钢的过冷奥氏体转变图
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过冷奥氏体转变图
现象：
大型锻件在淬火时，如果在空气中停留时间比较长，或在具 有较长蒸汽膜覆盖期的油中冷却后，钢钢件的表面硬度会低 于心部硬度，即出现逆硬化。
解释：
在钢件表面，由于在空气中预冷（从临界点A1到P点），空 冷冷速（β）低于淬火冷速（α），当继续以淬火冷速（α） 冷却到 TR’ 温度时，孕育期消耗量已超过1，从而发生部分 珠光体相变，使淬火后的表面硬度下降。而在钢件内部，从 A1点到 TR’ 温度，一直以淬火冷速（α）冷却，孕育期消耗 量小于1，未发生珠光体相变，全部淬成马氏体组织，所以 硬度反而比表面高。
6. 在Ms点以上不出现C曲线，但可能有碳化 物析出的C形曲线。 奥氏体钢
§6.3 影响C曲线的因素
（1）碳含量 亚共析钢中，随碳含量的上升, C曲线右移； 过共析钢中，随碳含量的上升，C曲线左移。 因此，共析钢的C曲线离纵轴最远，共析钢的 过冷奥氏体最稳定。
（2）合金元素 除Co、Al以外，合金元素均使C曲线右移，即 增加过冷奥氏体的稳定性，具体影响见图 6-4 。 （3）加热条件 奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成的 奥氏体晶粒越粗大，成分也越均匀，同时也有 利于难溶碳化物的溶解。所有这些都降低奥氏 体分解时的形核率，增加奥氏体的稳定性，使 C曲线右移。
4. 只有贝氏体转变的C曲线 含碳量低（＜0.25%）而含Mn、Cr、Ni、 W、Mo量高的钢。 如：18Cr2Ni4WA、18Cr2Ni4MoA 扩散型的珠光体转变受到极大阻碍，只出 现贝氏体转变的C曲线。
5. 只有珠光体转变的C曲线 中碳高铬钢 3Cr13、3Cr13Si、4Cr13等
3. Vc的工程意义 （1）代表钢接受淬火的能力； （2）决定钢件淬透层深度的主要因素 （3）合理选用钢材和正确制定热处理工艺 的重要依据之一。 4. Vc的影响因素 CCT图左移的因素 增大Vc CCT图右移的因素 减小Vc
钢的过冷奥氏体转变图
2、奥氏体晶粒尺寸的影响
A晶粒愈细小，等温转变的孕育期愈短，加速过冷A 向P的转变，对B转变有相同的作用，但不如对P的作用大， 相反A晶粒粗大将C曲线右移。
3、原始组织、加热温度和保温时间的影响 在相同的加热条件下，原始组织越细，越容易得到均 匀的A，使等温转变曲线右移，Ms降低。 当原始组织相同时，提高A化温度，延长保温时间， 将促进碳化物溶解，也会使C曲线右移。 4，塑性变形的影响 无论高温和低温塑性变形，均加速过冷A的转变。 原因：未经变形的A向P转变时仅在晶界形核，而变 形后，过冷A在等温转变时，可出现晶内形核。
（3）、具有双C字形曲线，两个鼻子在时间和温度轴上 都不相同，P与B部分重叠。
1）P转变曲线右移比较显著，20 Cr、40Cr、35CrMn2、 40CrMn等。 2）B转变曲线右移较为显著，GCr15、9Cr2、CrMn、 CrWMn等。
（4）P与B转变曲线完全分开
1）B转变曲线右移，Cr12、Cr12、VW18Cr4V等。
（一）CCT图的建立
测定CCT图一般说来是比较复杂的，最常用的方法 是综合热分析、金相、硬度和膨胀法等多种方法一同， 测定某种钢的连续冷却转变图。 试 样 为 φ 3×10mm ， 在 试 样 上 焊 上 0.1mm 的 PtPtRh温差热电偶，用一组试样加热A化后，以不同的速 度连续冷却，用快速膨胀仪，测量在冷却过程中试样长 度的变化，找出转变开始和终了的温度和时间，及最终 获得的硬度值。将不同冷却速度下的转变开始和终了点 连接起来，即得到了连续冷却转变曲线。
试样： φ10~15mm，厚1.5~2mm，具有相同的原始组 织（可通过退火或正火获得）。
奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化， 要求奥氏体的化学成分均匀一致。
材料组织结构转变原理第五章过冷奥氏体转变动力学图.
端淬法测定CCT图
端淬法是以往应用比较多的方法之一。端淬试验时，试样各横
3．合金元素的影响
合金元素对TTT图形状的 影响很大。 一般说来，除钴 和铝以外的元素均使C形曲线 右移，即增加过冷奥氏体的 稳定性。其中碳的影响较为 特殊，碳含量在0.8—1.0％， C形曲线处于最右侧，高于或 低于这一含量时，曲线均向 左移动。其中共析碳素钢的 过冷奥氏体相对其它碳素钢 来说是最稳定的。铬含量增 加，珠光体转变移向高温， 而贝氏体转变则向低温移动， 且使贝氏体转变推迟。钨、 钼的作用与此类似。镍和锰 是扩大Fe—c相图中奥氏体区 的元素，使过冷奥氏体的转 变向低温移动。
钢的过冷奥氏体转变动力学图就是研究某一成分的钢的 过冷奥氏体转变产物与温度、时间的关系及其变化规律。 显而易见，在人们的生产实践中更多遇到的是非平衡条件 的相变，因此，掌握过冷奥氏体的非平衡冷却条件下的转 变规律，不仅大大深化了对其本质的认识，而且对热处理 生产的指导意义也更为直接。
本章的主要内容是在加热转变、珠光体转变、贝氏体转 变以及马氏体转变的基础上，对过冷奥氏体的转变动力学 进行综合的讨论。主要介绍过冷奥氏体等温转变动力学图 及连续冷却转变动力学图，并探讨它们在实际应用中的价 值，以及这两种动力学图之间的内在联系.
