工模具钢退火用C曲线的测定及其应用
10钢的热处理 C曲线
一、过冷奥氏体的等温转变 1.共析钢过冷奥氏体的等温转变 等温转变曲线(TTT曲线、C曲线)来分析。
T --- time T --- temperature T --- transformation
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度 (℃) 800 700 600 A1
500
400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 时间(s)
为什么热处理后材料性能会改变？ 热处理后材料内部的微观结构（组织） 发生变化，使材料性能改变。 问题1：
加热、冷却时材料内部的微观结构如 何变化（热处理原理）？
问题2： 热处理工艺有哪些？工程实际中有何 应用？
热处理工艺曲线
钢加热奥氏体化后，冷却的方式有两种： (1) 等温处理 将钢迅速冷却到临界点以下 的给定温度，进行保温，恒温转变。 (2) 连续冷却 钢以某种速度 从高温到低温连续 冷却，在临界点以 下变温转变。
2.4.2 钢在冷却时的转变 当温度在A1以上时, 奥氏体是稳定的。
当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过 冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷A是不稳定的，会转变为其它的组 织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的 转变。
钢在热处理时的冷却方式
温 度 热 加 保温 临界温度
连续冷却
等温冷却
时间
2.4.1 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
1.钢在加热时的临界温度 大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上， 获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。
实际热处理，加热时相 变温度偏高，冷却时偏低。 加热和冷却速度愈大偏差愈 大。 加热时为Ac1、Ac3、Accm 冷却时为Ar1、Ar3、Arcm
钢的c曲线
钢的c曲线
钢的C曲线是指钢在加热过程中，其温度与组织转变之间的关系曲线。
这个曲线是描述钢在加热过程中，从奥氏体向铁素体和珠光体转变的规律。
通过这个曲线，可以确定钢在不同温度下的组织状态，从而控制钢的加热过程，达到优化材料性能的目的。
钢的C曲线是材料科学领域中一个重要的概念，它对于钢铁生产、加工和使用都有重要的指导意义。
通过研究钢的C曲线，可以深入了解钢的组织转变规律，为钢铁工业的发展提供有力的支持。
热处理C曲线
上述两个因素综合作用的结果，在550℃是驱动力和原子 的扩散的作用都充分发挥，使孕育期最短，使TTT图呈“C” 字形。
综上所述， TTT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。
二非共析钢的过冷A等温转变图
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区;
550～230℃;中温转变 区;半扩散型转变;
贝氏体 B 转变区;
230～ 50℃;低温转 变区;非扩散型转变; 马氏体 M 转变区;
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
CCT－Continuous Cooling Transformation
一 过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式
一共析钢CCT图分析
共析钢过冷奥氏体连续转变 动力学图的基本形式如图;该图 的纵坐标为温度，横坐标为时间， 采用对数坐标;
1 线 区的意义
线：A1线，MS、Mf线、P转变开 始线，P转变终了线，P转变中 止线。
空冷
Ms
马氏体转变开始线
Mf
水冷 Ps—珠光体转变开始线 Pf—珠光体转变结束线
马氏体转变结束线
Vk
油冷
Vk1
时间lgτ
与共析钢的A等温转变图不同的是：
对亚共析钢在发生P转变之前有先共析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，且该 线随含碳量增加向右下方移动，直至消失;
C曲线
C曲线定义过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。
由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C曲线。
解释解释C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。
过冷奥氏体等温转变曲线的建立由于过冷奥氏体在转变过程中不仅有组织转变和性能变化，而且有体积膨胀和磁性转变，因此可以采用膨胀法、磁性法、金相—硬度法等来测定过冷奥氏体等温转变曲线。
现以金相—硬度法为例介绍共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的建立过程。
将共析钢加工成圆片状试样(φ 10×1.5mm)，并分成若干组，每组试样5 个～10 个。
