部分为上贝氏体组织中大部分为上贝氏体时时, , 冲击韧性会大大降低冲击韧性会大大降低. .a.400 b.450 c.350 d.300a.400 b.450 c.350 d.300(

25、16) (16) 下贝氏体的强度下贝氏体的强度_上贝氏体上贝氏体, , 韧性韧性_上贝氏体上贝氏体. .a. a.高于高于, , 优于优于 b. b.高于高于, , 不如不如 c. c.低于低于, , 优于优于 d. d.低于低于, , 不如不如第五章 过冷奥氏体转变动力学图第一节第一节第一节第一节 过冷奥氏体低温转变动力学图过冷奥氏体低温转变动力学图过冷奥氏体低温转变动力学图过冷奥氏体低温转变动力学图过冷过冷A A在非平衡条件下冷却在非平衡条件下冷却, , 可有如图的几种形可有如图的几种形式，其中：式，其中：(a) dT/d= 0， 为等温冷却;(b) dT/d= C， 为连续冷却;(c)

26、dT/d= f()，为实际冷却。一. 过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式，见图。纵坐标为温度，横坐标为时间，以对数分度。n n图上部一条虚线表示临界点图上部一条虚线表示临界点A A1 1，下部一条实线表示马氏体转变开始点，下部一条实线表示马氏体转变开始点n nMMS S。两横线之间有三条。两横线之间有三条C C形曲线形曲线: : 左边一条为转变开始线，右为转变左边一条为转变开始线，右为转变n n终了线，中间一条为转变量为终了线，中间一条为转变量为50%50%的线的线. . 纵坐标和转变开始线之间的纵坐标和转变开始线之间的n n区域为孕育期。孕育期最短的部位

27、，即转变开始线的突出部分，称为区域为孕育期。孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为n n鼻子。转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区鼻子。转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区: :n n 高温区高温区: : 在临界点在临界点A A1 1以下，珠光体型组织转变区，以下，珠光体型组织转变区，APAP；n n 低温区低温区: : 在在MMS S以下，发生马氏体转变的区域，以下，发生马氏体转变的区域，AMAM；n n 中温区中温区: : 在在A A1 1以下、以下、MMS S以上，发生贝氏体转变的区域，以上，发生贝氏体转变的区域，ABAB。在转变终了线右边，对AP而言，A全部转变

28、为P；在转变终了线左边，对AB而言，A不能全部转变为B，会保留有未转变的AR；在转变开始线和终了线之间为二相组织。n n由于形状的缘故，上述由于形状的缘故，上述C C形曲线也称为形曲线也称为C C曲线，曲线， 或或TTTTTT曲曲n n线线(Time Temperature Transformation (Time Temperature Transformation 的缩写的缩写) )。n n上图实际是共析钢的上图实际是共析钢的A A等温转变图，对亚共析钢和过共析等温转变图，对亚共析钢和过共析n n钢的钢的A A等温转变，在等温转变，在C C曲线的右上方会有先共析相析出曲线的右上方会有先共析

29、相析出n n线，如图。其中，线，如图。其中，AFAF为先共析为先共析F F析出线析出线; AC; AC为先共析为先共析n n碳化物析出线。碳化物析出线。常见的C曲线有四种形状，如图，其中:(a) 表示AP和AB转变线重叠;(b) 表示转变终了线出现的二个鼻子;(c) 表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远;(d) 表示形成了二组独立的C曲线。二二. . 影响过冷奥氏体等温转变动力学图形状的因素影响过冷奥氏体等温转变动力学图形状的因素1 1 碳含量的影响碳含量的影响亚共析钢中亚共析钢中, , 随碳含量的上升随碳含量的上升, C, C曲线右移曲线右移; ; 过共析钢中过共析钢中, ,随碳含量

30、的上随碳含量的上升升, C, C曲线左移曲线左移; ; 因此因此, , 共析钢的共析钢的C C曲线离纵轴最远，共析钢的过冷曲线离纵轴最远，共析钢的过冷A A最最稳定。稳定。2 2 奥氏体晶粒大小的影响奥氏体晶粒大小的影响奥氏体晶粒度增加，晶界面积增多，使晶界形核的奥氏体晶粒度增加，晶界面积增多，使晶界形核的P P易于形核，有利易于形核，有利于转变发生，于转变发生，C C曲线左移曲线左移, , 但对晶内形核的但对晶内形核的B B，影响不大。奥氏体化温，影响不大。奥氏体化温度高，度高，A A晶粒粗大，使晶粒粗大，使P P难于形核难于形核, A, A均匀化程度高，浓度梯度下降，均匀化程度高，浓度梯度