4、其它影响因素
—般说来，形变会使奥氏体晶粒细化，或者增加亚结构。 因此，形变通常使C形曲线左移。
此外，奥氏体均匀化程度对TTT固的C形曲线位置也有 影响。奥氏体成分越均匀，新相形核及长大过程中，所 需扩散时间就越长,曲线因此会右移。
显而易见，钢材成分不同，钢中所含元素的种类及数 量就不同，TTT图的形状及位置就不向。另外，热处理 工艺条件不同，合金元素的分布状态不同，奥氏体晶粒 尺寸及均匀化程度就不同，TTT图也有差异。在应用 TTT图应注意这个问题。
第三章奥氏体在冷却时的转变
第三章奥⽒体在冷却时的转变第六节钢在冷却时的转变⼀、共析钢的过冷奥⽒体转变由铁碳相图可知，共析钢从奥⽒体状态冷却到临界点A1点以下时将要发⽣珠光体转变。
实际上，迅速冷却到A1点以下温度时，转变并不是⽴即开始的，在A1点以下未转变的奥⽒体称为过冷奥⽒体。
1．过冷奥⽒体转变曲线(1)过冷奥⽒体等温转变曲线图10—38是通过实验测定的共析钢过冷奥⽒体等温转变动⼒学曲线，⼜称过冷奥⽒体等温转变等温图(⼜称TTT图或C曲线)。
图中左边的曲线是转变开始线，右边的曲线是转变完了线。
它的上部向A1线⽆限趋近，它的下部与Ms线相交。
Ms点是奥⽒体开始向马⽒体转变的温度。
由图可以看出，过冷奥⽒体开始转变需要经过⼀段孕育期，在550～500℃等温时孕育期最短，转变最快，称为C曲线的“⿐⼦”。
在⿐温以上的⾼温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期缩短，转变加快；在⿐温以下的中温阶段，随过冷度的增加，转变的孕育期变长，转变变慢。
这是因为共析转变是扩散型相变，转变速率是由相变驱动⼒和扩散系数D两个因素综合决定的(参看第三节)。
过冷奥⽒体在不同的温度区间会发⽣三种不同的转变。
在A1～500~C区间发⽣珠光体转变，转变的产物是珠光体(P)，其硬度值较低，在11～40HRC之间；550~C～Ms点区间发⽣贝⽒体转变，产物是贝⽒体(B)，硬度值较⾼在40～55HRC之间；在Ms点以下将发⽣马⽒体转变，得到马⽒体(M)，马⽒体的硬度很⾼，可达到60HRC以上。
碳素钢的贝⽒体转变温度区间与珠光体、马⽒体转变的温度区间没有严格的界限，相互之间有重叠。
⼀般认为过冷奥⽒体有了1％的转变即为转变的开始，转变已完成99％即为转变完了。
在转变开始线和转变完了线之间，还可以划出转变量为10％、50％、90％等等⼏条⼤体平⾏的曲线(图中以虚线表⽰)。
转变开始线、终⽌线与A。
线、Ms线之间将等温转变图划分成⼏个区域，各个区域表⽰组织状态及转变量与温度和时间之间的关系。
过冷奥氏体转变图
等温转变图TTT 图，C 曲线。
连续转变图CCT 图。
过冷奥氏体转变图是对钢材进行热处理（确定冷却速率）的重要依据。
过冷奥氏体两种转变图0时间温度加热保温连续冷却临界温度等温冷却1. 等温转变图：概貌表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下，在各不同温度下的保温过程中，其转变量与转变时间的关系曲线图，也称TTT曲线，因为其形状象字母C，所以又称C 曲线。
共析钢的C曲线两条C 型曲线中，左边的一条与M s共析钢的C 曲线1. 等温转变图：过冷奥氏体转变开始线线为过冷奥氏体转变开始线。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）右边的一条C 型曲线与M f 线为过冷奥氏体转变终了线。
1. 等温转变图：过冷奥氏体转变终了线共析钢的C 曲线1. 等温转变图：过冷奥氏体区A1~M s间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。
共析钢的C曲线1. 等温转变图：转变产物区共析钢的C曲线转变终了线以右及Mf线以下为转变产物区。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）转变开始线与终了线之间及Ms线与M线之间为转变区。
f共析钢的C曲线鼻尖转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期，孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。
孕育期最短处称为C曲线的“鼻尖”。
对于碳钢，“鼻尖”处的温度为550℃。
共析钢的C曲线过冷奥氏体的稳定性（C 曲线左右位置）取决于相变驱动力和扩散这两个因素。
在“鼻尖”以上，过冷度越小，相变驱动力也越小；在“鼻尖”以下，温度越低，虽然相变驱动力增加，但原子扩散越困难，后者是相变的控制因素，因而使得孕育期延长，奥氏体稳定性增加。
1. 等温转变图：存在鼻尖的原因共析钢的C 曲线鼻尖此处的孕育期主要受相变驱动力控制此处的孕育期主要受原子扩散控制（1）含碳量的影响共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。
由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都使C曲线左移。
而Ms 与Mf点则随含碳量增加而下降。
1. 等温转变图：影响C曲线因素亚共析钢、共析钢、过共析钢的C 曲线比较注意在下图中，与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部还各多一条先共析相的析出线。
钢的过冷奥氏体转变图 (2)优秀课件
分数所需时间。 缺点—无法测出过共析钢的先共析产物的析出线、 亚共析钢