首先选一组试样加热至奥氏体化后，迅速转入A1以下一定温度的熔盐浴中等温，各试样停留不同时间之后，逐个取出试样，迅速淬入盐水中激冷，使尚未分解的过冷奥氏体变为马氏体，这样在金相显微镜下就可观察到过冷奥氏体的等温分解过程，记下过冷奥氏体向其他组织转变开始的时间和转变终了的时间；显然，等温时间不同，转变产物量就不同。
一般将奥氏体转变量为1%～3%所需的时间定为转变开始时间，而把转变量为98%所需的时间定为转变终了的时间。
由一组试样可以测出一个等温温度下转变开始和转变终了的间，根据需要也可以测出转变量为20%、50%、70%等的时间。
多组试样在不同等温温度下进行试验，将各温度下的转变开始点和终了点都绘在温度—时间坐标系中，并将不同温度下的转变开始点和转变终了点分别连接成曲线，就可以得到共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，如图所示。
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”。
C曲线新(1)分析
第一节 过冷奥氏体等温转变动力学图
过冷奥氏体等温转变曲线 又 称 TTT 图 、 IT 图 或 C 曲 线。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（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、转变量与等温温度、 等温时间的关系）。
（3）对马氏体转变 碳含量（Wc）增加，Ms下降、Mf下降；Ms和Mf下降不一致。
Wc<0.6%，Mf比Ms下降得快。 ①碳含量增加，Wc<0.2%，Ms显著下降；Wc>0.2%，Ms直 线下降。 ②Wc<0.6%，Mf显著下降；Wc>0.6%，Mf下降缓慢，
Mf<0℃（低于室温）。
2.合金元素
除Co、Al (＞2.5% ) 外,所有合金元 素溶入奥氏体中,会引起:
（一）A的成分
1.含碳量
含碳量不改变C曲线的形状但对珠光体转变、贝氏体转变 的影响不同。
（1）对珠光体转变
①非共析钢在发生珠光体转变之前有先共析相（铁素体、 渗碳体）析出，因此非共析钢的过冷奥氏体等温转变C曲线 在左上角有一条先共析相析出线，且先共析相析出线随含 碳量的变化而移动。
②共析钢的C曲线最靠右，亚共析钢的C曲线随含碳量增加 向右移动；过共析钢的C曲线随含碳量增加向左移动。
A1
A1
向右移
Ms 向 下 移
Ms 含Cr合金钢
（二）A的晶粒大小
奥氏体晶粒细化，晶界面积增加。 有利于晶界形核的珠光体转变进行； 也促进贝氏体转变，但对晶内形核的贝氏体转变影响略小。 使马氏体转变的阻力增加，Ms降低。 （三）奥氏体化条件
奥氏体的成分取决于钢的成分及加热规范。 完全奥氏体化时奥氏体成分与钢相同。 不完全奥氏体化时奥氏体成分主要取决于加热温度。 过共析钢多为不完全奥氏体化
钢的退火工艺 完全退火 去应力退火工艺曲线及操作规程
钢的退火工艺完全退火去应力退火工艺曲线及操作规程2010-10-08 22:10:03| 分类：精密钢管| 标签：|字号大中小订阅退火是将钢材或各种金属机械零件加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，可以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
在机械制造行业，退火通常作为工件制造加工过程中的预备热处理工序。
一. 完全退火完全退火是将钢件或各种机械零件加热到临界点Ac3以上的适当温度、在炉内保温缓慢逐渐冷却的工艺方法。
其目的是为了细化组织、降低硬度、改善机械切削加工性能及去除内应力。
完全退火适用于中碳钢和中碳合金钢的铸钢件、焊接件、轧制件等。
完全退火工艺曲线见图1.1。
1. 工件装炉：一般中、小件均可直接装入退火温度的炉内，亦可低温装炉，随炉升温。
2. 保温时间：保温时间是指从炉子仪表到达规定退火加热温度开始计算至工件在炉内停止加热开始降温时的全部时间。
工件堆装时，主要根据装炉情况估定，一般取2~3h。
3. 工件冷却：保温完成后，一般停电（火），停止加热，关闭炉门逐渐缓冷至500℃即可出炉空冷。
对某些合金元素含量较高、按上述方式冷却后硬度仍然偏高的工件，可采用等温冷却方法，即在650℃附近保温2~4h后再炉冷至500℃。
二. 去应力退火去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度，保温一定时间后逐渐缓慢冷却的工艺方法。
其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力。
1. 去应力退火工艺曲线见图1-3。
2. 不同的工件去应力退火工艺参数见表C。
3. 去应力退火的温度，一般应比最后一次回火温度低20~30℃，以免降低硬度及力学性能。
4. 对薄壁工件、易变形的焊接件，退火温度应低于下限。
5. 低温时效用于工件的半加工之后（如粗加工或第一次精加工之后），一般采用较低的温度。
表C 去应力退火工艺及低温时效工艺。
Cr5型热作模具钢的C-曲线及退火新工艺
Cr5型热作模具钢的C-曲线及退火新工艺刘宗昌;计云萍【摘要】研究Cr5型热作模具钢的C-曲线和热处理工艺具有重要应用价值.本文综合阐述了H13,W350等钢的动力学转变图(TIT,CCT),并介绍了这类钢的扩散退火、球化退火新工艺,阐述了相关的组织转变机理及组织形貌.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】6页(P1-6)【关键词】热作模具钢;H13钢;W350钢;动力学曲线;临界点;退火工艺【作者】刘宗昌;计云萍【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TG156.220世纪前叶美国开发了H13钢，国际上广泛应用，但有一些缺点。
