钢连续冷却转变图CCT曲线的测定
钢连续冷却转变图CCT曲线的测定(精)
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图(CCT 曲线的测定一. 实验目的1. 了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用;2. 了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤;3. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点;4. 建立钢的连续冷却转变图(CCT 曲线。
二. 实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时, 若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数, 则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上, 破坏了膨胀量与温度间的线性关系, 从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法 (膨胀分析。
长期以来,热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析,可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为:奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体; 比容则相反, 其顺序是:马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物(但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知, 当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时, 钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时,钢的体积将膨胀;反之,钢的体积将收缩。
冷却速度不同,相变温度不同。
图 1-1为 40CrMoA 钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图 1-140CrMoA 钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变 (ContinuousCooling Transformation 曲线图,简称 CCT 曲线, 系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺,均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此 CCT 曲线与实际生产条件相当近似,所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线, 可以选择最适当的工艺规范,从而得到恰好的组织, 达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
含Ti系TRIP钢静态CCT曲线测定及分析
2 试样 制备与 试验方 法
试 验 钢 的主要 化学 成分 见表 1。
表 1 试 验 钢 的 化 学 成 分 (质 量 分 数 )%
C
Si
Mn
P
S
Ti
≤0.25 ≤2.0 ≤2.0 ≤0.O3 ≤O.O1 ≤0.2
试 验 钢 经 真 空 感 应 电炉 熔 炼 后 铸 造 成 200 kg 的铸 锭 ,然后 锻 造 成 横 截 面 尺 寸 为 60 mm ×60 mm 的锻坯 ,加热至 1 200℃并保温 2 h后 ,使用实验室
3试 验 钢 静 态 CCT曲 线
析 出 和 贝 氏体 的转 变使 得 周 围奥 氏体 富碳 所致 。; 临 界转 变 温度 A 698℃ 、A ̄=902 oC。可 以看 出 ,由 于 试验 钢 中碳 的 质量 分 数 与共析 成 分点 相差 较 大 ,
3 试 验结 果及分 析
3.1 CCT曲 线
采 用切 线法 对 热膨 胀 曲线进 行 分析 处理 ,其 理 论依据如下 :同一种结构 的相 ,在随着温度升高发 生热膨胀效应时 ,其热膨胀率是一定 的;当发生相 变时 ,热膨胀率发生变化 ,且高温相 比低温相 的热 膨胀 率 大 。 因此 ,膨 胀 曲线 发生 斜率 改 变 的点 即为 相变开始或结束点 。同时结合金相分析结果 ,确定 相变类型和相变点。最后 以温度为纵坐标 、时间对 数为横坐标 ,将相同性质的相变开始点和相变终止 点 分别 连 成 曲线 ,并 标 明最 终 的组 织 ,从 而 得 到试 验钢静态 CCT曲线如图 1所示 。其中 , 为马 氏体 转变开始点 ;尬为马氏体转变结束 点 ;A A 为冷 却时的实际临界温度 ;冷却曲线最下端数字为对应 冷 速 。
材料加工测定-CCT曲线绘制
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图(CCT曲线)的测定一.实验目的1.了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用;2.了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤;3.利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点;4.建立钢的连续冷却转变图(CCT曲线)。
二.实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时,若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数,则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上,破坏了膨胀量与温度间的线性关系,从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法(膨胀分析)。