31、下降，形核长大减慢，形核长大减慢，C C曲线右移。曲线右移。要指明要指明成分成分，晶粒度晶粒度及及奥氏体化温度奥氏体化温度, , 才可查得相应的才可查得相应的C C曲线曲线. .三三. C. C曲线测定方法曲线测定方法常见测定方法有常见测定方法有: : 金相硬度法；金相硬度法； 膨胀法；膨胀法； 磁性法及电阻法等磁性法及电阻法等. .n n采用金相硬度法，测定的具体方法如下采用金相硬度法，测定的具体方法如下: :n n用圆薄片用圆薄片( (直径为直径为15 mm15 mm，厚，厚1.5 mm)1.5 mm)试样一组，奥氏体化试样一组，奥氏体化后，迅速置入恒温盐浴炉中，将各试样停留不同时间后，后

32、，迅速置入恒温盐浴炉中，将各试样停留不同时间后，淬入盐水，则淬火后得到的马氏体量即等温过程中未及转淬入盐水，则淬火后得到的马氏体量即等温过程中未及转变的奥氏体量变的奥氏体量( (这些马氏体量可用硬度法和金相法配合进这些马氏体量可用硬度法和金相法配合进行测定行测定) )。 将不同停留时间下转变了的奥氏体量记录在时将不同停留时间下转变了的奥氏体量记录在时间间- -温度坐标中温度坐标中, , 就制得了就制得了C C曲线曲线. .四四. C. C曲线的应用曲线的应用 1 1等温淬火等温淬火将加热到淬火温度的零件淬入将加热到淬火温度的零件淬入350350至至MMS S点之间的恒温槽中点之间的恒温槽中,

33、, 长时间等温长时间等温, , 如图操作如图操作, , 以得到下贝氏体以得到下贝氏体; ; 2. 2. 等温退火，用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大应力。操等温退火，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APAP区域等温区域等温, , 使发生使发生P P转变转变. . 3 3形变热处理形变热处理将合金钢加热到两条将合金钢加热到两条C C曲线中间的曲线中间的A A稳定区域变形，可提高缺陷密度及材稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。料强度。第二节第二节第二节第二节 过冷奥氏体连续转变

34、动力学图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冷奥氏体连续转变动力学图一一. . 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过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式见图过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式见图, , 该图的纵坐标为温度，该图的纵坐标为温度， 横坐标为时间，采用对数坐标。横坐标为时间，采用对数坐标。图内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲线。冷却曲线终端的小图内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲线。冷却曲线终端的小圆圈内数字为转变产物的硬度值，可为洛氏硬度或维氏硬度。冷却曲线圆圈内数字为转变产物的硬度值，可为洛氏硬度或维氏硬度。冷却

35、曲线与转变终了线交点处的数字为该产物所占的百分数。与转变终了线交点处的数字为该产物所占的百分数。马氏体转变开始线与等温转变动力学图不同马氏体转变开始线与等温转变动力学图不同, , MMS S不再为水平线，而是向不再为水平线，而是向右下侧倾斜，这是由于右下侧倾斜，这是由于P P与与B B的转化，使的转化，使A A得到富化而使得到富化而使MMS S降低的缘故。降低的缘故。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, , 就可断定就可断定在在该冷速下冷却可得到的转变产物及其所占的百分数该冷速下冷却可得到的转变产物及其所占的百分数. .连续

36、转变动力学图与奥氏体化条件连续转变动力学图与奥氏体化条件( (温度、时间温度、时间) )有关，与奥氏体晶粒度有关，与奥氏体晶粒度有有关，原因同等温转变相似。关，原因同等温转变相似。不同的冷却速度可得到不同产物，此图也叫不同的冷却速度可得到不同产物，此图也叫CCTCCT图图 ( (即即Continuous Continuous Cooling Transformation)Cooling Transformation)。35CrMo钢的CCT图 AC3二二. . 另一种形式的另一种形式的CCTCCT图图 另一种形式的另一种形式的CCTCCT图见图图见图. . 每一确定的冷速又对应了不同冷却条件每

37、一确定的冷速又对应了不同冷却条件( (空空冷、油冷、水冷冷、油冷、水冷) )下的某一直径的心部冷速。如下的某一直径的心部冷速。如:700 :700 时的冷速为时的冷速为50 50 /min/min，就相当于直径为，就相当于直径为50 mm50 mm空冷的圆棒，直径为空冷的圆棒，直径为250 mm250 mm油冷的圆油冷的圆棒及直径为棒及直径为270 mm270 mm水冷的圆棒心部的冷速。图中的粗实线表示了不同水冷的圆棒心部的冷速。图中的粗实线表示了不同的转变，其中，各平行线表示了转变的百分数。的转变，其中，各平行线表示了转变的百分数。上图的应用如下：上图的应用如下：（1 1）了解和确定转变的范