21世纪欧洲国家在H13钢基础上开发的W350、DH350、W302等新钢种，具有更好的工艺性能和使用性能。
目前在我国应用广泛和生产。
这类钢的成分大致相同，主加元素是Cr。
铬的平均含量均为5%，其他化学成分相近。
主要成分：0.32～4.0%C，4.8～5.5%Cr，0.2～1.0%Si，0.6～2.0%Mo，0.4～2.0W，0.5～1.0%V。
这类钢的特点是：1)中碳高合金钢；2)中铬，钨钼钢；3)以Cr、W、Mo、V合金化，提高热强性，耐磨性。
本文综合十多年来与一些企业的合作研究成果[1-4]，阐述了H13，DH350，W350等Cr5型热作模具钢的动力学曲线(TTT，CCT)和退火新工艺，论述了相关的组织形貌及其转变机理。
1 Cr5型热作模具钢的临界点及C-曲线1.1 H13钢的C-曲线和临界点图1为H13钢的CCT图。
H13钢的临界点为Ac1：850 ℃；Ms：340 ℃。
可见在高温区有一条先共析碳化物析出的阴影线，表示在连续冷却时易析出网状碳化物。
从该图可见H13钢的珠光体转变和贝氏体相变完全分离，在400～700 ℃范围内存在辽阔的海湾区，冷却时通过海湾区或在该温度区间等温较长时间不会发生过冷奥氏体的分解和转变。
h13模具钢球化退火工艺曲线
h13模具钢球化退火工艺曲线
H13模具钢球化退火工艺曲线是一种针对H13模具钢的热处
理工艺曲线，用于改善其组织和性能。
下面是一个可能的H13模具钢球化退火工艺曲线示例：
1. 加热阶段：
- 将H13模具钢加热到预定温度（通常为950℃-1050℃）。
- 保温一段时间，使温度均匀分布在整个材料中。
2. 保温阶段：
- 将加热后的H13模具钢保温一段时间（通常为1-4小时），使其组织逐渐均匀。
3. 空冷或油冷：
- 将H13模具钢从保温温度降至室温。
- 可采用空冷、油冷或其他冷却方式。
- 空冷：将材料置于自然空气中冷却。
- 油冷：将材料置于加热前准备好的冷却油中，以加快冷却
速度。
这个工艺曲线基本上是一种常规的球化退火工艺曲线，可以根据具体材料的要求进行微调。
其目的是通过加热和保温过程使材料的组织均匀化，并通过冷却过程来产生球状碳化物，从而提高H13模具钢的强度、硬度和耐磨性。
高速钢热处理工艺曲线
高速钢热处理工艺曲线简介高速钢是一种具有较高硬度、耐磨性和耐热性的金属材料，广泛应用于切削工具、模具以及汽车零部件等领域。
而高速钢的性能与其热处理工艺密切相关。
本文将详细介绍高速钢的热处理工艺曲线，包括退火、淬火和回火三个主要步骤。
退火工艺曲线退火是高速钢热处理的第一步，目的是消除内部应力、改善组织均匀性，并提高可加工性。
退火过程中，高速钢通常需要先预热到适当温度，然后保持一段时间，最后缓慢冷却至室温。
退火工艺曲线可以分为三个阶段：预热、保温和冷却。
预热阶段通常在500-600℃进行，持续时间取决于材料厚度和尺寸。
保温阶段是为了使材料内部温度均匀，一般持续时间为1-2小时。
冷却阶段则需要缓慢降温，常用的方法是将材料放置在炉中，让其自然冷却至室温。
淬火工艺曲线淬火是高速钢热处理的关键步骤，通过迅速冷却使材料产生高硬度和耐磨性。
淬火工艺曲线可以分为加热、保温、冷却三个阶段。
加热阶段需要将高速钢加热至临界温度，以使其达到奥氏体化的状态。
临界温度一般在800-1000℃之间，具体取决于高速钢的成分和合金元素。
保温阶段通常持续时间较短，大约几分钟到十几分钟不等。
保温时间过长会导致晶粒长大，降低材料的硬度。
冷却阶段是淬火的关键步骤，需要迅速将高速钢从高温状态冷却至室温。
常用的淬火方法有水淬、油淬和气体淬等。
水淬具有最快的冷却速度，能够获得最高硬度，但容易产生内部应力和变形。
油淬则比水淬略慢一些，适用于一些尺寸较大的高速钢。
气体淬则冷却速度最慢，产生的内部应力和变形最小。
回火工艺曲线回火是为了消除淬火过程中产生的内部应力和脆性，并提高高速钢的韧性和塑性。
回火工艺曲线可分为加热、保温和冷却三个阶段。
加热阶段需要将淬火后的高速钢加热至适当温度，通常在200-600℃之间。
保温阶段持续时间较长，可以从几分钟到几小时不等。
保温温度和时间的选择需要根据具体材料的要求来确定。
冷却阶段是回火过程中最后一个步骤，需要将高速钢缓慢冷却至室温。
工程材料-第3章-C曲线
路基是道路的重要组成部分，C曲线用于确定路基的填筑材料、压 实度和排水设施等，以确保路基的稳定性和耐久性。
边坡支护
在道路边坡支护设计中，C曲线用于评估边坡的稳定性，为边坡加 固和防护提供依据和建议。
05
C曲线的研究进展与展望
C曲线研究的新方法与新技术
01
实验研究
02
计算模拟
通过实验手段，对C曲线进行精确测 量和表征，包括拉伸、压缩、弯曲等 实验，以及热处理、时效等实验条件 下的C曲线变化。
C曲线的物理意义
要点一
总结词
C曲线揭示了材料的弹性、塑性和屈服等力学行为，是评估 材料性能的重要依据。
要点二
详细描述
C曲线可以反映材料在不同应力水平下的变形行为。在曲 线的弹性阶段，材料表现出弹性变形，应力与应变呈线性 关系；在塑性阶段，材料发生塑性变形，应力与应变的关 系不再是线性；当应力达到材料的屈服点时，材料开始发 生屈服，即应力不再随应变的增加而增加。这些特征对于 评估材料的力学性能和安全性具有重要意义。