长期以来,热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析,可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为:奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体;比容则相反,其顺序是:马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物(但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知,当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时,钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时,钢的体积将膨胀;反之,钢的体积将收缩。
冷却速度不同,相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图,简称CCT 曲线,系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺,均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似,所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线,可以选择最适当的工艺规范,从而得到恰好的组织,达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
Nb-V 微合金钢 CCT 曲线的测定及分析
Nb-V微合金钢CCT曲线的测定及分析许文喜杨德伦伍万飞霍俊(马鞍山钢铁有限公司营销中心安徽马鞍山243000)摘要:本文借助Thermo-Calc软件计算平衡条件下Nb-V微合金钢平衡相状态图,并通过热膨胀仪测定Nb-V微合金钢连续冷却转变曲线(CCT曲线),研究实验钢冷却速度的变化对室温显微组织及显微硬度的影响规律。
实验结果表明:当冷速小于0.5℃/s时,实验钢转变产物为“先共析铁素体+珠光体”混合组织;冷速增加到0.5℃/s时,有少量的贝氏体产生,贝氏体开始发生转变;当冷却速度达到4℃/s时,开始发生马氏体转变;随着冷速增加至4.5℃/s时,铁素体和珠光体组织转变基本消失,仅发生贝氏体和马氏体组织转变,且随着冷却速度增加,室温组织主要以马氏体为主;随着冷却速度的增加,实验钢的硬度值呈逐渐升高的趋势。
关键词:Nb-V微合金钢析出相冷却速度膨胀法CCT曲线中图分类号:TG142.1文献标识码:A文章编号:1674-098X(2022)01(c)-0029-05随着科技水平的提高,微合金元素在低合金钢中的强韧化机理研究越来越深入,微合金元素的应用也越来越广泛,合金元素对钢的品种开发具有深刻影响。
合金元素V主要以碳、氮的形式存在于基体和晶界中,能抑制晶粒生长和沉淀强化[1]。
合金元素Nb元素可通过固溶抑制或沉淀机制有效抑制高温奥氏体的再结晶,使含铌钢在轧制时采用控轧控冷工艺能够显著增加材料的机械性能。
要想利用合金元素的特性,充分发挥钢中微合金化元素在材料中的作用,就需要合理进行热处理,控制轧制后的冷却工艺。
微合金钢热处理过程中,奥氏体化温度的选择对微合金元素能否发挥其特性,提高钢的性能起到关键作用[2]。
而材料不同的冷却方式和冷却速度对产品最终组织和性能却产生决定性的影响,因此,微合金钢冷却转变规律的研究显得尤为重要[3]。
通过对钢的CCT曲线测绘,可以直观了解到冷却速度对应的组织及硬度关系。
CCT曲线对实际工业生产微合金钢的组织及性能控制具有重要意义。
27SiMn钢CCT曲线的测定
27Si Mn钢CCT曲线的测定y王凤香,简 方,冯 岩(内蒙古包钢钢联股份有限公司无缝钢管厂,内蒙古 包头 014010)摘 要:在Gleeble1500D热模拟机上利用膨胀法测定了27SiMn钢在不同冷却速度下连续冷却转变的膨胀曲线,获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线),利用蔡司显微镜观察了不同冷速下试样的金相组织,借助莱卡硬度计测定了各试样的显微硬度值。
随着冷却速度增加,硬度值越来越大。
通过对CC T曲线的分析为生产工艺的制定提供了一定的实验依据。
关键词:27SiMn钢;连续冷却转变曲线;冷却速度;组织;硬度中图分类号:TG115 文献标识码:B 文章编号:1009-5438(2007)02-0026-04Determination of CCT Curves of27SiMn SteelWANG Feng-xiang,JIAN fang,FENG Yan(Seamless Pipe Plant o f Steel Union Co.Ltd.o f Baotou Steel(Group)Corp.,Baotou014010,Nei Monggol,China)Abstract:Using the Gleeble1500D thermal si mulation machi ne,the CCT curve of27Si Mn steel is obtained by measuring the different expanding curves of the continuous cooling transformation in the different cooling rate.The metallographic microstructures of different cooling veloci ty are observed by ZEISS microscope,and the microhardness of testing sample is measured by the LaiKa microhardness tester.As the cooling rate increases,the hardness i ncreases.The CCT curve provides the experimental reference to make the production craft.Key words:27SiMn steel;continuous cooling transformation curve;cooling rate;microstructure;hardness27SiMn钢液压支柱用热轧无缝钢管是液压设备缸、柱的母材,广泛应用于煤矿、大型机械等多种行业,要求钢管具有良好的机械性能、内外表面质量、壁厚均匀,有较高的强度与韧性,钢管的控制轧制和控制冷却工艺在热轧钢管生产中得到普遍采用,它结合了形变强化和相变强化,能极大程度地提高钢管的性能[1]。
cct曲线的测定