珠光体转变的开始线。Why？ 渗碳体没有磁性
6
其它方法
4.热分析法：利用钢相变时的热效应。 优点—适用于潜热大、转变速率快的过程，如熔化、凝固、
M相变 缺点—不适用潜热小、转变速率慢的过程，如大部分扩散
型固态相变 5.电阻法:利用相变时源自阻值的变化 优点—测量时间短，需要试样少； 缺点：精度不高
➢ 在实际热处理中，不仅仅是在等温过程中有相转变的发生， 在冷却过程中同样存在着相变过程并且对材料的性能有着 重大的影响。因此，很多热处理工艺都是在连续冷却条件 下进行的，如淬火、正火、退火等。
➢ 连 续 冷 却 转 变 图 通常 称 为 CCT图 （ Continuous Cooling Transformation)
3
金相法
步骤： ① 制备试样：φ10-15mm，厚1.5-2mm，具有相同的原始组
织（可通过退火或正火获得）。 ② 奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化，要求
奥氏体的化学成分均匀一致。 ③ 等温转变：将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等温浴
炉中保温一系列时间。 ④ 淬火：将保温后的试样迅速取出淬入盐水中。 ⑤ 绘图：测出给定温度、时间下的转变产物类型、转变产物
1）钴的影响：溶入A中，使C曲线左移。
2）Ni的影响：C曲线右移 3）Mn的影响：C曲线右移
Mn的作用大于Ni
4）Cr的作用：①C曲线右移，对B的推迟作用大于对P的推迟作用；
②C曲线分离，3% Cr，完全分离。
5）Mo和W的影响：推迟P转变，对B转变影响不大。
6）B的影响：微量，过冷奥氏体的稳定性
18
15
四 影响奥氏体等温转变图的因素
珠光体转变的开始线。Why？ 渗碳体没有磁性
6
其它方法
4.热分析法：利用钢相变时的热效应。 优点—适用于潜热大、转变速率快的过程，如熔化、凝固、
M相变 缺点—不适用潜热小、转变速率慢的过程，如大部分扩散
型固态相变 5.电阻法:利用相变时源自阻值的变化 优点—测量时间短，需要试样少； 缺点：精度不高
➢ 在实际热处理中，不仅仅是在等温过程中有相转变的发生， 在冷却过程中同样存在着相变过程并且对材料的性能有着 重大的影响。因此，很多热处理工艺都是在连续冷却条件 下进行的，如淬火、正火、退火等。
➢ 连 续 冷 却 转 变 图 通常 称 为 CCT图 （ Continuous Cooling Transformation)
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金相法
步骤： ① 制备试样：φ10-15mm，厚1.5-2mm，具有相同的原始组
织（可通过退火或正火获得）。 ② 奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化，要求
奥氏体的化学成分均匀一致。 ③ 等温转变：将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等温浴
炉中保温一系列时间。 ④ 淬火：将保温后的试样迅速取出淬入盐水中。 ⑤ 绘图：测出给定温度、时间下的转变产物类型、转变产物
1）钴的影响：溶入A中，使C曲线左移。
2）Ni的影响：C曲线右移 3）Mn的影响：C曲线右移
Mn的作用大于Ni
4）Cr的作用：①C曲线右移，对B的推迟作用大于对P的推迟作用；
②C曲线分离，3% Cr，完全分离。
5）Mo和W的影响：推迟P转变，对B转变影响不大。
6）B的影响：微量，过冷奥氏体的稳定性
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15
四 影响奥氏体等温转变图的因素
过冷奥氏体转变曲线图
6
3）加热条件的影响
加热条件主要指加热温度和保温时间。奥氏体化温度越高，保温时间 越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大，成分越均匀。同时，加热温度的提高 也有利于先析出相及其他难熔质点的熔化。所有这些因素都将提高奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。
7
1.2 过冷奥氏体连续冷却转变
实际中多数热处理工艺应用的是连续冷却转变， 即过冷奥氏体是在不断的降温过程中发生转变的， 这就需要研究过冷奥氏体的连续冷却转变规律。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过冷奥氏体连续冷却转变曲线
如图4-16所示为共析钢的连续冷却转变曲线，又 称CCT曲线（Continuous Cooling Transformation）。 它反映了过冷奥氏体的冷却状况与组织结构之间的关 系，是研究钢在冷却转变时组织转变的理论基础，也 是选择热处理冷却工艺的重要依据。
8
图4-16 共析钢连续冷却转变曲线示意图
图4-16中的Ps线为过冷奥氏体转变为珠光体的开始线，Pf 线 为转变终了线，两线之间为转变过渡区。 KK ' 线为转变的中止线， 当冷却曲线碰到此线时，过冷奥氏体便中止向珠光体型组织转变， 剩余的奥氏体将被过冷到 Ms点以下转变为马氏体。Vk是与Ps线相 切的冷却速度，它是钢在淬火时可抑制非马氏体组织转变的最小 冷却速度，称为淬火冷却速度或上临界冷却速度。Vk' 是获得全部 珠光体组织的最大冷却速度，称为下临界冷却速度。
2）合金元素的影响