比较不同材料的C曲线， 评估其相变行为和性能特 点。
分析C曲线的特征点，确 定相变温度和相变速率。
根据实验结果，探讨工程 应用中材料选择和工艺优 化的可行性。
04
C曲线的工程应用实例
桥梁工程中的应用
桥梁设计
维修加固
C曲线在桥梁设计中用于确定桥墩、 桥跨和桥面等结构的形状和尺寸，以 满足强度、刚度和稳定性等要求。
功能材料
C曲线在功能材料中也有广泛的应用，如形状记忆合金、压电陶瓷等，通过对C 曲线的控制和调节，可以实现材料的功能性转变。
C曲线未来的发展趋势与展望
01
多尺度研究
未来C曲线的研究将更加注重多尺度研究，从微观结构出发，探究C曲
共析钢过奥氏体等温转变曲线中双曲线为c曲线
一、背景介绍钢是一种重要的金属材料，其性能往往与其组织结构密切相关。
而钢的组织结构中的重要一环就是过奥氏体等温转变曲线。
在研究钢的组织结构时，我们常常需要分析过奥氏体等温转变曲线的特征，其中双曲线和C曲线是两种常见的曲线类型。
通过共析钢在等温条件下的组织演变过程，可以深刻理解钢材的性能和特性。
二、双曲线和C曲线的概念1. 双曲线双曲线是一种过奥氏体等温转变曲线的类型，它的特点是在一定温度范围内，共析组织的转变迅速，在较窄的温度范围内完成。
双曲线的存在意味着在这一温度范围内，共析组织的形成速度是非常快的，这对于钢材的性能和工艺具有重要影响。
2. C曲线C曲线也是一种过奥氏体等温转变曲线的类型，其特点是在一定温度范围内，共析组织的转变相对缓慢，需要较长的时间才能完成。
C曲线的存在表明这一温度范围内，共析组织的形成速度较慢，这也对钢材的性能和工艺具有重要影响。
三、共析钢中双曲线为C曲线的原因1. 成分比例共析钢中的成分比例是影响双曲线和C曲线的重要因素。
当共析钢中的主要合金元素或杂质元素发生变化时，有可能导致曲线类型的变化。
通常情况下，当共析钢中的元素比例发生变化时，双曲线可能转变为C曲线，或者反之。
2. 加工工艺加工工艺也是影响共析钢中双曲线和C曲线的因素之一。
不同的加工工艺可能对共析组织的形成速度产生影响，从而导致曲线类型的变化。
热处理过程中的温度、时间和冷却速度等因素都可能影响共析组织的形成速度，从而影响曲线类型。
3. 环境因素环境因素也可能导致共析钢中双曲线转变为C曲线，或者反之。
环境温度、气氛和压力等因素都可能对曲线类型产生影响。
在不同的环境条件下，共析组织的形成速度可能发生变化，从而导致曲线类型的变化。
四、共析钢中双曲线和C曲线的应用1. 材料设计在材料设计阶段，了解共析钢中双曲线和C曲线的特点和影响有助于选择合适的材料成分和加工工艺，从而达到预期的性能要求。
2. 工艺优化对于共析钢的生产工艺来说，了解双曲线和C曲线的特点和转变规律，有助于优化工艺参数，提高产品质量和生产效率。
40cr退火温度曲线_概述说明以及解释
40cr退火温度曲线概述说明以及解释1. 引言1.1 概述40cr退火温度曲线是研究40cr钢材在不同温度下经过退火处理后的颗粒晶界结构变化的图示，通过这条曲线可以了解不同温度下的退火效果及颗粒晶界演变规律。
40cr钢材作为一种常用的工程合金钢，在工业生产中广泛应用于机械制造、航空航天等领域。
通过深入研究40cr退火温度曲线，我们可以更好地理解和掌握该材料的性能变化规律。
1.2 文章结构本文共包含五个主要部分。
首先在引言部分对文章进行概述，并介绍了文章的结构。
然后在第二部分对40cr退火温度曲线进行详细解释，包括退火的定义与目的，以及40cr钢材退火过程和温度曲线的意义与应用。
第三部分介绍了实验设计及观察结果分析，通过实验数据来验证和支持所提出的理论解释。
接下来，在第四部分中讨论了影响40cr退火温度曲线的因素，包括材料成分、环境条件和加热速率等。
最后，在第五部分得出主要结论并对未来研究方向进行展望。
1.3 目的本文的目的在于深入研究40cr退火温度曲线，全面了解和分析40cr钢材在不同退火温度下晶界结构的变化规律，并探讨影响其退火温度曲线形成的因素。
通过本文的研究，可以为相关工程领域的科学设计和制造提供理论依据，并对该工程合金钢材料在实际应用中进行优化和改进提供指导。
2. 40cr退火温度曲线的解释2.1 退火的定义与目的退火是一种热处理过程，通过控制材料的加热和冷却过程，以改变其晶体结构和性能。
它的主要目的是消除材料中的内应力、提高塑性、降低硬度，并增加晶格的稳定性。
2.2 40cr钢材退火过程40cr钢是一种低合金钢，广泛用于机械零部件和工具制造。
在退火之前，40cr 钢经历了大量加工使其晶粒尺寸变小且含有丰富的位错。
而通过退火处理，40cr 钢可以获得较高强度和良好可塑性。
在40cr钢的退火过程中，首先将样品置于高温炉中，通常在800°C至900°C 范围内进行加热保温。
工模具钢退火用C曲线的测定及其应用
测试工模具钢退火用C 曲线的测定及其应用刘宗昌1,李文学1,邵淑艳2(11包头钢铁学院材料系,包头 014010;21抚顺特殊钢有限责任公司,抚顺 113001)摘要:为使H13、S7、S5等工模具钢的轧锻材的退火工艺更加科学合理,应用Formastor 2Digital 全自动相变膨胀仪测定并研究了几种钢退火用TTT 图和CCT 图,测定了临界点,为科学地制订退火新工艺提供了依据。
新工艺改善了退火钢材的质量,实现了节能,提高了生产率。