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图(CCT曲线)的测定一.实验目的1.了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用;2.了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤;3.利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点;4.建立钢的连续冷却转变图(CCT曲线)。
二.实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时,若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数,则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上,破坏了膨胀量与温度间的线性关系,从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法(膨胀分析)。
长期以来,热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析,可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为:奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体;比容则相反,其顺序是:马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物(但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知,当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时,钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时,钢的体积将膨胀;反之,钢的体积将收缩。
冷却速度不同,相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图,简称CCT 曲线,系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺,均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似,所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线,可以选择最适当的工艺规范,从而得到恰好的组织,达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
共析钢TTT-CCT图分析
TTT曲线过冷奥氏体等温转变曲线——TTT曲线(Time,Temperature,Transformation) 过冷奥氏体等温转变曲线可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程:转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。
因其形状通常像英文字母“C”,故俗称其为C曲线,亦称为TTT图。
C曲线中转变开始线与纵轴的距离为孕育期,标志着不同过冷度下过冷奥氏体的稳定性,其中以550℃左右共析钢的孕育期最短,过冷奥氏体稳定性最低,称为C曲线的“鼻尖”。
图中最上面一条水平虚线表示钢的临界点A1(723℃),即奥氏体与珠光体的平衡温度。
图中下方的一条水平线Ms(230℃)为马氏转变开始温度,Ms以下还有一条水平线Mf(-50℃)为马氏体转变终了温度。
A1与Ms线之间有两条C曲线,左侧一条为过冷奥氏体转变开始线,右侧一条为过冷奥氏体转变终了线。
A1线以上是奥氏体稳定区。
Ms线至Mf线之间的区域为马氏体转变区,过冷奥氏体冷却至Ms线以下将发生马氏体转变。
过冷奥氏体转变开始线与转变终了线之间的区域为过冷奥氏体转变区,在该区域过冷奥氏体向珠光体或贝氏体转变。
在转变终了线右侧的区域为过冷奥氏体转变产物区。
A1线以下,Ms线以上以及纵坐标与过冷奥氏体转变开始线之间的区域为过冷奥氏体区,过冷奥氏体在该区域内不发生转变,处于亚稳定状态。
在A1温度以下某一确定温度,过冷奥氏体转变开始线与纵坐标之间的水平距离为过冷奥氏体在该温度下的孕育期,孕育期的长短表示过冷奥氏体稳定性的高低。
在A1以下,随等温温度降低,孕育期缩短,过冷奥氏体转变速度增大,在550℃左右共析钢的孕育期最短,转变速度最快。
此后,随等温温度下降,孕育期又不断增加,转变速度减慢。
过冷奥氏体转变终了线与纵坐标之间的水平距离则表示在不同温度下转变完成所需要的总时间。
转变所需的总时间随等温温度的变化规律也和孕育期的变化规律相似。
因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制:一个是旧相与新相之间的自由能差ΔG;另一个是原子的扩散系数D。
辙叉用贝氏体钢CCT曲线的测定及其 对生产实践的指导
辙叉是铁路轨道结构的关键部件之一,在使用过程中受到巨大的交变冲击载荷和接触应力作用,易产生疲劳裂纹,导致剥离掉块等伤损。
传统的高锰钢辙叉存在内部铸造缺陷,初始硬度低,使用初期不耐磨等问题,整体使用寿命不高。
而贝氏体钢强度高,具有良好的强韧性、耐磨性和抗接触疲劳性,是制造辙叉的理想材料之一[1,2]。
近年来随着贝氏体相变理论的不断成熟,国内外道岔市场逐步开始采用贝氏体合金钢来制造固定型辙叉中的心轨和翼轨,并表现出非常好的使用效果;但目前贝氏体钢辙叉面临的主要问题是质量不稳定,实际使用过程中寿命离散度较大,这主要是由于辙叉生产过程中热处理工艺控制不合适导致。
为了进一步优化贝氏体辙叉钢的热处理工艺,提高贝氏体钢辙叉质量及其稳定性,实验中利用Gleeble-3800热模拟机对目前在线使用的一种典型贝氏体辙叉钢进行CCT 曲线的测定和绘制,并基于测定的CCT 曲线优化产品热处理工艺,使辙叉产品的性能及质量得到显著提升。
1 实验材料与方法1.1 实验材料实验材料的化学成分(重量百分数,wt.%)见表1。
表1 测试材料化学成分合金元素C Cr Mn Si Mo Ni V 含量(wt.%)0.25 1.3 1.6 1.50.40.250.11.2 CCT曲线测试方法作者简介:王磊(1986-),男,陕西榆林人,本科,工程师,研究方向:铁路道岔、辙叉制造技术。