除Co，Al以外，所有的合金元素溶于奥氏体后都会提高过冷奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。其中，非碳化物形成元素（如Ni，Si，Cu等） 只改变C曲线的位置，不改变其形状。碳化物形成元素（如Cr，Mo，V等） 可同时改变C曲线的位置和形状。必须指出，碳化物形成元素必须溶于奥 氏体中才能提高过冷奥氏体的稳定性，否则作用相反。
3）加热条件的影响
加热条件主要指加热温度和保温时间。奥氏体化温度越高，保温时间 越长，则形成的奥氏体晶粒越粗大，成分越均匀。同时，加热温度的提高 也有利于先析出相及其他难熔质点的熔化。所有这些因素都将提高奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。
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1.2 过冷奥氏体连续冷却转变
实际中多数热处理工艺应用的是连续冷却转变， 即过冷奥氏体是在不断的降温过程中发生转变的， 这就需要研究过冷奥氏体的连续冷却转变规律。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过冷奥氏体连续冷却转变曲线
如图4-16所示为共析钢的连续冷却转变曲线，又 称CCT曲线（Continuous Cooling Transformation）。 它反映了过冷奥氏体的冷却状况与组织结构之间的关 系，是研究钢在冷却转变时组织转变的理论基础，也 是选择热处理冷却工艺的重要依据。
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图4-16 共析钢连续冷却转变曲线示意图
图4-16中的Ps线为过冷奥氏体转变为珠光体的开始线，Pf 线 为转变终了线，两线之间为转变过渡区。 KK ' 线为转变的中止线， 当冷却曲线碰到此线时，过冷奥氏体便中止向珠光体型组织转变， 剩余的奥氏体将被过冷到 Ms点以下转变为马氏体。Vk是与Ps线相 切的冷却速度，它是钢在淬火时可抑制非马氏体组织转变的最小 冷却速度，称为淬火冷却速度或上临界冷却速度。Vk' 是获得全部 珠光体组织的最大冷却速度，称为下临界冷却速度。
2）合金元素的影响
除Co，Al以外，所有的合金元素溶于奥氏体后都会提高过冷奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。其中，非碳化物形成元素（如Ni，Si，Cu等） 只改变C曲线的位置，不改变其形状。碳化物形成元素（如Cr，Mo，V等） 可同时改变C曲线的位置和形状。必须指出，碳化物形成元素必须溶于奥 氏体中才能提高过冷奥氏体的稳定性，否则作用相反。
过冷奥氏体转变图
16
判据： IP = 1 时，珠光体相变开始。 IP < 1 时，珠光体相变还未进行。 IP > 1 时，珠光体相变正在进行。
（2）连续冷却时 把连续冷却看成是许多时间非常短旳等 温冷却旳合成。
17
Δτi Zi
Z(T)
珠光体转变中断线
图6-8 CCT曲线与C曲线旳关系
18
每一种极小旳时间段 i 都相应一种相应旳
珠光体转变中断线
图6-5 共析碳钢旳CCT曲线
11
2.2 CCT 图旳特点分析
向下波折
图6-6 亚共析钢旳CCT图
12
向上波折
图6-7 过共析钢旳CCT图
13
① 共析、过共析钢旳CCT图上无贝氏体转变区
原因： 因为碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更多 旳碳原子，转变速度太慢，从而在连续冷却条件 下，转变难以实现。
连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。
15
3. 用C曲线估计临界冷却速度
3.1 过冷奥氏体旳孕育期消耗
（1）等温转变时 在温度T下，等温旳孕育期为Z(T)，则在温度T 下保温Δτ时间所消耗旳孕育期为：
IP
Z (T ) IP(Incubation Period ) 孕育期消耗量， Z (T )函数由C曲线转变开始线决定。
25
② 冷却过程中，冷速变化
从 A 1 到 T P 温 度 ， 按 β冷速冷却；从T P 到 T n 温 度 ， 按α冷速冷却。
温度 T(℃)
A1
β
TP
P
Tn
αα
时间τ
图6-9 冷速变化时旳孕育期消耗量
26
1
IP(Tn )
TP dT 1
A1 Z (T )
判据： IP = 1 时，珠光体相变开始。 IP < 1 时，珠光体相变还未进行。 IP > 1 时，珠光体相变正在进行。
（2）连续冷却时 把连续冷却看成是许多时间非常短旳等 温冷却旳合成。
17
Δτi Zi
Z(T)
珠光体转变中断线
图6-8 CCT曲线与C曲线旳关系
18
每一种极小旳时间段 i 都相应一种相应旳
珠光体转变中断线
图6-5 共析碳钢旳CCT曲线
11
2.2 CCT 图旳特点分析
向下波折
图6-6 亚共析钢旳CCT图
12
向上波折
图6-7 过共析钢旳CCT图
13
① 共析、过共析钢旳CCT图上无贝氏体转变区
原因： 因为碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更多 旳碳原子，转变速度太慢，从而在连续冷却条件 下，转变难以实现。
连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。
