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
③ 滚珠轴承钢的逆硬化现象
图6-10 解释大型锻件的逆硬化现象
cc’ 线为珠光体转变中 止线。 转变并未最后完成，但 过冷奥氏体已停止分解。 临界淬火速度 VC 是使过冷奥氏体不发生 分解，得到完全马氏体 组织（包括AR ）的最低 冷却速度。
a
珠光体转变中止线
b
图6-5 共析碳钢的CCT曲线
注意： 临界淬火冷却速度也叫上临界冷却速度； 与之相对应的还有下临界冷却速度 定义：过冷奥氏体在连续冷却过程中全部 发生珠光体转变而不发生马氏体转变的最 大冷却速度，称为下临界冷却速度。
T/℃
A3 A1
Ms V5 V4 V3 V2 V1 t/s
§6.2 过冷奥氏体连续冷却转变图
CCT 曲线
Continuous Cooling Transformation
分析转变过程
分析转变产物的组织及性能
一般采用快速膨胀仪测定。
① 共析、过共析钢的CCT图上无贝氏体转变区 原因： 由于碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更多的 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。
§6.3 过冷奥氏体转变图的应用
一、等温转变图的应用 1. 分级淬火 将奥氏体化后的工件在Ms点以上，奥氏体 较稳定区的某一温度下等温保持，使钢件 中心基本达到该温度，而后取出在空气中 冷却，这种工艺叫分级淬火。 作用：减少内应力，避免工件变形开裂。
2. 等温淬火 使过冷奥氏体转变为下贝氏体的热处理工艺。 3. 形变热处理 在金属材料上有效的综合利用形变强化及 相变强化，将压力加工与热处理操作相结 合，使成型工艺同最终性能的获得统一起 来的一种工艺方法。
（4）奥氏体的高温和低温形变 形变量越大，珠光体转变孕育期越短，即加速珠 光体转变。 （1）形变奥氏体处于完全再结晶状态 细化奥氏体晶粒 （2）形变奥氏体处于完全加工硬化-回复状态 促进了晶内与晶界形核 （3）形变奥氏体析出大量细小的形变诱发碳化物 形变诱发碳化物促进了珠光体的形核。
思考题
下图为亚共析钢的TTT曲线，给出不同冷 却条件下的室温金相组织。
பைடு நூலகம்
§6.2 C曲线的基本类型
1. 具有单一的C曲线 碳钢、含Si、Ni、Cu、Co等元素的钢 鼻尖温度为500~600℃
2（3）.曲线呈双C形 Cr、Mo、W、V使珠光体转变温度范围上 升，或使贝氏体转变温度范围下降。 随着合金元素含量的增加，两条C曲线逐渐 分离，最后完全分开。 珠光体转变显著减慢，但对贝氏体转变影 响较小，则为第二种类型。 贝氏体转变速度显著减慢，而对珠光体转 变速度影响不大，则为第三种类型。
母相奥氏体的碳含量较高时，奥氏体的屈服强度 也较高，导致切变阻力增大，难以按切变机制实现 点阵改组。
② MS 线发生曲折 有部分贝氏体相变时， 贝氏体铁素体先析出，提高 了A中的碳含量，MS ↓，向下曲折。 有部 分 珠光体 相变时 ，渗碳 体是领 先相 ， 使 A 的 C%↓，MS ↑，向上曲折。 ③ CCT曲线位于C曲线的右下方 连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。
§6.3连续冷却转变图与等温转变图的比较
1. 共析碳钢的CCT图只有高温的珠光体转变区和低 温的马氏体转变区，而无中温的贝氏体转变区。 原因： （1） 由于碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更 多的碳原子，转变速度太慢，从而在连续冷却条 件下，转变难以实现。 （2）母相奥氏体的碳含量较高时，奥氏体的屈服 强度也较高，导致切变阻力增大，难以按切变机 制实现点阵改组。
第六章 过冷奥氏体转变图
§6.1 过冷奥氏体等温转变图
过冷奥氏体等温转变：将奥氏体迅速冷却到临界温 度以下的一定温度，并在此温度下等温，在等温过 程中所发生的相变称为过冷奥氏体等温转变。 TTT 图----Time Temperature Transformation
C 曲线
过冷奥氏体等温转变图的作用： 转变开始和终了时间 转变产物的类型以及转变量与温度和时间 的关系。
二、过冷奥氏体连续冷却转变图的应用
1. CCT图在预计热处理后的组织和性能以及 在合理选用钢材上的应用 （1）端淬试验数据的利用 （2）不同直径钢料冷却曲线的应用 （3）从奥氏体化温度到500℃的冷却时间的 利用
2. CCT图在选择冷却规范上的应用
作业
1. 什么是临界淬火冷却速度？影响TTT曲线 的因素有哪些？ 2. 与等温转变相比，过冷奥氏体连续冷却转 变有何特点？ 。
2. 合金钢连续冷却转变时组织多变 珠光体和贝氏体转变均有 有珠光体转变无贝氏体转变 有贝氏体转变无珠光体转变 原因：合金元素种类和含量 3. 合金钢与碳钢的连续冷却转变曲线都处于 等温转变曲线的右下方。 原因：连续冷却转变时转变温度低，孕育期 较长。
§6.4 钢的临界冷却速度
1. 概念：得到完全马氏体组织（包括残余奥 氏体）的最低冷却速度，用Vc表示。 2. 临界淬火速度主要取决于CCT曲线的位置， 使CCT曲线左移的各种因素，都将使临界 淬火速度增大；而使CCT曲线右移的各种 因素，都将降低临界淬火速度。