辙叉用贝氏体钢CCT 曲线的测定及其对生产实践的指导王 磊1,王 浩2(1.中铁宝桥集团有限公司,陕西 宝鸡 721006;2. 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安 710049)摘 要:实验利用Gleeble-3800热模拟机测定辙叉用贝氏体钢在不同冷速下的连续冷却转变膨胀曲线,根据曲线上的拐点确定相变点;再利用金相显微镜观察不同冷却速度下试样的金相组织,判断各相变点的相变类型,绘制连续冷却转变曲线(CCT 曲线)。
并利用测得的CCT 曲线优化热处理冷却工艺,辙叉产品性能稳定性及实际使用寿命得到显著提升。
cct热处理曲线
cct热处理曲线(原创实用版)目录T 热处理曲线简介T 热处理曲线的作用T 热处理曲线的优缺点T 热处理曲线的应用实例正文一、CCT 热处理曲线简介CCT 热处理曲线,全称为连续冷却转变热处理曲线,是一种描述钢材在连续冷却过程中组织转变规律的温度 - 时间曲线。
在这个曲线中,横坐标代表时间,纵坐标代表温度,曲线上的各个点则表示钢材在不同时间所经历的不同温度。
通过 CCT 热处理曲线,我们可以了解钢材在连续冷却过程中的相变规律,为热处理工艺提供理论依据。
二、CCT 热处理曲线的作用CCT 热处理曲线在钢材热处理中有着非常重要的作用,主要表现在以下几个方面:1.预测组织转变:通过 CCT 热处理曲线,可以预测钢材在连续冷却过程中经历的各种相变,如珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变等。
这有助于我们了解钢材在不同阶段的组织形态,为优化热处理工艺提供依据。
2.制定热处理工艺:CCT 热处理曲线可以帮助我们确定合适的冷却速度和冷却方式,以实现所需的组织结构和性能。
此外,通过分析 CCT 热处理曲线,我们还可以评估热处理过程中可能出现的问题,如裂纹、变形等,从而提前采取相应措施。
3.分析热处理结果:通过观察 CCT 热处理曲线,可以分析热处理结果是否达到预期目标。
如果发现曲线与预期不符,可以及时调整热处理工艺,以确保最终得到理想的组织结构和性能。
三、CCT 热处理曲线的优缺点CCT 热处理曲线在实际应用中有一定的优缺点:优点:1.可预测钢材在连续冷却过程中的组织转变,为热处理工艺提供理论依据。
2.有助于优化热处理工艺,提高钢材的性能和质量。
3.可以分析热处理结果,为进一步改进热处理工艺提供参考。
缺点:1.受钢材成分、冷却条件等因素影响,CCT 热处理曲线具有一定的不确定性。
2.分析 CCT 热处理曲线需要一定的理论知识和实践经验,对技术人员要求较高。
四、CCT 热处理曲线的应用实例CCT 热处理曲线广泛应用于钢铁、汽车、航空航天等行业,以下是一个应用实例:某企业生产一种高强度、高韧性的汽车用钢,需要通过热处理实现所需的组织结构和性能。
65Mn钢奥氏体连续冷却转变曲线_CCT图_
第13卷 第3期2005年6月材 料 科 学 与 工 艺MATER I A LS SC I ENCE &TECHNOLOGYVol 113No 13June,200565M n 钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT 图)李红英,耿进锋,龚美涛,张宇航(中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083)摘 要:利用膨胀法结合金相———硬度法,在Gleeble -1500热模拟机上测定了65Mn 钢的临界点A r 1、A r 3、Ac 1和Ac 3以及M s;测定了该钢在不同冷却速度下连续冷却时的膨胀曲线,获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT 曲线);研究了65Mn 钢连续冷却过程中奥氏体转变过程及转变产物的组织和性能,大致确定了避免网状铁素体、贝氏体以及魏氏组织铁素体的冷却速度,找出了生产65M n 钢盘条的控冷速度范围,为生产实践和新工艺的制定提供了参考依据.关键词:65Mn 钢;热模拟;膨胀法;金相-硬度法;连续冷却转变曲线中图分类号:TG15112TG15113文献标识码:A文章编号:1005-0299(2005)03-0302-03Con ti n uous cooli n g tran sfor ma ti on curve of undercooli n g austen ite about 65M nL I Hong -ying,GENG J in 2feng,G ONG Mei 2tao,Z HANG Yu 2hang(School of M aterials Science and Eengineering Central South University,Changsha 410083,China )Abstract:By dilat ometric change referencing m icr oscop ic test and hardness measure ment,the critical point at A r 1,A r 3,Ac 1and Ac 3al ong with M s of 65Mn steel is deter m ined in Gleeble -1500ther mal mechanical si m u 2late .By measuring the different expanding curves of Continuous Cooling Transf or mati on CCT diagra m is ob 2tained .Mor phol ogy of p r oducti on with mechanical p r operty and transfor mati on of austenite are analysed .The cooling rates which avoide generating reticular ferrite,bainite and W idmanstaten structure ferrite are deter 2m inded .W e find the range of p r oper contr ol -cooling rate about 65Mn r olled steel wire .A ll those p r ovid the references for p r oductive p ractice and establishing ne w technics .Key words:65Mn steel,ther mal mechanical si m ulate,dilat ometric test,metall ographic analysis -hardness measure ment,continuous cooling transf or mati on curve收稿日期:2003-08-17.