ch3.2 钢铁热处理原理及工艺(201109修改)

钢的热处理原理及工艺

3.2 钢的过冷奥氏体转变动力学图

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钢的热处理原理及工艺

概述冷却方式有二种： 冷却方式有二种： 连续冷却方式和等温冷却方式 过冷A的转变类型：珠光体型、马氏体型、 过冷A的转变类型：珠光体型、马氏体型、贝氏体型转变 温 度 保温

温

温2011-11-16 2

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3.2.1 过冷奥氏体等温转变曲线 过冷奥氏体等温转变曲线(又称TTT图 IT图或C曲线): 过冷奥氏体等温转变曲线(又称TTT图、IT图或C曲线): TTT 图或 综合反映了过冷奥氏体在冷却时的等温转变温度、 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( 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、 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)。 转变量与等温温度、等温时间的关系)。 TTT- TTT-Temperature Time Transformation IT- IT-Isothermal Transformation

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钢的热处理原理及工艺 一、TTT图的建立 TTT图的建立 TTT图建立的原理 在等温冷却条件下， 图建立的原理： 1、TTT图建立的原理：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理性质的变化， 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。 验的方法绘制的。 TTT图建立的方法 图建立的方法： 2、TTT图建立的方法： TTT图的建立的过程 图的建立的过程： 3、TTT图的建立的过程： 以金相法为例

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过冷A 过冷A等温转变动力学图的基本形式(一)共析钢的C曲线分析 共析钢的C 1.线、区的意义 纵坐标为温度，横坐标为时间，临界点A 转变开始线， 线：纵坐标为温度 ，横坐标为时间， 临界点A1线，MS线，Mf线，转变开始线， 转变终了线。 转变终了线。 以上为稳定A 过冷A 过冷A等温转变区(A→P、A→B) 区 ： A1 以上为稳定 A 区 ， 过冷 A 区 ， 过冷 A 等温转变区 ( A→P、A→B), 转变产 物区( 形成区(A→M) 转变产物区( M+Ar) 物区(P、B),M形成区(A→M)、M转变产物区(M或M+Ar) 转变类型：转光体转变、贝氏体转变、 转变类型：转光体转变、贝氏体转变、马氏体转变 孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子 鼻子。 孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。

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转 变 产 物 组 织 特 征

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钢的热处理原理及工艺 (3)共析钢的TTT图为何呈 共析钢的TTT图为何呈 TTT 字形？ “C”字形？ 字形 过冷A 过冷A等温转变速度受两个 主要因素： 主要因素：新相与母相间的自 由能差△Gv和原子的扩散系数D 由能差△Gv和原子的扩散系数D。 这两个因素作用是矛盾的。 这两个因素作用是矛盾的。一 方面，高温时过冷度小， 方面，高温时过冷度小，△Gv Gv影响为主 影响为主。 小，D大，以△Gv影响为主。另 一方面，低温时过冷度大， 一方面，低温时过冷度大， Gv大 影响为主。 △Gv大，D小，以D影响为主。 上述两个因素综合作用的结果 TTT图呈 图呈“ 字形 字形。 使TTT图呈“C”字形。 综上所述， TTT图为珠光体 综上所述， TTT图为珠光体 等温转变、马氏体连续转变、 等温转变、马氏体连续转变、 贝氏体等温转变的综合。 贝氏体等温转变的综合。2011-11-16 7

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钢的热处理原理及工艺(三)非共析钢的过冷A等温转变曲图 非共析钢的过冷A 与共析钢的A等温转变图不同的是： 与共析钢的A等温转变图不同的是： 对亚共析钢在发生P 对亚共析钢在发生 P 转变之前有先共 析出，因此亚共析钢的过冷A 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， 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， 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 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 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， 析出线，且随含碳量增加向左上方移动， 直至消失。 直至消失。

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二、影响TTT图位置和形状的因素 影响TTT TTT图位置和形状的因素(一)含碳量 Wc不改变 曲线的形状但呈现以下特点： 不改变C Wc不改变C曲线的形状但呈现以下特点： 非共析钢在发生P转变之前有先共析相析出， (1)非共析钢在发生P转变之前有先共析相析出，因此非共析钢的过 等温转变曲线，在左上角有一条先共析相析出线。 冷A 等温转变曲线，在左上角有一条先共析相析出线。 共析钢的C曲线最靠右，亚共析钢的C曲线随Wc增加向右移动； Wc增加向右移动 (2)共析钢的C曲线最靠右，亚共析钢的C曲线随Wc增加向右移动；过 共析钢的C曲线随Wc增加向左移动。碳对C曲线的影响不如Me Wc增加向左移动 共析钢的C曲线随Wc增加向左移动。碳对C曲线的影响不如Me 。

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(二)合金元素 Co、Al以外 以外， 除Co、Al以外，大多数合金 元素总是不同程度地延缓珠光体和 贝氏体相变， 贝氏体相变，这是由于它们溶入奥 氏体后，增大其稳定性，从而使C 氏体后，增大其稳定性，从而使C 曲线右移。 曲线右移。其中碳化物形成元素的 影响最为显著。 影响最为显著。如果碳化物形成元 素未能溶入奥氏体， 素未能溶入奥氏体，而是以残存未 溶碳化物微粒形式存在， 溶碳化物微粒形式存在，则将起相 反作用， 曲线左移。 Co、 反作用，使C曲线左移。除Co、Al 外，大多数合金元素总是不同程度 地降低马氏体转变温(Ms、Mf) 地降低马氏体转变温(Ms、Mf), 并增加残余奥氏体量。 并增加残余奥氏体量。2011-11-16 10

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钢的热处理原理及工艺 合金元素对C曲线影响可分为两大类： 合金元素对C曲线影响可分为两大类： 可分为两大类 或弱)碳化物形成元素：主要有Co Ni、Mn、Cu、 Co、 (1)非(或弱)碳化物形成元素：主要有Co、Ni、Mn、Cu、 Si、 Co、 Al(> 外使C 曲线右移， Si、B 等 。 这类元素 除 Co 、 Al( > 2.5%) 外使 C 曲线右移 ， 但 曲线的形状影响不大。 对C曲线的形状影响不大。 碳化物形成元素：主要有Cr Mo、 Cr、 Ti、Nb等 (2)碳化物形成元素：主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等。 这类元素溶入奥氏体，从而使C曲线右移，且改变C 这类元素溶入奥氏体，从而使C曲线右移，且改变C曲线的形 状和位置，使珠光体转变的C曲线移向高温、贝氏体转变的C 状和位置，使珠光体转变的C曲线移向高温、贝氏体转变的C 曲线移向低温，从而C曲线分离成上下两部分，呈现双C 曲线移向低温，从而C曲线分离成上下两部分，呈现双C曲线 的特征。 的特征。合金元素对贝氏体转变与对珠光体转变的影响有所 不同。 不同。

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钢的热处理原理及工艺 奥氏体中含合金元素的影响: 奥氏体中含合金元素的影响 会引起: 除Co、Al (>2.5% ) 外,所有合金元 素溶入奥氏体中 会引起 、 > 所有合金元 素溶入奥氏体中,会引起

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