热处理C曲线

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温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
-100 0
亚共析钢的TTT曲线
A3
F A
A1
P+F S+F
T
B
M + A残
1
10
102
103
104 时间(s)
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
-100 0
• 在过共析钢中,若在Ac1~Accm之间加热,随碳含量 增加,奥氏体中碳含量不变,未溶的渗碳体的量增加,未 溶的渗碳体有促进珠光体形核的作用,降低了奥氏体的稳 定性,C曲线向左移动。若在Accm以上加热,随碳含量 增加,奥氏体中碳含量增加,获得渗碳体晶核几率增加, 先共析渗碳体与珠光体孕育期缩短,析出速度增加,转变 速度增加。这是由于随碳量增加,珠光体的形成是在渗碳 体之后,故也加快。C曲线向左移动。
(二)奥氏体状态 1. 奥氏体晶粒大小的影响 奥氏体晶粒度增加,晶粒愈细,晶界面积增多,使晶界形 核的珠光体易于形核,有利于珠光体转变发生,C曲线左移 ;虽然使贝氏体转变速度增加,C曲线左移。但对晶内形核 的贝氏体转变影响不如珠光体转变大。对马氏体转变奥氏体 晶粒长大,缺陷减少及奥氏体均匀化。马氏体形成的阻力减 小,Ms升高。 2.加热温度和保温时间 加热温度和保温时间主要是通过改变奥氏体成分和状态来 影响珠光体转变和贝氏体转变。因为奥氏体成分不一定是钢 的成分,所以加热温度和保温时间不同,得到的奥氏体也不 一样,必然对随后的冷却转变起影响。 3.原始组织 主要影响奥氏体成分均匀性。原始组织愈细,加热后奥氏 体均匀化快,奥氏体成分愈均匀,随之冷却后珠光体转变和 贝氏体转变的形核率下降,长大减慢,C曲线右移。 原始组织愈粗,奥氏体成分不均匀,促进奥氏体分解,C曲 线左移。
过冷奥氏体转变动力学图
第一节 过冷奥氏体等温转变动力学图
过冷A在非平衡条件下冷却,可有如图的几种形式: 其中: (a) dT/dτ = 0,为等温冷却;
(b) dT/dτ = C,为连续冷却; (c) dT/dτ = f(τ ),为实际冷却
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)。