关键词:退火;TTT 图;CCT 图;工具钢中图分类号:TG 15113 文献标识码:A 文章编号:025426051(2001)0720036202C 2Curves of Tool Steels for Annealing and Their ApplicationL IU Z ong 2chang 1,L I Wen 2xue 1,SHAO Shu 2yan 2(1.Department of Material ,Baotou University of Iron and Steel Technology ,Baotou 014010,China ;2.Fushun S pecial Steel Co.,Ltd.,Fushun 113001,China )Abstract :TTT 、CCT diagrams and critical points of H13、S7、S5steels for annealing were measured and investigated by means of full 2automatic diametral dilatometer (Formastor 2Digital )in order to make their annealing process reasonable and scientific.The evidences were provided for making a new annealing process scientifically.The new process improved the quality of annealed material ,saved ener 2gy ,and increased productivity.K ey w ords :annealing ;TTT diagram ;CCT diagram ;tool steel 工具钢的C 曲线多为淬火用[112],即测定C 曲线的奥氏体化温度高,与淬火温度相匹配,而工模具钢软化退火时奥氏体化温度在Ac 1稍上,因此,这些动力学曲线不能作为软化退火的参数。
讲座3-2铁碳相图的应用C曲线(课程思考题)
过共析钢C曲线特征（示意图）
二次渗碳体线（高温区等温转变有先析出渗碳体）
亚共析钢C曲线特征（示意图）
（高温区等温转变有先析出铁素体）
Hypoeutectoid Isothermal
Transformation Curve 实际亚共析钢C曲线—其过冷A极不稳定
参考宋维锡《金属学》 p318
一、共析钢的奥氏体化（再加热奥氏体化目 的？）晶格改组和Fe，C原子的扩散过程。遵循形核、
长大规律:在晶界上形核，渗碳体溶解、铁素体通过点阵 重构转变成奥氏体，如下图所示。
共析钢奥氏体化温度Ac1及其转变式：
共析钢加热时在Ac1温度，奥氏体化转变式：
F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69) A (fcc, 0.77)
一般来说，转变温度低，D↓，长大慢→层间距薄，硬度 HB↑，强度↑ 。
珠光体型组织（珠光体、索氏体、屈氏 体）有何相同和不同点？
1.珠光体 铁素体与渗碳体的片间距为0.6～0.7μ m，通常用符号P表示。
2.索氏体 索氏体也是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，但是片间距比珠光体小，约 为0.25μ m。用金相显微镜放大600倍能分辨出铁素体和渗碳体的片层结构。 这种组织在铁碳合金状态图上找不到它，因为它是一种不稳定组织。碳钢和 低合金钢采用正火或奥氏体等温分解，就能获得索氏体组织。索氏体具有良 好的综合机械性能。通常用符号S代表索氏体。 σ b＝686～1372（MPa） δ ＝10％～20％ HBS＝250～320
a. Cr、Mo、W、V、Nb、Ti强碳化物形成元素（也是其封 闭或缩小A相区的原因），降低奥氏体形成速度；
C曲线案例教学工程材料.doc
C曲线案例教学工程材料1案例讲解ﻭ如果照本宣科,把C曲线内容作为孤立的知识点讲授，学生对C曲线的物理意义和工程应用仍然理解不透。
针对C曲线的两个教学内容,选择适当的工程案例讲解，可取得事半功倍的效果.案例一:锤头加工每个学生在金工实习中都曾亲手制作了手锤。
其中锤头的加工过程是：选材—下料—锻造—退火(正火）-刨削加工—钳工-淬火—低温回火-发黑。
根据锤头的使用要求,选用４5钢,其Ｃ曲线。
45钢退火（炉冷）得到的组织是ＰF，正火(空冷）得到的组织是ＳＦ，淬火得到的组织是Ｍ，回火后得到的组织是回火M.退火、正火组织相对于M而言，强度硬度低，往往作为预备热处理，在粗加工前调整材料硬度，便于材料切削加工；同时还可以消除应力，细化晶粒，为后续热处理作组织准备.淬火作为最终热处理，提高材料的强度硬度，满足使用性能要求.低温回火则是消除淬火组织的残余应力。
正火组织硬度稍高于退火组织，但生产周期短，操作简便，成本低，如果能满足切削加工性能，从经济性角度考虑，可用正火代替退火。
以学生熟悉的例子，通过产品制造的全过程来展示不同热处理方式的选择及其在工艺过程中的顺序安排，很好地诠释了切削加工与热处理的关系，使学生加深了对热处理“四把火”的理解，同时又能把所学的各科知识有机联系，融会贯通，对生产过程有了整体的概念。
案例二：“风钢"的来历学生在金工实习时已经使用并熟悉车刀、铣刀、麻花钻等工具，知道这些工具是用高速钢制造的。
但为什么与低合金工具钢不同，高速钢淬火后需要多次回火？为什么高速钢在生产现场又往往被称为“白钢”“锋钢”“风钢”?从颜色和力学性能,很容易解释前两种说法，即：高速钢呈现银白色；与硬质合金相比，它强度高，韧性好，做成的刀具可以刃磨得更锋利.但风钢的说法和多次回火问题涉及淬透性和残余奥氏体的概念，要用C曲线来解释。
