奧氏體在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變

第1頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體－－在A1點(diǎn)以下未發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體。過冷度－－奧氏體實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度(實(shí)際所處的溫度)與A1的溫差。過冷度越大，新舊二相間化學(xué)自由能差越大，相變驅(qū)動(dòng)力越大。

第2頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變綜合動(dòng)力學(xué)曲線、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變等溫圖、TTT圖或C曲線。

第3頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的測(cè)定與轉(zhuǎn)變圖的建立等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線綜合綜合動(dòng)力學(xué)曲線（C曲線、TTT曲線、等溫轉(zhuǎn)變曲線）第4頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三左邊的曲線是轉(zhuǎn)變開始線，右邊的曲線是轉(zhuǎn)變終了線。它的上部向A1線無限趨近，它的下部與Ms線相交。第5頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變需要經(jīng)過一段孕育期，共析鋼在550～500℃等溫時(shí)孕育期最短，轉(zhuǎn)變最快，稱為C曲線的“鼻子”。在鼻溫以上的高溫階段，隨過冷度的增加，轉(zhuǎn)變的孕育期縮短，轉(zhuǎn)變加快；在鼻溫以下的中溫階段，隨過冷度的增加，轉(zhuǎn)變的孕育期變長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變變慢。（這是為什么？）第6頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三過冷奧氏體在不同的溫度區(qū)間會(huì)發(fā)生三種不同的轉(zhuǎn)變。共析鋼在A1～500℃區(qū)間等溫發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是珠光體(P)，其硬度值較低，在11～40HRC之間；共析鋼550℃～

Ms點(diǎn)區(qū)間等溫發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)物是貝氏體(B)，硬度值較高在40～55HRC之間；在Ms點(diǎn)以下將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體(M)，馬氏體的硬度很高，可達(dá)到60HRC以上。第7頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三碳素鋼的貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間與珠光體、馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間沒有嚴(yán)格的界限，相互之間有重疊。第8頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一般認(rèn)為過冷奧氏體有了0.5％的轉(zhuǎn)變即為轉(zhuǎn)變的開始，轉(zhuǎn)變已完成99.5％即為轉(zhuǎn)變完了。

在轉(zhuǎn)變開始線和轉(zhuǎn)變完了線之間，還可以劃出轉(zhuǎn)變量為10％、50％、90％等等幾條大體平行的曲線。從等溫轉(zhuǎn)變圖右側(cè)的縱坐標(biāo)，還可以看出各溫度下轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度值。

第9頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三圖例共析鋼過冷奧氏體在600℃進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，若等溫時(shí)間只有1s，鋼仍然處在過冷奧氏體狀態(tài)；如果等溫了3s，這時(shí)已有50％的奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體，組織狀態(tài)是奧氏體加珠光體各占50％；若在600℃等溫7s以上，過冷奧氏體早已全部轉(zhuǎn)變成珠光體，珠光體的硬度值是38HRC。如果在600℃等溫3s后立即淬火，將得到50％馬氏體加珠光體的組織。

第10頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三TTT圖的類型在奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖上一般存在珠光體相變、貝氏體相變和馬氏體相變?nèi)齻€(gè)區(qū)域。隨著鋼中碳含量和合金元素的不同，會(huì)有各種類型的C曲線。在碳鋼中，亞共析鋼和過共析鋼的C曲線形狀與共析鋼基本相似，但位置向左移，同時(shí)在過冷奧氏體分解的一定溫度范圍內(nèi)，還有先共析鐵素體或先共析滲碳體的析出。第11頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

如果過共析鋼的奧氏體化溫度在A3-Acm之間，由于存在較多的未溶滲碳體，因而在其C曲線上一般沒有先共析滲碳體析出線。（？）第12頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在合金鋼中，合金元素對(duì)C曲線的影響主要有兩個(gè)方面：一、改變C曲線前后位置，即促進(jìn)或延遲過冷奧氏體的分解；二、改變C曲線形狀，使珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)與貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分開。各種合金元素對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變的影響是不同的，強(qiáng)碳化物形成元素如鈦、釩、鉬、鎢、鉻在含量較多時(shí)，大都使珠光體與貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)分開并對(duì)奧氏體到珠光體的轉(zhuǎn)變有更為明顯的推遲作用。根據(jù)C曲線的形狀以及珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)、貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)相互位置的不同，在Ms溫度以上時(shí)的C曲線大致可歸納為以下幾種類型。