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3. 用C曲线估计临界冷却速度
3.1 过冷奥氏体旳孕育期消耗
（1）等温转变时 在温度T下，等温旳孕育期为Z(T)，则在温度T 下保温Δτ时间所消耗旳孕育期为：
IP
Z (T ) IP(Incubation Period ) 孕育期消耗量， Z (T )函数由C曲线转变开始线决定。
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② 冷却过程中，冷速变化
从 A 1 到 T P 温 度 ， 按 β冷速冷却；从T P 到 T n 温 度 ， 按α冷速冷却。
温度 T(℃)
A1
β
TP
P
Tn
αα
时间τ
图6-9 冷速变化时旳孕育期消耗量
26
1
IP(Tn )
TP dT 1
A1 Z (T )
第六章 钢的奥氏体转变图
②11mm：水冷,按照等温图可得部分 P型组织，但实际上能得全部 M.,可 见应用CT曲线更符合实际情况。图 8为45Cr等温转变图 （IT）和CT图的比较 .
Hale Waihona Puke 3.转变产物 IT 转变是在一个温度进行的，其转变产物类型是一种。 CT 转变是在一个温度范围内进行的，其转变产物类型
可能不止 一种，有时是几种类型组织的混合。即使是同 一种类型的组织，也由于先期转变的与后期转变的因温度 不同，所得的组织粗细不同，如P→S→T ；B上→B下。
（2）碳化物形成元素，主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这 类元素如熔入奥氏体中也将不同程度地降低珠光体转变和贝 氏体转变的速度；同时还使珠光体转变C曲线移向高温和贝 氏体转变C曲线移向低温。当钢中这类元素含量较高时，将 使上述两种转变的C曲线彼此分离，使IT 图出现双C曲线的 特征。这样，在珠光体转变与贝氏体转变温度范围之间就出 现了一个过冷奥氏体的高度稳定区，参见图 6-2（b）。
Fe3C的机械混合物，成为片状组织。但随着 T↓，片状 越细，按片层的粗细分别珠光体型组织划分为三类： 珠光体（P）、索氏体（S）、 屈氏体（T）
对T8而言，对应温度的相变组织和性能： A1～650℃： A→P 硬度 HRC32～11 650～600℃：A→S 硬度HRC32～38（属Fe、C原子
（三） IT 曲线与CT曲线的比较 1.用途
IT：仅能粗略地、定性地估计在连续冷却时的转变情况。 CT：能较准确地用来作为制定、分析热处理工艺的依据。 2.位置：CT在IT的右下方，即CT的过冷度、孕育期较IT大
图7含0.84%碳钢CT图与IT图
图8 40Cr钢IT图(虚线)与CT图
①13mm 钢板：油冷。按照等温转变图，应在690℃开始转变，640℃结 束，但实际上是660℃开始转变，590℃结束；
Hale Waihona Puke 3.转变产物 IT 转变是在一个温度进行的，其转变产物类型是一种。 CT 转变是在一个温度范围内进行的，其转变产物类型
可能不止 一种，有时是几种类型组织的混合。即使是同 一种类型的组织，也由于先期转变的与后期转变的因温度 不同，所得的组织粗细不同，如P→S→T ；B上→B下。
（2）碳化物形成元素，主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这 类元素如熔入奥氏体中也将不同程度地降低珠光体转变和贝 氏体转变的速度；同时还使珠光体转变C曲线移向高温和贝 氏体转变C曲线移向低温。当钢中这类元素含量较高时，将 使上述两种转变的C曲线彼此分离，使IT 图出现双C曲线的 特征。这样，在珠光体转变与贝氏体转变温度范围之间就出 现了一个过冷奥氏体的高度稳定区，参见图 6-2（b）。
Fe3C的机械混合物，成为片状组织。但随着 T↓，片状 越细，按片层的粗细分别珠光体型组织划分为三类： 珠光体（P）、索氏体（S）、 屈氏体（T）
对T8而言，对应温度的相变组织和性能： A1～650℃： A→P 硬度 HRC32～11 650～600℃：A→S 硬度HRC32～38（属Fe、C原子
（三） IT 曲线与CT曲线的比较 1.用途
IT：仅能粗略地、定性地估计在连续冷却时的转变情况。 CT：能较准确地用来作为制定、分析热处理工艺的依据。 2.位置：CT在IT的右下方，即CT的过冷度、孕育期较IT大
图7含0.84%碳钢CT图与IT图
图8 40Cr钢IT图(虚线)与CT图
①13mm 钢板：油冷。按照等温转变图，应在690℃开始转变，640℃结 束，但实际上是660℃开始转变，590℃结束；
奥氏体等温转变完整版.ppt
扁棒状 在光镜下板条马氏
体为一束束的细条 组织。
演示课件
光镜下 电镜下
每束内条与条之间尺 SEM
寸大致相同并呈平行
排列，一个奥氏体晶
粒内可形成几个取向
不同的马氏体束。
TEM
在电镜下，板条内的
亚结构主要是高密度
过冷奥氏体的等温冷却转变
冷却方式决定钢的组织和性能，是热处 理极为重要的工序。实际生产中常采用等温 冷却和连续冷却两种冷却方式。
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的奥氏体， 是非稳定组织，迟早要发生转变。现以共析 钢为例说明奥氏体的等温冷却转变。
演示课件
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变 两种。
演示课件
马氏体组织
马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.