影响C曲线在坐标系中位置的因素主要是材料的含碳量和合金元素含量。
含碳量增加，亚共析钢的C曲线右移，过共析钢的C曲线左移；除元素Cｏ外，所有合金元素都使Ｃ曲线右移。
实验报告：40钢试样退火、正火、淬火、热处理
实验报告：40钢试样退火、正火、淬火、热处理实验报告：40钢试样退火、正火、淬火、热处理西安交通大学实验报告课程_机械工程材料_实验名称____________________ 系别______________________实验日期年月日专业班号____________组别_________交报告日期年月日姓名_______学号______________报告退发（订正、重做）同组者____________________________________教师审批签字实验名称一、实验目的（1）了解碳钢热处理操作。
（2）学会使用洛氏温度计测量材料的硬度性能值。
（3）利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后的钢的金相组织分析。
探讨淬火温度、淬火冷却温度、回火温度T12钢的组织和性能影响。
二、实验内容（1）40钢试样退火、正火、淬火、热处理。
（2）用洛氏硬度计测定试样热处理实验前后的硬度。
（3）观察样品，获取其纤维组织图像对照金相图谱，分析讨论本次实验可能获得的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。
三、实验概述（1）热处理工艺参数的确定Fe-Fe3C状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
热处理工艺参数主要包括加热温度、保温时间和冷却速度。
（2）基本组织的金相特征碳钢经热退火后可得到（近）平衡组织，淬火之后则得到各种不平衡组织。
普通热处理除退火、淬火之外还有正火和回火。
这样在研究钢热处理后的组织时，还要熟悉索氏体、托氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索式体等基本组织的金相特征。
（3）金相组织的数码图像金相组织照片可提供材料内在质量的大量信息及数据，金相分析是材料科研、研发及生产中的重要分析手段。
XJP-6A金相显微镜数字采集系统是在XJP-6光学显微镜基础上，添加光学适配镜，通过图像采集和信息化处理，提供计算机数码图像的系统，可获得真实、精细的影像，以及高品质的金相显微组织照片四、实验材料及设备（1）砂纸、玻璃板、抛光机等金相制样设备。
谈谈“C”曲线
谈谈“C”曲线第一讲C曲线的来源——奥氏体的等温转变有的老师傅说“热加工人在大干，定叫钢铁组织变。
它的变化有规律，加热按着平衡图，冷却按着C曲线。
”这话是很有道理的。
一冷却有“学问”钢在热加工时，必须有加热、保温及冷却的过程。
冷却方法虽然不同，但总不外乎两种形式：连续冷却与等温冷却。
如果随着时间的延长，温度始终接连不断地在降低，这就是连续冷却。
连续冷却不一定非得是用同一冷却速度冷至室温不可，可以先快后慢，或先慢后快等。
等温冷却是指在降温范围内的某一指定温度上，做一定时间的停留，然后再接着冷却下来的一种冷却形式。
它可以采用多个恒温段的方法依次进行冷却。
具体采用什么方式，要根据性能要求，并符合内部组织变化的客观规律。
二性能有差异大家知道，钢的退火是为了降低硬度，必须缓冷，而淬火是要提高硬度，必须快冷。
不同的冷却速度只是外因，是产生硬度差异的条件，而钢的内部组织之间的矛盾性，才是硬度变化的根据，也就是内因。
这就是说，冷却只是深刻地影响到钢的内部组织变化，而这种变化却只有通过钢内部组织转变的客观规律才能引起。
三奥氏体的等温转变奥氏体是碳在铁的面心立方晶格中的间隙固溶体。
在钢加热到Ac1以上并保温后，其内部就呈现这种组织。
奥氏体的等温转变就是把钢加热到呈奥氏体状态的温度并保温，再迅速冷到低于Ac1的某一固定温度，在此温度进行恒温，以便使奥氏体充分完成组织转变。
四C曲线的画法用不同的等温温度和停留时间，进行详细试验，就可以分别知道在每个温度下，奥氏体转变开始与结束的时间，还可以知道奥氏体在转变过程中的转变量与停留时间关系的数据。
奥氏体转变量和等温温度及停留时间，三者有不可分割的联系，利用温度—时间坐标来反映，既完整又简单。
第二讲C曲线的上部——珠光体转变区一C曲线的分区在C曲线中，共有五条主要的线。
其中有两条是曲线：代表过冷奥氏体转变开始线和结束线；有三条是水平直线：A1为高温奥氏体临界点，Ms为马氏体转变开始点，Mz为马氏体转变终了点。
工程材料—C曲线
40~50 32~40
50~55 28~40
钢的淬透性的应用
钢的淬透性是机械设计中选材时应予考虑的重要因 素之一。
大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和 压力的许多重要零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆 等），要求表面和心部力学性能一致，应选择淬 透性高的材料；
心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承 受弯曲或扭转的轴类），可选用淬透性低的钢， 获得1/2~1/4淬硬层深度即可；
焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模等， 不能或不宜选择淬透性大的材料。