38、围，如在图中可读出，贝氏体转变发生在）了解和确定转变的范围，如在图中可读出，贝氏体转变发生在490490至至MMS S之间。又如已知了冷却介质和试样直径，从图上可直接读之间。又如已知了冷却介质和试样直径，从图上可直接读出心部组织。例如，可读出直径出心部组织。例如，可读出直径50 mm50 mm的试样，空冷后心部得到贝氏的试样，空冷后心部得到贝氏体组织。体组织。（2 2）确定临界直径和临界冷却速度。临界直径即淬火后，整个圆棒均为）确定临界直径和临界冷却速度。临界直径即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最大直径；临界冷速即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最小马氏体的最大直径；临界冷速即淬火后，整个圆棒均为马

39、氏体的最小冷速。例如，由图可读出，空冷临界直径为冷速。例如，由图可读出，空冷临界直径为10 mm10 mm，油冷临界直径为，油冷临界直径为100 mm100 mm，水冷临界直径为，水冷临界直径为120 mm120 mm。该图的纵坐标为温度，横坐标为用700时心部的冷速来表示的。每一确定的冷速又对应了不同冷却条件(空冷、油冷、水冷)下的某一直径的心部冷速。如:700 时的冷速为50 /min，就相当于直径为50 mm空冷的圆棒，直径为250 mm油冷的圆棒及直径为270 mm水冷的圆棒心部的冷速。图中的粗实线表示了不同的转变，其中，各平行线表示了转变的百分数。n n三三. . 过冷奥氏体连续转变

40、动力学图的测定过冷奥氏体连续转变动力学图的测定n n测定的困难：测定的困难：n n(1) (1) 维持恒定冷速困难；维持恒定冷速困难；n n(2) (2) 各种组织的精确定量困难；各种组织的精确定量困难；n n(3) (3) 冷却过程中，时间、温度的精确测量困难。冷却过程中，时间、温度的精确测量困难。n n测定方法有：测定方法有：n n 金相硬度法；金相硬度法；n n 膨胀法；膨胀法；n n 端淬法及磁性法等。端淬法及磁性法等。n n以金相硬度法测定以金相硬度法测定CCTCCT图的方法如下图的方法如下: : 为取得恒定冷速，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。将一组高采用

41、一组高度和内径相同而外径各不相同的套。将一组高度和外径与上述的套相匹配的试样，放入套中度和外径与上述的套相匹配的试样，放入套中, , 经奥氏体经奥氏体化后冷却。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，这样就可以得到以不同恒速冷却的一组试同的冷却速度，这样就可以得到以不同恒速冷却的一组试样。经一定时间冷却后淬入盐水中样。经一定时间冷却后淬入盐水中, , 自套中取出试样，自套中取出试样， 测测定硬度和观察组织定硬度和观察组织, , 就可得到不同途径下转变的开始点和就可得到不同途径下转变的开始点和结束点。结束点。 将这些点连起来就构成了

42、将这些点连起来就构成了CCTCCT图。图。n n四四. . 过冷奥氏体连续转变动力学图的应用过冷奥氏体连续转变动力学图的应用n n不同直径棒料在不同介质中的冷却曲线见图，其纵坐标为不同直径棒料在不同介质中的冷却曲线见图，其纵坐标为各种奥氏体化的温度，横坐标为时间。各种奥氏体化的温度，横坐标为时间。n n(1) (1) 已知直径和冷却介质，利用上图可算出表面和心部冷已知直径和冷却介质，利用上图可算出表面和心部冷速速. . 根据这些冷速根据这些冷速, , 再利用再利用CCTCCT图图( (见书见书P.144, P.144, 图图6-12)6-12)中的中的冷速与转变产物的关系，可得出冷却后的组织。

43、冷速与转变产物的关系，可得出冷却后的组织。n n(2) (2) 利用另一种形式的利用另一种形式的CCTCCT图图( (见书见书P.145, P.145, 图图6-13)6-13)可直接测可直接测出临界冷速，或利用出临界冷速，或利用CCTCCT图图( (书书P.144, P.144, 图图6-12)6-12)得到得到( (与非与非MM转变开始线相切处转变开始线相切处, ,即为临界冷速即为临界冷速) )。n n(3) (3) 根据设计要求根据设计要求( (组织、硬度等组织、硬度等) )，由，由CCTCCT图选出冷却速图选出冷却速度的上下限。再由不同直径棒料在水、油、空气中的冷却度的上下限。再由不同直径棒料在水、油、空气中的冷却曲线图曲线图( (见书见书P.146,P.146,图图6-14)6-14)，依照所需的试样直径，选出奥，依照所需的试样直径，选出奥氏体化温度和冷却介质，使冷速在所要求的范围内氏体化温度和冷却介质，使冷速在所要求的范围内, , 为制为制定工艺条件提供依据。定工艺条件提供依据。