转变终止线


区 A向产

物转变开始线 Ms
Mf
A1
A1~550℃;高温转变区; 产 扩散型转变;P 转变区。 物 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
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
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。
对过共析钢在发生P转变之前有先共析渗碳体析出,因此过 共析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳体 析出线,且随含碳量增加向左上方移动,直至消失。
V3 = 33℃/s : 油冷;T+M+A残
V4 ≥ 138℃/s : 水冷 ; M+A残
-100 0
1
10
102 103
104 时间(s)
第二节 过冷奥氏体连续转变动力学图
过冷奥氏体连续冷却转变图(又称CCT图或CT图):综 合反映了过冷奥氏体在连续冷却时的转变温度、时间和转变 量之间的关系(即反映了过冷奥氏体在不同的冷却速度下转 变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变量 与转变温度、转变时间的关系)。
, 变
区 ( A→P、A→B), 转 变
产物区(P、B), M形
成区(A→M)、M转变产
物区(M或M+Ar)
孕育期最短的部位,即转 变开始线的突出部分,称为 鼻子。
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
共析碳钢 TTT 曲线的分析
稳定的奥氏体区
过 冷 奥
A
+
A向产物
区:稳定A区,过冷A区,过冷A 连续冷却P转变区(A→P),M 形成区(A→M)、转变产物区 (P、M)。
注意:共析钢的过冷奥氏体连续 冷却转变图无贝氏体转变
过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)
温 度
Vk1——不发生M转变的最大冷速
Vk——全部转变成M的最小冷速
变形,可提高缺陷密度及材料强度。
4.定性解释连续冷却的奥氏体转变过程
等温淬火工艺曲线示意图
连续冷却过程中 TTT 曲线的分析
温度 (℃)
800
700
600
500
稳定的奥氏体区
400 300 Ms 200 100
0 Mf V4 Vk
A1
V1 V2
V3
V1 = 5.5℃/s : 炉冷 ; P
V2 = 20℃/s : 空冷 ; S
(三)塑性变形
塑性变形加速珠光体转变,C曲线左移。但对贝氏体 转变在高温(800~1000℃)进行塑性变形,贝氏体转 变的孕育期越长,贝氏体转变的速度减慢,转变的不完 全行塑性性增变大形,加C曲速线贝右氏移体转;变在,BSC点曲低线温左亚移稳。的奥氏体区进
对马氏体转变来说,①若在Ms以上某一温度范围内经 塑性变形会促进奥氏体在该温度下向马氏体转变,使Ms 升内高的,某产一生温应度变进诱行发塑马性氏变体形。也②会若促在进奥M氏s~体M在f温该度温范度围下 向马氏体转变。③若在Md以上某一温度范围内经塑性变 形不会产生应变诱发马氏体
珠光体转变的鼻尖离纵轴远; (d) 表示形成了二组独立的C曲线。
二、 影响过冷奥氏体C曲线形状的因素
• A的成分:C和合金元素 • 奥氏体状态:奥氏体晶粒大小的影响、
加热温度和保温时间、原始组织 • 应力 • 塑性变形
(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。
素溶入奥氏体中,会引起:
A1
向右移
Ms 向 下 移
A1
Ms 含Cr合金钢
(1)对珠光体转变 除Co、Al以外,大多数合金元素是延缓P转变。 合金元素对P转变动力学影响的原因:合金元素的自扩散、
对碳的扩散、改变了A→F转变速度、改变了临界点、对奥氏 体/F界面的拖拽作用。在这些合金元素中Mo的影响最为强烈 ,W为Mo的影响一半,Cr、Mn、Ni明显提高过冷A的稳定 性,Si、Al稍有提高过冷A体的稳定性,Co减小过冷A的稳定 性。 (2)对马氏体转变
除Co、Al以外,大多数合金元素使Ms 、Mf下降 的强化度学。成分对Ms点的影响的原因:改变了T0;改变了奥氏体 (3)对贝氏体转变
除Co、Al以外,大多数合金元素是延缓B转变。 原因:合金元素溶入A后,增大其稳定性,从而使C曲线右移。 合金元素对B转变动力学影响的原因:合金元素影响碳在A和F 中度扩下散的;相改间变自了由能A→差F,转影变响速驱度动;力改。变强了碳BS化点物;形影成响元在素一减定缓温B 转总变之速,C度o、。Al可促进冷却转变,其他合金元素大多阻碍转变
(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。
③碳对C曲线的影响不如Me。
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。
(2)对贝氏体转变 贝氏体长大速度是受碳扩散控制(碳在铁素体内的脱溶)。这
是由于贝氏体转变时领先相为铁素体,随奥氏体中碳含量的增加 ,获得铁素体晶核几率下降。含碳量增加时,转变时需扩散的原 子量增加,贝氏体转变之前铁素体转变速度下降,贝氏体转变也 减慢,C曲线右移。
(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
TTT- Temperature Time Transformation
IT-Isothermal Transformation
一、过冷A等温转变动力学图的基本形式
(一)共析钢的C曲线分析
1.线、区的意义
线:纵坐标为温度,横坐
标M ,转S为线变时,终间M了,f线线临,。界转点变A开1 线始
, 线
过区冷:AA区1 以,上过为冷稳A 等定温A 区转
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。
非共wenku.baidu.com钢和共析钢的TTT图比较
原因:
• 在相同条件下,随亚共析钢中碳含量增加,获得铁素体 晶核几率下降,铁素体长大时需扩散去的碳量增大,扩散 的距离增大,先共析铁素体析出的孕育期增长,铁素体析 出速度下降;一般认为铁素体析出有利与珠光体转变,而 珠光体的析出在铁素体之后,铁素体析出速度减慢,珠光 体的析出速度也减慢,C曲线向右移动。
(1)高温时,过冷度小,驱动力△Gv小,扩散系数D大, 原子扩散能力大,以驱动力△Gv影响为主。
(2)低温时,过冷度大,驱动力△Gv大,扩散系数D小, 原子扩散能力小,以扩散系数D影响为主。
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。
(四)应力 在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力,促进奥氏体
分解,珠光体转变和贝氏体转变加快,C曲线左移,Ms升 高。
在奥氏体状态下施加多向压应力,减慢奥氏体分解,珠 光体转变和贝氏体转变减慢,C曲线右移,Ms下降。
综上所述,过冷奥氏体等温转变曲线的形状和位置受上 述多种因素的影响,因此在使用时必须注意其标明的试验 条件,包括钢的成分(包括微量元素)、奥氏体化条件、 外界条件等。
过共析钢的TTT曲线
ACM
Fe3CⅡ A
A1 P + Fe3CⅡ S + Fe3CⅡ
T
B
M + A残
1
10
102
103
104 时间(s)
(三)合金钢的过冷A 等温转变曲线 合金钢的过冷A 等温转变曲线由于受碳和合金元素
的影响,图形比较复杂。 常见的C曲线有四种形状: (a) 表示A→P和A→B转变线重叠; (b) 表示转变终了线出现的二个鼻子; (c) 表示转变终了线分开,
三、 C曲线的应用
1.等温淬火 将加热到淬火温度的零件淬入350℃至MS点之间的恒温槽 中,长时间等温,可得到下贝氏体;
2.等温退火 用于合金钢锻、铸件,以消除冷却时形成的巨大应力。操
作时将零件加热到完全退火的高温区域,再冷却到A→P区 域等温,使发生P转变。
3.形变热处理 形变热处理将合金钢加热到两条C曲线中间的A稳定区域
103
104 时间(s)
说明:在中部区域P转变区和B转变区可能重叠,得到P和B的混合组 织;在下部区域M转变和B转变可能重叠,得到M和B的混合组织;
3.共析钢的过冷奥氏体等温转变动力学图为何呈“C”字形 ?
过冷奥氏体等温转变速度受两个主要因素:新相与母相间 的自由能差△Gv和原子的扩散系数D。这两个因素作用是矛 盾的。
。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
合金元素对C曲线影响可分为两大类:
(1)非(或弱)碳化物形成元素:主要有Co、Ni、Mn、Cu、Si、B 等。这类元素 除Co外使C曲线右移,但对C曲线的形状影响不大。
(2)碳化物形成元素:主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等。这类元 素溶入奥氏体,从而使C曲线右移,且改变C曲线的形状和位置,使珠光 体转变的C曲线移向高温、贝氏体转变的C曲线移向低温,从而C曲线分 离成上下两部分,呈现双C曲线的特征。
合金元素的影响: 除Co、Al (>2.5% ) 外,所有合金元
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