作者简介:李红英(1963-),女,教授. 弹簧是各种机械和仪表中的重要零件,其主要作用是储存弹性应变能和减轻震动与冲击.由于弹簧一般在动负荷(反复弯曲应力或反复扭转应力)的条件下使用,故要求弹簧钢必须是有高的弹性极限σe ,高的屈服强度σs 、抗拉强度σb 、高的屈强比σs /σb 以及高的疲劳性能,并有足够的塑性和韧性,较好的淬透性和低的脱碳敏感性,以便于在冷热状态下易于成型及热处理后获得所需的性能.65Mn 钢具有淬透性能较好、强度较高等优点,用于制造弹簧,应用广泛.为了在控轧控冷后获得稳定的组织和性能,为制订此钢的塑性加工和热处理工艺提供依据,亟需研究此钢的CCT 图,但到目前为止,此钢只有TTT 图和粗略的CCT 图.为此作者细致地测定了65Mn 钢的连续冷却转变曲线(CCT ),并观测了不同冷却速度下转变产物的显微组织和硬度.1 转变动力学曲线-CCT 图的测定111 试验方法试验原料采用以连铸-控轧控冷工艺生产的65Mn 钢盘条经车削加工成φ6mm ×10mm 和φ4mm ×8mm 两种规格的试样.采用φ4×8mm 的试样测高速冷却膨胀曲线时,其他冷却速度采用φ6×10mm 试样.采用膨胀法结合金相硬度法[1~3]测定钢的CCT曲线:首先在Gleeble-1500热模拟机上测定试样的膨胀曲线.为使加热温度接近65Mn钢的开轧温度,试样的奥氏体化温度选用940℃(在2m in 内将试样加热至此温度),保温12m in.以0105℃/ s的冷却速度将奥氏体化后的试样连续冷却,测得降温膨胀曲线,并在其上确定A r1、A r3.以0105℃/s的加热速度将钢加热至940℃,测得升温膨胀曲线,在曲线上确定其临界点Ac1和Ac3.以喷水冷却(冷却速度约400℃/s)测定其M s点.分别以12种不同的冷却速度(0105~35℃/s)将试样冷却,获取其膨胀曲线,再由膨胀曲线确定相变温度.然后用金相显微镜分析转变后的显微组织.最后,测定试样的维氏硬度.112 试验结果11211 65Mn钢的临界点65Mn钢临界点的测定结果为A r1,710℃;A r3,730℃,Ac1,714℃;Ac3,743℃;M s,275℃.11212 CCT图根据不同冷却速度膨胀曲线上的拐点(切点或极值点),结合金相组织,可以确定相变温度,如表1所示.将表1中的相变点用坐标的形式绘制到温度-时间半对数坐标上,用连线法将各物理意义相同的点连接起来,同时在该坐标上标出Ac1、Ac3和Ms,即可以绘出CCT图,如图1所示.图1中,冷却曲线旁的数字为冷却速度;冷却曲线下端的数字为以此速度冷却后试样(即最终转变产物)的维氏硬度值(H V3).图1 65Mn钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)表1 不同冷却速度下的相变温度冷却速度℃/s A→F开始A→P开始A→P终止A→B开始A→B终止金相组织010*******---F+P+S(少量) 011725700686--F+P+S(少量)+T 015680622551--F+P+S+T1650590525--F+P+S+T215640577515515515F+P+S+T+B(少量) 5635574550550500F+P(少量)+S+T+B 10600570528528470F+S+T+B15585565509509437F+S+T+B20-550515515430S+T+B+M(少量) 25-520509509425T+B+M30-530500500420T+B+M35-485485485418T+B+M直接水冷-----M+B(少量)+A 由CCT图可知,当65Mn钢奥氏体以不同速度连续冷却时,有先共析铁素体的析出(A→F)和珠光体转变(A→P)、贝氏体转变(A→B)及马氏体转变(A→M).当冷却速度小于215℃/s,转变产物为铁素体和珠光体(F+P),当冷却速度为215℃/s,开始出现贝氏体(B),当冷却速度为215~15℃/s时转变产物为铁素体、珠光体和贝氏体(F+P+B),当冷却速度为15~20℃/s时转变产物是珠光体和贝氏体(P+B),当冷却速度大于20℃/s时有马氏体转变发生;直接水冷(速度约400℃/s)时,转变产物主要为马氏体.2 比较分析将作者测得的65Mn钢的CCT图与TTT图及已有的CCT图作如下比较:211 CCT图与TTT图比较已经测出的65Mn钢过冷奥氏体等温转变曲线(TTT图)有多个[4].由于所用试样的化学成分和奥氏体化工艺的差别,不同测试者可获得不同的结果,但大同小异,典型的TTT图如图2所示[5].该图与作者所测得的CCT图(图1)比较,发现过冷奥氏体连续冷却转变曲线不像等温转变曲线那样呈完整的“C”字形曲线,CCT图只有一部分“C”字显现出来(在图1中,贝氏体转变的曲线仅显现一部分);如果将连续冷却转变曲线和等温转变曲线叠绘在同一个温度-时间半对数坐标系中进行对比,将可以发现连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方.212 所测的CCT图与文献已有CCT图的比较张羊换,刘宗昌等测定的65Mn钢的CCT曲・33・第3期李红英,等:65Mn钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)线[6,7],如图3所示,与作者测得的曲线相比,最大的不足是既没有先共析铁素体的析出区,也没有贝氏体的转变区,较粗略.另外,图3所示的CCT 图是在奥氏体化温度800℃的条件下测得的,对65Mn 钢零件的热处理等有一定的指导作用,但对冶金厂控轧控冷工艺的制定缺乏直接的指导意义.213 5M n 钢过冷奥氏体转变产物部分冷却速度下得到的转变产物的金相组织如图3所示.由图4可知,65Mn 钢在不同冷却速度下的显微组织具有如下特点:当冷却速度(a )冷却速度为0105℃/s (b )冷却速度为015℃/s (c )冷却速度为215℃/s (d )冷却速度为10℃/s (e )冷却速度为15℃/s (f )冷却速度为20℃/s (g )冷却速度为35℃/s (h )直接喷水冷却图4 65Mn 钢连续冷却转变后的金相组织≤015℃/s 时,较厚的先共析铁素体的形貌几乎呈连续网状;当冷却速度为015℃/s 时,网状铁素体不明显,但仍有局部区域铁素体呈网状,并出现索氏体;当冷却速度在015~15℃/s 之间的铁素体则断断续续分布于原奥氏体晶界;当冷却速度≥215℃/s 时开始出现贝氏体组织,贝氏体组织既有板条状,也有粒状;当冷却速度为10℃/s 时,转变产物为:铁素体+索氏体+屈氏体+贝氏体,有些铁素体呈魏氏组织形貌,有些屈氏体为针状,贝氏体为粒状;当冷却度速大于15℃/s 时,铁素体开始消失;当冷却速度为20℃/s 时出现针状马氏体;当冷却速度为25~35℃/s 时,转变产物为屈氏体,贝氏体和马氏体.