钢的过冷奥氏体转变图

(1) 普通退火和等温退火
普 通 退 火 时 ， 可 借 助 IT 图确定钢在慢冷时大致的 转变温度范围和所需的冷 却时间；
等温退火时，可直接从 IT 图 上 确 定 所 需 的 等 温 温 度和等温时间，并可估计 出其应得的组织。
FP B
M
普通退火、等温退火与IT图的关系
6.3.2 IT图与CT图的应用
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。
连续冷却过共 析钢中不会出 现贝氏体！
87 6 5 4 3 2 1
9
11 10
Fe3C+P
P伪 M=Ar
P伪+M+Ar
1.03%C过共析钢的CT图
6.2.3 CT图的基本类型
A1
CT图的基本类型
6.3 IT图与CT图的比较和应用
6.3.1 IT图与CT图的比较
连续冷却转变比等温转变的 温度要低，孕育期要长。
（四） 塑性变形
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。
1. 金相－硬度法
将一组被测钢的试样(通常 Ф15×3mm)加热至奥氏体 化温度并保温后，自奥氏 体状态以一定速度冷至指 定 的 温 度 T1 、 T2 、 T3… 后计时，立即淬入水中， 将所对应温度的组织状态 固定到室温。
金相－硬度法测定CT图 的原理
6.2.1 CT图的建立
2. 端淬法
端淬法是将试样进行奥氏体化，随后从炉中取出并立即在 其末端喷水冷却，测出沿试样长度上各点冷速，得到各冷 却速度下转变开始点及终了点的方法。
端淬法测定CT图的原理 CT图的建立
6.2.1 CT图的建立
3. 膨胀法
➢ 利用快速膨胀仪将Ф3mm试样真空感应加热到奥氏体 状态，程序控制冷却速度；
➢ 从不同冷却速度的膨胀曲线上的转折点确定转变开始 点、转变终了点所对应的温度和时间。
➢ 由一个试样就可得到某一冷却速度下的各种转变的全 部数据。如果辅之以电子计算机，精度及测定速度都 很高，可以实现全程自动控制。
连续冷却共析 钢中不会出现
贝氏体！
Vc Vc′
Mf
共析钢的CCT图
六个区
亚6.共2.析2 钢CT图的分析
四种转变
↓ A→F, A→P A→B, A→M 曲线5和4 →F+P 曲线3和2 →F+P+B+M 曲线1 →M
Ms 线 右 端 下 降 ， 这 是 由 于 先共析铁素体的析出和贝氏 体的转变使周围奥氏体富碳 所致。
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。
连续冷却含碳量 低的亚共析钢 不能得到全P伪
F+P M
F+P＋B＋M
0.3%C亚共析钢的CT图
过6.共2.析2钢CT图的分析
(1.03%) 三种转变
↓
A→Fe3C A→P，A→M
曲曲线线11-08→→PF伪e3C+M+P+Ar 曲曲线线911→→PM伪+Ar
Ms 线 右 端 升 高 ， 这 是 由 于先共析渗碳体的析出或 发生部分珠光体转变使周 围奥氏体贫碳所致。
等温转变的临界淬火冷速大 于连续冷却转变的临界淬火冷 速。
在共析钢和过共析钢中连续 冷却时不出现贝氏体转变。
IT与CT曲线之间的关系
6.3.2 IT图与CT图的应用
1. 确定淬火临界冷却速度
等温转变
' c
A1 tm
m
连续转变
vc
A1 tm
1.5 m
冷速单位：℃/s
′ 淬火临界冷速的确定
6.3.2 IT图与CT图的应用
F+P
P伪
P
Fe3C+P
P伪
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
端淬试验时，试样各横截面 的冷却速度基本上是恒定的。 而距端面不同距离的横截面的 冷却速度是不同的，距水冷端 越近，冷却速度越大，反之则 越小。并且冷却速度是连续变 化的。于是在一个端淬试样上 有着各种不同恒速冷却的部位。
6.2.1 CT图的建立
测试步骤：
➢ 测定各部位的冷却速度
先 将 一 标 准 试 样 (Ф25× 100mm)的圆周上沿长度方 向每隔一定距离钻一小孔， 每个孔中均焊一热电偶。
(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。
钢的过冷奥氏体转变 图
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。
6.1.3 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。
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。
➢ 观察各试样距水冷端同样位置的金相组织，并测定硬度。 从而测出该位置(实质是某一冷却速度)的转变开始点(转变 量1%)及终了点(转变量99%) ，同时也可以测出各种转变产 物的百分量。
➢ 分别将所有经不同时间(τ1、τ2、τ3…)试样上各点在不同温度 下转变的开始点和终了点连接起来，并在其上标注出冷却 曲线，从而绘制出CT图。
2. 分析转变产物及性能
利用IT图近似地推测连续冷却条件下，奥氏体的转变过程、 转变产物及其相应的性能。
V1相当于炉冷 得到P V2相当于空冷 得到S V3相当于油冷 得到T和M
V4相当于水冷 得到M+Ar
V4
V3
V1 V2
在C曲线上估计连续冷却时的组织
6.33.2. 确IT定图工与艺规CT程图的应用
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。
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。
将试样在一定条件下奥氏体
化，随后从炉中取出并立 即在其末端喷水冷却，记 录各热电偶所反映的冷却 速度曲线。
端淬法测定CT图的原理
试样长度方向上各点的冷却曲 线
6.2.1 CT图的建立
➢ 取一组端淬试样(圆周表面不钻小孔)，在同一A化条件下加 热并保温，然后逐个喷水，每个试样喷水时间各异(τ1、τ2、 τ3…)，达到规定时间，停止喷水并立即淬入盐水中，使未 转变的过冷A转变成M。
(2) 分级淬火 根据IT图可以估计钢件在浴槽中需停留的时间。
(3) 等温淬火 根 据 IT 图 确 定 等 温 的 温 度 范 围 及 时 间 ( 针 对 B 转 变)。
(4) 形变热处理 根据IT图可以确定形变的温度和时间。
6.3.2 IT图与CT图的应用
4. 根据试捧直径由CT图确定其显微组织
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
冷却收缩
转变结束 转变过程
转变开始 孕育期
（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。
6.2.2 CT图的分析
1. 五条线(P转变中止线)四个区 共析钢 2. 孕育期
3. 两种转变 A→M A→P Vc(上) A→M 临界冷速
Vc'(下) A→P
连续冷却转变时，共析钢中不会出现贝氏体。这是由于奥 氏体碳浓度高，使贝氏体孕育期大大延长，在连续冷却 时贝氏体转变来不及进行便冷却到低温。
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 。 随 C 和 Ni 含 量 的 增加，C曲线的位置 右 移 ， 即 孕 育 期 增 长 。Ni对中、高碳钢IT图的影响
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。
IT图的基本类型
6.2 CT图
6.2.1 CT图的建立
改型CT图－以温度为纵坐标，以棒材直径(代替 时间)为横坐标。由图可确定大量工业用钢在空冷、 油冷和水冷条件下，某一已知直径的棒材中心将得 到的组织。
谢谢！