演示课件
2）马氏体的形态 马氏体的形态分板
条和针状两类。 a. 板条马氏体 立体形态为细长的
下贝氏体转变
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而
铁原子不扩散。
演示课件
下贝氏体： 形成温度为350℃-Ms。 在光镜下呈竹叶状。
光镜下
在电镜下为细片状碳 化物分布于铁素体针 内，并与铁素体针长 轴方向呈55-60º角。
电镜下
演示课件
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较
上贝氏体转变过程
演示课件
上贝氏体: 在光镜下呈羽毛
状. 在电镜下为不连
续棒状的渗碳体
分布于自奥氏体
晶界向晶内平行
生长的铁素体条
体为一束束的细条 组织。
演示课件
光镜下 电镜下
每束内条与条之间尺 SEM
寸大致相同并呈平行
排列，一个奥氏体晶
粒内可形成几个取向
不同的马氏体束。
TEM
在电镜下，板条内的
亚结构主要是高密度
过冷奥氏体的等温冷却转变
冷却方式决定钢的组织和性能，是热处 理极为重要的工序。实际生产中常采用等温 冷却和连续冷却两种冷却方式。
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的奥氏体， 是非稳定组织，迟早要发生转变。现以共析 钢为例说明奥氏体的等温冷却转变。
演示课件
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变 两种。
演示课件
马氏体组织
马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.
演示课件
2）马氏体的形态 马氏体的形态分板
条和针状两类。 a. 板条马氏体 立体形态为细长的
下贝氏体转变
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而
铁原子不扩散。
演示课件
下贝氏体： 形成温度为350℃-Ms。 在光镜下呈竹叶状。
光镜下
在电镜下为细片状碳 化物分布于铁素体针 内，并与铁素体针长 轴方向呈55-60º角。
电镜下
演示课件
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较
上贝氏体转变过程
演示课件
上贝氏体: 在光镜下呈羽毛
状. 在电镜下为不连
续棒状的渗碳体
分布于自奥氏体
晶界向晶内平行
生长的铁素体条
第6章_过冷奥氏体转变图
3. 奥氏体状态的影响
① 奥氏体的晶粒度：主要 影响先共析转变、珠光体 转变和贝氏体转变。晶粒 越小，C曲线左移，即转 变越快。对马氏体转变而 言，晶粒越粗大，Ms点越 高。
3. 奥氏体状态的影响
② 奥氏体均匀性：奥氏体 成分越不均匀，先共析转 变和珠光体转变加快，部 分C曲线左移；贝氏体转 变时间延长，转变终了线 右移； Ms点升高，Mf点 降低。
图6-5 Ni对C曲线的影响
2. 合金元素的影响
⑵ 碳化物形成元素
主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这类元素如溶入奥氏 体中也将不同程度地降低珠光体转变和贝氏体转变的速 度；同时还使珠光体转变C曲线移向高温和贝氏体转变C 曲线移向低温。 当钢中这类元素含量较高时，将使上述两种转变的C 曲线彼此分离，使IT图出现双C曲线的特征。这样，在 珠光体转变与贝氏体转变温度范围之间就出现了一个过 冷奥氏体的高度稳定区。
过冷奥氏体在不同温度范围内的转变产物 A1~550℃ P转变区 550℃ ~ Ms B转变区 Ms~ Mf M转变区 M转变区： A分解为过饱和碳的α-Fe固溶体，即马氏体。 残余奥氏体 高温 中温 低温
珠光体组织
下贝氏体组织
马氏体组织
6.1.2 IT图的影响因素
1.含碳量的影响 2.合金元素的影响 3.奥氏体状态的影响 4.外加应力与塑性变形的影响
转变产物： 在两个“C”曲线相重叠 的区域内等温时可以得到珠 光体和贝氏体混合组织。 在珠光体区内，随着等温 温度的下降，珠光体片层间 距减小，珠光体组织变细。 在贝氏体区较高温度等温, 获得上贝氏体；在较低温度 区等温，获得下贝氏体。
图6-1 过冷奥氏体等温转变图的建立 (a) 不同温度下的等温转变动力学曲线； (b) 过冷奥氏体等温转变图
第二节 钢在冷却时的组织转变(1)
欢迎指导
第二节 钢在冷却时 的组织转变
交流与讨论