直接水冷的显微组织主要为针状马氏体,也有少量板条状贝氏体和残余奥氏体.3 结 论1)用膨胀法结合金相———硬度法测得了65Mn 的CCT 图,为这种钢的加工热处理特别是控轧控冷工艺的制订提供了依据.2)根据CCT 图和不同冷却速度下的显微组织照片可知,当冷却速度比较低时,铁素体呈网状,当冷却速度大于215℃/s 时,会出现贝氏体,当冷却速度为10℃/s 时,有些铁素体呈魏氏组织形貌,这些组织都可能降低65Mn 钢的塑性加工性能和使用性能.3)为了避免网状铁素体、贝氏体、魏氏组织铁素体的出现,对于控轧控冷65Mn 钢盘条而言,冷却速度以控制在015~215℃/s 为宜.参考文献:[1]韩德伟.金相技术基础[M ].长沙:中南工业大学出版社,1981.[2]花桂泰,杨胜蓉.Y B /T 5127-93钢的临界点测定方法(膨胀法)[M ],北京:中国标准出版社,1997.[3]杨胜蓉.Y B /T 5129-93钢的连续冷却转变曲线图的测定方法(膨胀法)[M ].北京:中国标准出版社,1997.[4]张世中.钢的过冷奥氏体转变曲线图集[M ].北京:冶金工业出版社,1993.[5]热处理手册编委会.热处理手册(第四分册)[M ].北京:机械工业出版社,1978.[6]刘宗昌,张羊换,任慧平.65M n 钢CCT 曲线及园锯片淬火工艺[J ].金属热处理,1994,(11):8-11.[7]张羊换,刘宗昌.65Mn 钢CCT 曲线及组织性能研究[J ].包头钢铁学院学报,1994,13(3):35.(编辑 张积宾)・403・材 料 科 学 与 工 艺 第13卷 。
CCT曲线
CCT曲线定义概述过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)许多热处理工艺是在连续冷却过程中完成的,如炉冷退火、空冷正火、水冷淬火等。
在连续冷却过程中,过冷奥氏体同样能进行等温转变时所发生的几种转变,即:珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变等,而且各个转变的温度区也与等温转变时的大致相同。
在连续冷却过程中,不会出现新的在等温冷却转变时所没有的转变。
但是,奥氏体的连续冷却转变不同于等温转变。
因为,连续冷却过程要先后通过各个转变温度区,因此可能先后发生几种转变。
而且,冷却速度不同,可能发生的转变也不同,各种转变的相对量也不同,因而得到的组织和性能也不同。
所以,连续冷却转变就显得复杂一些,转变规律性也不像等温转变那样明显,形成的组织也不容易区分。
过冷奥氏体等温转变的规律可以用C曲线来表示出来。
同样地,连续冷却转变的规律也可以用另一种C曲线表示出来,这就是“连续冷却C曲线”,也叫作“热动力学曲线”。
根据英文名称字头,又称为“CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线”。
作用它反映了在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律,是分析转变产物组织与性能的依据,也是制订热处理工艺的重要参考资料。
20 世纪50 年代以后,由于实验技术的发展,才开始精确地测量许多钢的连续冷却C曲线,直接用来解决连续冷却时的转变问题。
实例共析钢过冷奥氏体连续冷却C曲线以共析钢为例,用若干组共析钢的小圆片试样,经同样奥氏体化以后,每组试样各以一个恒定速度连续冷却,每隔一段时间取出一个试样淬入水中,将高温分解的状态固定到室温,然后进行金相测定,求出每种转变的开始温度、开始时间和转变量。
将各个冷速下的数据综合绘在“温度—时间对数”的坐标中,便得到共析钢的连续冷却C曲线,珠光体转变区由三条曲线构成,左边一条是转变开始线,右边一条是转变终了线,下面一条是转变中止线。
马氏体转变区则由两条曲线构成;一条是温度上限Ms线,另一条是冷速下线k V′。
cct测定
-温LT度变化引起的长度变化量。 (αL为T 金 属T 的热膨胀系数,ΔT为温度变化量)。
• 当冷却过程中不发生相变时,LV ,0 因此,
L LT即 ΔL随T 温度变化成线性变化。当冷却过程
中发生相变时, ,因L此V ,0
, ΔLL偏L离V 线LT性
• (2)根据CCT图可估计热加工钢件的组织和性能, 分析钢件或者焊接热影响区的韧性。
• (3)根据CCT图可合理制定正确的热加工如热处 理、焊接和锻压的加工工艺规范尤其是冷却规范。
三、实验设备及材料
• Gleeble 1500动态热-力学模拟试验机, 45 钢或40Cr钢试件。
四、实验方法
• 用动态热-力学物理模拟试验机Gleeble 1500,采 用膨胀法测定CCT图的方法是:用Gleeble 1500主 机中的变压器对被测定试样(φ3~10×80~ 120mm,在试验过程中其非夹持部分即自由跨度 为40~60mm)通电流,通过试样本身的电阻热加 热试样,使其按设定的加热速度加热到最高温度 (对于一般热处理的CCT图,其最高加热温度为 A保c温3+时(间50为~118500~)3℃00,s)加,热保升温温一时定间时为间12后0~,3控00制s, 冷却速度进行冷却(如淬火、空冷,一般通电加 热由冷于却试以 样及两充端A由r通或水N2的气冷配却合块通夹电持加,热冷冷却却快等,)所。 以整个试样在加热和保温过程中存在一
• 由于CCT图显示了不同的冷却速度与高温组织转 变、临界冷却时间、室温组织及其硬度之间的直 接关系(如图3所示),因此为材料热加工(如铸 造、焊接、锻压、热处理等)的工艺制定甚至新 钢种的成分设计提供了依据。具体体现在如下几 个方面。
• (1)从CCT图上可获得钢的各种临界冷却速度和 时间(如获得100%马氏体M的最小冷却速度和最 长冷却时间,出现铁素体F的最大冷却速度和最短 冷却时间,出现珠光体P的最大冷却速度和最短冷 却时间,出现中间组织Z的最大冷却速度和最短冷 却时间,以及马氏体完全消失的最大冷却速度和 最短冷却时间)。根据上述数据可评定钢的抗裂 纹尤其是热裂纹和冷裂纹的敏感性。
钢连续冷却转变图(CCT曲线
实验目的
1.了解钢的连续冷却转变图的测量方法 特别是热膨胀法的原理与步骤;
2. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中 的相变并测量临界点;
基本原理:
钢中相的密度顺序是: 马氏体<铁素体<珠光体<奥氏体
40CrMoA钢CCT曲线
共析钢CCT共析钢(含碳1.03%)CCT 曲线图
三. 实验设备及材料