第13頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1)珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線重迭在A1～Ms的溫度范圍內(nèi)只有一個(gè)“鼻子”,在“鼻子”上部區(qū)進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變；“鼻子”下部區(qū)進(jìn)行貝氏體轉(zhuǎn)變。碳鋼及非碳化物形成元素或非穩(wěn)定碳化物形成元素的低合金鋼，如Co鋼、Ni鋼、Mn鋼(錳含量較低時(shí))等的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線屬于這種類型。

第14頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2)珠光體轉(zhuǎn)變曲線與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分開，奧氏體最大轉(zhuǎn)變速度在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)兩個(gè)轉(zhuǎn)變區(qū)域之間出現(xiàn)一個(gè)奧氏體穩(wěn)定區(qū)域，在Cr、W、Mo、V等形成穩(wěn)定碳化物元素的鋼中經(jīng)常具有這種類型的曲線。在合金元素含量較低時(shí)，兩個(gè)“鼻子”間的奧氏體穩(wěn)定區(qū)不很明顯，含量較高時(shí)，兩組曲線往往截然分開。通常，在合金奧氏體中含碳量少時(shí)，奧氏體最大轉(zhuǎn)變速度在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，如38CrMoAl。第15頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3)珠光體轉(zhuǎn)變曲線與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分開，奧氏體最大轉(zhuǎn)變速度在珠光體內(nèi)在合金奧氏體中含碳量較多時(shí)，奧氏體最大轉(zhuǎn)變速度在珠光體內(nèi)，如Cr12。

第16頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4)只有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)

Ms點(diǎn)溫度以上只有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域，由于合金元素的作用，珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期很長(zhǎng)，以致一般不在圖中出現(xiàn)，含較多Ni的低碳和中碳CrNiMo鋼或CrNiW鋼具有這種類型的C曲線，如18Cr2Ni4WA。

第17頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三5)只有珠光體轉(zhuǎn)變形成穩(wěn)定碳化物元素含量與碳含量較高的鋼的C曲線。如3Crl3,4Crl3的C曲線。在合金元素影響下，貝氏體轉(zhuǎn)變速度大大降低，它的轉(zhuǎn)變曲線劇烈右移或同時(shí)劇烈下移，甚至移到不能在一般的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖上出現(xiàn)，因此在A1-Ms溫度范圍內(nèi)只發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。

第18頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三6)只析出碳化物，無任何相變這種類型較特殊，即在較高的碳和合金元素含量影響下，珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變都沒有被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)Ms點(diǎn)降到室溫以下，于是從A1到室溫的整個(gè)溫度范圍內(nèi)，除了析出碳化物外，不發(fā)生任何相變，這類鋼的奧氏體通常極其穩(wěn)定，屬于奧氏體鋼。

第19頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響因素

影響C曲線形狀位置的因素很多，主要有：1．碳的影響在正常加熱條件下，亞共析鋼的C曲線隨著含碳量增加向右移動(dòng)，過共析鋼的C曲線隨含碳量的增加向左移動(dòng)。故在碳鋼中以共析碳鋼過冷奧氏體最穩(wěn)定。2．合金元素的影響除了Co以外，所有的合金元素溶入奧氏體后，都增大其穩(wěn)定性，使C曲線右移。碳化物形成元素含量較多時(shí)，使C曲線的形狀發(fā)生變化，出現(xiàn)兩組曲線。

第20頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3．加熱溫度和保溫時(shí)間的影響。隨著加熱溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，奧氏體的成分更加均勻，作為奧氏體分解的晶核數(shù)量減少，同時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大，晶界面積減少，這些都不利于過冷奧氏體的分解，提高了奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。下圖表示奧氏體化溫度對(duì)Grl5鋼C曲線的影響。

第21頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

在絕大多數(shù)情況下奧氏體轉(zhuǎn)變是在連續(xù)冷卻的條件下進(jìn)行的。研究過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(CCT圖)具有更大的實(shí)際意義。

第22頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三實(shí)驗(yàn)測(cè)定的不同冷卻條件下共析碳鋼的CCT圖。不同冷卻速度下，過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變的時(shí)間和溫度不同，冷卻速度越快，開始轉(zhuǎn)變所需的時(shí)間越短，轉(zhuǎn)變溫度越低。

第23頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三TTT圖與CCT圖比較與C曲線相比較，CCT圖中同樣性質(zhì)的曲線(轉(zhuǎn)變開始線，轉(zhuǎn)變終了線)均位于C曲線的右下方。在連續(xù)冷卻條件下，碳鋼不發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。

第24頁(yè)，共26頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

若冷卻速度小于33.3℃/s(曲線3)時(shí)，奧氏體將全部轉(zhuǎn)變成珠光若冷卻速度在3、2曲線之間，則奧氏體冷卻到500℃時(shí)，已有相當(dāng)一部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，而尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體將停止轉(zhuǎn)變，