(2)淬透性对力学性能的影响
淬透性好的钢，其 力学性能沿截面是 基本相同的；而淬 透性差的钢，其力 学性能沿截面是不 同的，愈靠近心部 的力学性能愈低， 特别是韧性值更为 明显。
(3)淬透性的测定与表示方法
淬透性的测定方法很多，按GB225—63 规定，结构钢末端淬透性试验(端淬试验) 法是最常用的方法。用来测量淬透层的 厚度。
6~12 ＜8
25~30
17~25
12~19
6~12
30~38
19~28
40~46
25~34
牌号
35CrMo 60Si2Mn 50CrVA 38CrMoAl 20CrMoTi 30CrMnSi 40MnB
Do／mm
淬水
淬油
36~42 20~28
55~62 32~46
55~62 32~40
100
80
22~35 15~24
亚、过共析钢的TTT曲线
2. 钢的淬透性
(1)淬透性的概念
钢的淬透性是指钢在淬火时能获得淬硬层深度 的能力，它是钢材本身固有的属性。
淬火时，工件截面上各处冷却速度是不同的。 其表面冷却速度最大，大于该钢的马氏体临界 冷却速度，淬火后获得马氏体组织。愈到中心 冷却速度愈小。在距表面某一深处的冷却速度 开始小于该钢的马氏体临界冷却速度，则淬火 后将有非马氏体组织出现，这时工件末被淬透。
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测试工模具钢退火用C 曲线的测定及其应用刘宗昌1,李文学1,邵淑艳2(11包头钢铁学院材料系,包头 014010;21抚顺特殊钢有限责任公司,抚顺 113001)摘要:为使H13、S7、S5等工模具钢的轧锻材的退火工艺更加科学合理,应用Formastor 2Digital 全自动相变膨胀仪测定并研究了几种钢退火用TTT 图和CCT 图,测定了临界点,为科学地制订退火新工艺提供了依据。
新工艺改善了退火钢材的质量,实现了节能,提高了生产率。
关键词:退火;TTT 图;CCT 图;工具钢中图分类号:TG 15113 文献标识码:A 文章编号:025426051(2001)0720036202C 2Curves of Tool Steels for Annealing and Their ApplicationL IU Z ong 2chang 1,L I Wen 2xue 1,SHAO Shu 2yan 2(1.Department of Material ,Baotou University of Iron and Steel Technology ,Baotou 014010,China ;2.Fushun S pecial Steel Co.,Ltd.,Fushun 113001,China )Abstract :TTT 、CCT diagrams and critical points of H13、S7、S5steels for annealing were measured and investigated by means of full 2automatic diametral dilatometer (Formastor 2Digital )in order to make their annealing process reasonable and scientific.The evidences were provided for making a new annealing process scientifically.The new process improved the quality of annealed material ,saved ener 2gy ,and increased productivity.K ey w ords :annealing ;TTT diagram ;CCT diagram ;tool steel 工具钢的C 曲线多为淬火用[112],即测定C 曲线的奥氏体化温度高,与淬火温度相匹配,而工模具钢软化退火时奥氏体化温度在Ac 1稍上,因此,这些动力学曲线不能作为软化退火的参数。
为使H13、S7、S5、D2、A6等美国工具钢的轧锻材的退火工艺更加科学,达到有效软化的目的,应用日本产For 2mastor 2Digital 全自动相变膨胀仪测定并研究了几种钢退火用TTT 图和CCT 图,测定了临界点。
科学地制订和实施了软化退火新工艺。
1 试验用钢及试验方法采用抚钢生产的H13、S7、S5、D2、A6等工模具钢棒材,加工成<3mm ×10mm 的膨胀试样,利用日本产Formarstor 2Digi 2tal 全自动相变测量仪测定钢的TTT 图和CCT 图和Ac 1、Ar 1、Ms 等临界点。
各钢种的化学成分如表1所示。
作者简介:刘宗昌(1940—)男,河北玉田人,教授,从事特殊钢相变及其冶金质量的研究,发表论文100余篇,获5项省部级科技进步奖,全国优秀教师。
收稿日期:2000212215表1 钢的化学成分(质量分数,%)T able 1 Chemical composition of testing steels(w t %)钢种C Si Mn SPMo Cr V H1301340.910.39——1.34 5.110.91S70.520.330.660.0050.016 1.37 3.260.23S50.582.110.720.0020.0180.360.170.222 试验结果及分析211 临界点测定 测得H13、S7、S5、A6钢的临界点如表2所示。