1. Gleeble3500热模拟机 2 1CrMn钢
实验结果与分析:
1.画出热膨胀曲线(x轴温度,y轴膨胀 量),根据实验曲线确定不同冷却速度 下的相变开始温度、结束温度。
2.汇合3组数据(1至3组为一种,4至6为 另一种),绘在“时间对数x-温度y” 的 坐标中,标出转变温度,相应曲线的冷 却速度,得到钢的连续冷却曲线图
思考题
本次实验样品与上次高温拉伸样品的区 别是什么?
C-Mn-Si系超级贝氏体钢连续冷却转变(CCT)曲线
碳含 量增 加 , 氏体 和 马氏体转 变温度 均降低 。 贝
பைடு நூலகம்关键 词 C M —i 贝 氏 体 钢 - nS 系 C含 量 C T曲 线 C 相变 点 组 织
Co tnu u o i g Tr n f r a i n Cur e f C - n- iS r e n i o s Co ln a s o m to v so n S e is S pe - i t t e u r Ba nie S e l
to t he Glebe一 50 o i a i n m a h n o d fnet ha e ta so m ai n pont i n wih t e l 1 0 h tsmulto c i e t e i he p s r n fr to i s.a d c mbi d wih m ir sr c n o ne t c o tu ・
c o i g wi o l g r t . —3 ℃ /sh v e n me s r d b sn h r l i t n me h d a d me al g a h c e a n — o l t c o i ae 0 5 n h n O a e b e a u e y u i g t e ma l i t o n tlo r p i x mi a d ao
1 8 Mn 0 0 2 10 0 3 i .0 4 和 中 碳 ( % :.5 1 1S 、.2 、.4 A 、. 0 T 、 .0 N) 氏 体 钢 在 . 5 、. 3 A 、. 0 T 、 0 2 N) 0 / 0 3 C、. 1 i18 Mn 0 0 1 10 0 2 i0 0 4 2 贝
Ab ta t Di tto uv s o Mn S eislw c r o ( % :0 1 C, 1 1 S , 1 8 M n,0 0 2 ,0 0 3 , sr c l ain c re fC. —is re o ab n / a .1 . 5 i .5 . 3 Al . 0 Ti
实验一 钢连续冷却转变图 (CCT曲线) 的测定
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图(CCT曲线)的测定一.实验目的1.了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用;2.了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤;3.利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点;4.建立钢的连续冷却转变图(CCT曲线)。
二.实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时,若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数,则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上,破坏了膨胀量与温度间的线性关系,从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法(膨胀分析)。
长期以来,热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析,可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为:奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体;比容则相反,其顺序是:马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物(但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知,当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时,钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时,钢的体积将膨胀;反之,钢的体积将收缩。
冷却速度不同,相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图,简称CCT 曲线,系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺,均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似,所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线,可以选择最适当的工艺规范,从而得到恰好的组织,达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
共析钢TTT-CCT图分析
TTT曲线过冷奥氏体等温转变曲线——TTT曲线(Time,Temperature,Transformation) 过冷奥氏体等温转变曲线可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程:转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。
因其形状通常像英文字母“C”,故俗称其为C曲线,亦称为TTT图。
C曲线中转变开始线与纵轴的距离为孕育期,标志着不同过冷度下过冷奥氏体的稳定性,其中以550℃左右共析钢的孕育期最短,过冷奥氏体稳定性最低,称为C曲线的“鼻尖”。
图中最上面一条水平虚线表示钢的临界点A1(723℃),即奥氏体与珠光体的平衡温度。
图中下方的一条水平线Ms(230℃)为马氏转变开始温度,Ms以下还有一条水平线Mf(-50℃)为马氏体转变终了温度。
A1与Ms线之间有两条C曲线,左侧一条为过冷奥氏体转变开始线,右侧一条为过冷奥氏体转变终了线。
A1线以上是奥氏体稳定区。
Ms线至Mf线之间的区域为马氏体转变区,过冷奥氏体冷却至Ms线以下将发生马氏体转变。