热处理时加热的目的是什么？ 亚共析钢、共析钢和过共析钢 奥氏体化分别时加热到什么临界温 度？请画出图示。
热处理中冷却是热处理最关
键的操作，冷却方式不同，得到的 组织也不同，请阅读表5-1 45钢 经840℃加热后在不同条件冷却后 的力学性能。
第二节 钢在冷却时 的组织转变
课堂练习与作业
作业
习题一（2） 习题二（1 ）（2） （3） 课堂练习 习题三
谢谢指导
组织名称 符号 温度范围
组织特征 硬度（HRC）
上贝氏体 B上 550℃~350℃ 羽毛状
40~45
下贝氏体 B下 350℃~Ms
黑色针叶状 45~55
小结
学习内容：
热处理的冷却方式 １、等温冷却 ２、连续冷却 一、过冷奥氏体等温转变 1、珠光体转变 2、贝氏体转变
学习重点
过冷奥氏体等温冷却的组织和 性能过冷奥氏体典型连续的产物
2．过冷奥氏体等温转变 产物的组织和性能
（1）珠光体转变 在A1~550℃温度范围
组织名称 符号 温度范围
组织特征
硬度（HRC）
珠光体 P A1~650℃
粗片状
＜25
索氏体 S 650℃~600℃
细片状
25~35
托氏体 T 600℃~550℃ 极细片状
35~40
（2）贝氏体转变 在550℃~Ms温度范围
热处理的冷却方式
Байду номын сангаас１、等温冷却 ２、连续冷却
一、过冷奥氏体等温转变
1．过冷奥氏体等温转变图
共析钢过冷奥氏体等温转变图
1．过冷奥氏体等温转变图
共析钢过冷奥氏体等温转变图：
第二节 钢在冷却时 的组织转变
交流与讨论
热处理时加热的目的是什么？ 亚共析钢、共析钢和过共析钢 奥氏体化分别时加热到什么临界温 度？请画出图示。
热处理中冷却是热处理最关
键的操作，冷却方式不同，得到的 组织也不同，请阅读表5-1 45钢 经840℃加热后在不同条件冷却后 的力学性能。
第二节 钢在冷却时 的组织转变
课堂练习与作业
作业
习题一（2） 习题二（1 ）（2） （3） 课堂练习 习题三
谢谢指导
组织名称 符号 温度范围
组织特征 硬度（HRC）
上贝氏体 B上 550℃~350℃ 羽毛状
40~45
下贝氏体 B下 350℃~Ms
黑色针叶状 45~55
小结
学习内容：
热处理的冷却方式 １、等温冷却 ２、连续冷却 一、过冷奥氏体等温转变 1、珠光体转变 2、贝氏体转变
学习重点
过冷奥氏体等温冷却的组织和 性能过冷奥氏体典型连续的产物
2．过冷奥氏体等温转变 产物的组织和性能
（1）珠光体转变 在A1~550℃温度范围
组织名称 符号 温度范围
组织特征
硬度（HRC）
珠光体 P A1~650℃
粗片状
＜25
索氏体 S 650℃~600℃
细片状
25~35
托氏体 T 600℃~550℃ 极细片状
35~40
（2）贝氏体转变 在550℃~Ms温度范围
热处理的冷却方式
Байду номын сангаас１、等温冷却 ２、连续冷却
一、过冷奥氏体等温转变
1．过冷奥氏体等温转变图
共析钢过冷奥氏体等温转变图
1．过冷奥氏体等温转变图
共析钢过冷奥氏体等温转变图：
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无论在高温(指奥氏体稳定区)还是低温(指奥氏体亚稳定区) 下对奥氏体进行塑性形变，由于形变可促使碳和铁原子的 扩散，因而将加速珠光体的转变，使形成珠光体的孕育期 缩短；
对贝氏体转变的影响表现为高温(奥氏体稳定区)塑性形变对 之有减缓作用，使形成贝氏体孕育期延长；而低温 (奥氏体 亚稳区)塑性形变对之有加速作用，则孕育期缩短。
试样的处理方法
（2）膨胀法
采用热膨胀仪，利用钢在相变时发生的比容变化来测定过 冷奥氏体在等温过程中转变的起止时间。 将A1( 或A3)至Ms 点的温度范围划分成一定数量的等温温度间 隔，每一等温温度使用一个试样。测定时，将试样加热奥氏 体化，随后迅速转入预先控制好的等温炉中，作等温停留， 由膨胀仪自动记录出等温转变时所引起的膨胀效应与时间的 关系曲线。最后将所得到的一系列膨胀 — 时间曲线加以整理 便可绘制出等温转变图。
Ni对中、高碳钢IT图的影响 (a) 含0.56%C (b)含1.0%C
6.1.2 影响IT图的因素
Mn的影响。作用与Ni 相似，使 C 曲线右移 但不改变其形状。Mn 使 C 曲线右移的作用 大于Ni。
Mn对高碳钢IT图的影响
Cr 的影响。 Cr 显 著提高过冷奥氏体 的稳定性，使转变 孕育期延长；铬含 量超过3％，两曲线 完全分离；铬对贝 氏体转变的推迟作 用大于对珠光体转 变的推迟作用。当 Cr 含量相近时，碳 含量高的其孕育期 将更长一些。