表2 钢的临界点(℃)T able 2 C ritical point of steels(℃)钢种Ac 1Ar 1Ac 3(Ac cm )Ms H13835770895304S7780718830230S5770739835197A6710680—161212 退火用TTT 图和CCT 图测定 根据测得的临界点,将奥氏体化温度选择在Ac 1以上30～50℃,测得了H13、S7、S5钢的C 曲线,如图1～4。
这些动力学曲线可以作为制订工模具钢轧锻材的等温退火和普通退火工艺的依据。
213 退火用C 曲线与淬火用C曲线的比较图1 H13钢退火用TTT 图(T A =880℃)Fig.1 TTT diagram of H13steel for annealing63《金属热处理》2001年第26卷第7期图2 S7钢的退火用TTT 图,(T A =820℃)Fig.2 TTT diagram of S7steel forannealing图3 S7钢的退火用CCT 图(T A =820℃)Fig.3 CCT diagram of S7steel forannealing图4 S5钢的退火用TTT 图(珠光体转变部分)(T A =790℃)Fig.4 TTT diagram of S5steel for annealing 美国《工具钢》[3]中列举了H13、S7、S5等钢的淬火用TTT 图。
与本文研究的C 曲线比较有一定差异。
21311 H13钢 美国坩埚钢公司于1850υ(1010℃)奥氏体化测得的TTT 图与图1比较,在曲线形状上大体相似,但转变线的位置不同。
本试验于880℃所测的TTT 图中,珠光体转变的“鼻子”温度约为750℃,珠光体转变的孕育期约为50s ,转变终了时间约为4min 。
而1010℃奥氏体化测得的TTT 图中珠光体转变线向右下方移动,“鼻子”温度降为715℃,珠光体转变的孕育期明显延长,约为20min ,转变终了的时间更长,约为215h 。
贝氏体转变也被推迟了,而且看不见贝氏体转变终了线。
若用此TTT 图来制订H13钢的等温退火工艺,无论加热温度和保温时间都不可取,那将使退火周期太长,硬度也不容易保证。
21312 S7钢 相当5Cr3Mo1钢,属于3%～4%Cr 的热作模具钢。
从TTT 图(图2)可见,珠光体转变的“鼻子”温度约为725℃,其孕育期为143s ,约在1617min 时结束。
当奥氏体化温度提高到900℃时,珠光体转变线向右下方移动,转变的“鼻子”温度约降690℃,其孕育期延长到400s ,转变终了的时间更长,约为212h ,该图为等温退火选择最佳温度和保温时间提供了依据[6,7]。
S7钢的CCT 图是为普通退火提供依据的[4,5]。
从图3可见,CCT 图较TTT 图向右下方移动,说明在连续冷却时过冷奥氏体将在较低的温度下、较长的时间后才发生珠光体转变。
如以30℃/h 连续冷却时,转变开始温度为727℃,其孕育期为311h ,转变终了温度为690℃,经历的时间为1123h 。
21313 S5钢 图4的退火用TTT 图,奥氏体化温度为790℃,与900℃奥氏体化的相比,表现了同样的规律。
按图4,于650℃等温退火,约1min 即完成珠光体分解;而依据900℃奥氏体化的TTT 图,则需约2h 才能完成。
3 轧锻材退火工艺 依据新的退火用C 曲线和临界点,采用计算机辅助设计了大型轧锻材退火新工艺。
生产实践表明,新工艺保证了退火质量,实现了节能、提高生产率的目的。
(1)H13钢退火新工艺 根据临界点Ac 1=835℃,确定加热温度为850～860℃。
退火保温时间按炉型及锻件尺寸采用计算机辅助设计。
保温后以20℃/h 速度冷却到550℃后炉冷。
获得球状珠光体组织,硬度180～220HB 。
比原工艺退火温度降低,保温时间缩短,效果好。
(2)S7钢退火新工艺 选择820℃奥氏体化,700℃等温一定时间后以30℃/h 炉冷,硬度为230HB 。
也可以采用普通退火,于820℃奥氏体化后,以15℃/h 速度冷却到500℃以下炉冷。
(3)S5钢退火新工艺 加热到稍高于Ac 1(770℃),得到A +M 3C 两相状态,随后缓冷得粒状珠光体。
生产中于780℃奥氏体化,然后以≤15℃/h 的速度冷却,硬度≤229HB 。
4 结 论(1)测定了H13、S7、S5等工具钢的退火用TTT 图和CCT 图,在淬火用C 曲线的左上方。
为锻轧材的软化退火工艺提供了科学依据,不仅具有使用价值,而且具有理论意义。
(2)工业实践表明,H13等钢的退火新工艺具有退火质量好,而且节能、提高生产率的作用。
参考文献:[1] 林慧国,傅代直.钢的奥氏体转变曲线[M ].北京:机械工业出版社,1988.[2] 杨克功.钢的等温转变曲线[M ].哈尔滨:黑龙江人民出版社,1981.[3] G A 罗伯茨,R A 卡里著.徐 进,姜先余,等译.工具钢[M ].北京:冶金工业出版社,1987.[4] 徐 进,刘宗昌.S7钢CCT 图的测定及研究[J ].包头钢铁学院学报,2000,19(1):46.[5] 刘宗昌,张羊换,麻永林.冶金类热处理及计算机应用[M ].北京:冶金工业出版社,1999,6:802120.[6] 刘宗昌,李文学,等.钢的退火软化机理[J ].包头钢铁学院学报,1998,(3)1782182.[7] 刘宗昌,李文学.改进冶金厂热处理节能降耗提效[J ].包头钢铁学院学报,1998,(3):2412244.73《金属热处理》2001年第26卷第7期。