过冷奥氏体转变开始线与转变终了线之间的区域为过冷奥氏体转变区,在该区域过冷奥氏体向珠光体或贝氏体转变。
在转变终了线右侧的区域为过冷奥氏体转变产物区。
A1线以下,Ms线以上以及纵坐标与过冷奥氏体转变开始线之间的区域为过冷奥氏体区,过冷奥氏体在该区域内不发生转变,处于亚稳定状态。
在A1温度以下某一确定温度,过冷奥氏体转变开始线与纵坐标之间的水平距离为过冷奥氏体在该温度下的孕育期,孕育期的长短表示过冷奥氏体稳定性的高低。
在A1以下,随等温温度降低,孕育期缩短,过冷奥氏体转变速度增大,在550℃左右共析钢的孕育期最短,转变速度最快。
此后,随等温温度下降,孕育期又不断增加,转变速度减慢。
过冷奥氏体转变终了线与纵坐标之间的水平距离则表示在不同温度下转变完成所需要的总时间。
转变所需的总时间随等温温度的变化规律也和孕育期的变化规律相似。
因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制:一个是旧相与新相之间的自由能差ΔG;另一个是原子的扩散系数D。
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材料加工测定
实验一钢连续冷却转变图(CCT曲线)的测定
一.实验目的
1.了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用;
2.了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤;
3.利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点;
4.建立钢的连续冷却转变图(CCT曲线)。
二.实验原理
当材料在加热或冷却过程中发生相变时,若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数,则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上,破坏了膨胀量与温度间的线性关系,从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法(膨胀分析)。
长期以来,热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析,可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为:奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体;比容则相反,其顺序是:马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物(但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知,当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时,钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时,钢的体积将膨胀;反之,钢的体积将收缩。
冷却速度不同,相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-140CrMoA钢冷却时的膨胀曲线
连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图,简称CCT 曲线,系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺,均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似,所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线,可以选择最适当的工艺规范,从而得到恰好的组织,达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
连续冷却转变曲线测定方法有多种,有金相法、膨胀法、磁性法、热分析法、末端淬火法等。
除了最基本的金相法外,其他方法均需要用金相法进行验证。
用热模拟机可以测出不同冷速下试样的膨胀曲线。
发生组织转变时,冷却曲线偏离纯冷线性收缩,曲线出现拐折,拐折的起点和终点所对应转变的温度分别是相变开始点及终止点。
将各个冷速下的开始温度、结束温度和相转变量等数据综合绘在“温度-时间对数”的坐标中,即得到钢的连续冷却曲线图(如图2)。
动态热-力学模拟试验机Gleeble3500测定材料高温性能的原理如下:用主机中的变压器对被测定试样通电流,通过试样本身的电阻热加热试样,使其按设定的加热速度加热到测试温度。
保温一定时间后,以一定的冷却速度进行冷却。
在加热、保温和冷却过程中用径向膨胀仪测量均温区的径向位移量(即膨胀量),绘制膨胀量-温度曲线如图1-1所示,测试不同冷却速度下试样的膨胀量-温度曲线。
根据膨胀量-温度曲线确定不同冷却速度下的相转变开始点和结束点,即可
绘制CCT曲线。
图1-240CrMoA钢CCT曲线。
三.实验设备及材料
1.Gleeble3500热模拟机
2.20#钢
四.实验过程
1.将热电偶焊到试样上;
2.将试样装至仪器上,安装膨胀仪;
3.关闭样品室,关闭真空释放阀门,启动真空阀
4.按试验要求选择升温速率、最高温度、保温时间、冷却速率等参数进行
编程。
;
5.按下开始按钮,开始实验;
6.试验结束后,打开真空释放阀门。
五.实验结果与分析
1.根据实验曲线确定不同冷却速度下的相变开始温度、结束温度
2.绘在“温度-时间对数”的坐标中,得到钢的连续冷却曲线图
六.思考题:
试分析碳元素含量对碳钢CCT图中曲线位置的影响。
参考书目:
1.林慧国,傅代直钢的奥氏体转变曲线.机械工业出版社.北京,1988
2.GB5057-85钢的连续冷却转变图的测定(膨胀法)
附录:各典型钢种CCT曲线
图1-3共析钢CCT曲线图
图1-4亚共析钢(含碳0.19%)CCT曲线图
图1-5过共析钢(含碳1.03%)CCT曲线图
图中符号的规定:
A——奥氏体;B——贝氏体;C——碳化物;F——铁素体;
G——石墨;M——马氏体;P——珠光体;
A c1——钢加热时,珠光体转变为奥氏体的温度。
开始温度用A c1s表示,结束温
度用A c1f表示。
A r1——钢经奥氏体化冷却时,奥氏体向珠光体转变的温度。
A c3——亚共析钢加热时,所有铁素体转变为奥氏体的温度。
Ac cm——过共析钢加热时,所有渗碳体和碳化物完全溶入奥氏体的温度。