曲线1～5 Mo含量增加
Mo对共析钢IT图的影响
B 的影响。钢中加入微量的硼（ 0.001 ～ 0.005% ）就能显著 提高过冷奥氏体的稳定性 。超过 0.007%后便会生成低熔点 共晶组织，引起钢的热脆性。
合金元素对IT图的影响
（三） 奥氏体化条件 钢奥氏体化时，奥氏体成分愈均匀，则奥氏体转变的形核 率就愈低，即过冷奥氏体的稳定性愈大，使C曲线愈趋向右 移。加热温度偏低，保温时间不足，所获得的奥氏体成分不 均匀，有较多量未溶解的第二相存在，将促进过冷奥氏体的 分解，使C曲线左移。 （四） 塑性变形
6.1.2 影响IT图的因素
（一）碳的影响
亚共析碳钢的C曲线随着碳含量的增加向右移；过共析碳钢 的 C 曲线，随着碳含量的增加向左移。在碳钢中以共析钢的 过冷奥氏体最为稳定，亦即其C曲线处于最右的位置。
F+P
P
P伪
P伪
Fe3C+P
6.1.2 影响IT图的因素
（二） 合金元素
(1) 非(或弱)碳化物形成元素(如Co、Ni、Mn、Si、Cu、B） 除Co 外，上述元素均不同程度地同时降低珠光体和贝氏体 转变的速度，使C曲线右移，但不改变C曲线的形状。 (2) 碳化物形成元素(如Cr、Mo、W、V、Ti ) 降低珠光体和贝氏体转变速度，同时使珠光体转变 C 曲线 移向高温和贝氏体转变 C 曲线移向低温。当钢中合金元素含 量较高时，将出现双C曲线的特征。
6.1.3 IT图的基本类型
(3) 珠光体转变与贝氏体转变曲 线分离，珠光体转变的孕育期 比贝氏体转变的长 含有 Cr 、 Mo 、 W 、 V 等强碳 化 物 形 成 元 素 的 钢 ， 如 40CrNiMoA钢。 (4) 只呈现珠光体转变曲线 碳和强碳化物形成元素含量 较 高 的 钢 ， 如 不 锈 钢 3Crl3 、 4Crl3和工具钢Crl2。
6.1 IT图
6.1.1 IT图的建立
IT图的测定常采用金相法、磁性法、膨胀法等。
转变开始线
A →P P
转变终了线
A
过冷
A →B
B M
共析钢等温转变C曲线
6.1.1 IT图的建立
（1）金相法
利用金相显微镜直接观察组织的变化来确定过冷奥氏体等 温转变的起止时间。 将试样加热奥氏体化后， 迅速转入给定温度的等温 浴炉中，分别停留不同时 间 ( 如 t1 ， t2 ， t3 ， …) ，随 即迅速淬入盐水中。 以出现 1 ％转变产物的等 温时间作为转变开始点， 以得到95％转变产物的等 温时间作为转变终了点。
6
6.1.2 影响IT图的因素
Co 的影响。 Co 溶入奥氏体， 使等温转变的开始线和终了线 左移，即缩短孕育期，但不改 变C曲线的形状。
Co对高碳钢IT图的影响 (a) 转变开始线 (b) 转变终了线
6.1.2 影响IT图的因素
Ni 的影响。 Ni 不改变 C曲线的形状，但能 显著提高过冷奥氏体 的稳定性，延长孕育 期，并使鼻子略向下 移 。 转变结束
冷却收缩
转变过程 孕育期 转变开始
（3）磁性法
利用奥氏体为顺磁性，而其转变产物为铁磁性的特性， 通过过冷奥氏体在居里点以下等温或降温过程中引起由顺 磁性到铁磁性的变化来确定转变的起止时间以及转变量与 时间的关系。 优点：试样少、测试时间短和易于确定各转变产物达到一定 百分数时所需的时间。缺点：不能测出过共析钢的先共析产 物的析出线和亚共析钢珠光体转变的开始线。 原因—渗碳体的居里点为 230oC，在高于该温度析出时无磁 性表现；而铁素体与珠光体都具有铁磁性，使两者在转变过 程中无法区分。
Cr对中、高碳钢IT图的影响 (a) 含0.5%C (b)含1.0%C
Mo的影响。Mo对珠光体转变有强烈的抑制作用，但对贝 氏体转变则影响不显著。Mo对非共析钢先共析产物(铁素 体或渗碳体)析出的速度也有抑制作用。 W的影响与Mo相似。但只有当W量较多时(＞1.0 ％)才能 使珠光体和贝氏体的转变曲线明显分离。
IT图的基本类型
6.1.3 IT图的基本类型
(5)只呈现贝氏体转变曲线 Ni 含量较多的低、中碳铬镍钼 钢或铬镍钨钢，如18Cr2Ni4WA 钢。 (6) 只析出碳化物，而无任何其 它相变 奥氏体钢，如4Crl4Nil4 W2Mo 。
6.1.3 IT图的基本类型
(1) 珠光体转变与贝氏体转变曲 线部分重叠
碳钢或含非 ( 或弱 ) 碳化物 形成元素的低合金钢，如钴 钢、镍钢或锰含量较低的锰 钢。 (2) 珠光体转变曲线与贝氏体转 变曲线分离，珠光体转变的 孕育期比贝氏体转变的短 碳含量较高的合金钢，如 Crl2MnV钢。 IT图的基本类型