钢的过冷奥氏体转变及热处理
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板条状马氏体（低碳钢）
4.1过冷奥氏体转变类型
片状马氏体
板条状马氏体
4.2 过冷奥氏体等温转变
冷却条件分类
• 平衡冷却－不考虑时间因素，dt/d0 • 非平衡冷却－受时间的影响 • 1.dt/d=0 等温冷却 • （TTT图或IT图） • 2.dt/d=C 连续冷却 • （CCT图或CT图） • 3.dt/d=f(t) 一般热处理 • 的冷却条件
• CCT曲线的测定比较困难 • 综合运用各种方法（膨胀法、端淬法、金相硬
度法、热分析法及磁性法）来测定CCT曲线， 其中端淬法应用较多。
4.3.1 连续转变动力学图的建立
4.3.2 过冷奥氏体CCT图特点
• 有一组冷却曲线，曲线的终端数字表示 在该冷却速度下转变产物的硬度值
• 冷却曲线和转变终了点交点处的数字为 转变产物的百分量
亚共析钢P等温转变 动力学图
过共析钢P等温转变 动力学图
4.2.2 TTT图的基本类型
普通碳素共析钢TTT图
4.2.3 影响过冷AHale Waihona Puke BaiduTTT图的因素
（1）碳含量 随着碳含量的增加，奥氏体稳定性增大，C曲
线位置向右移动。对于过共析钢，加热到Ac1以上 一定温度，随着碳含量增加，奥氏体碳含量不增加， 而未溶渗碳体增多，促进奥氏体分解，故C曲线左 移；过共析钢只有加热到Acm以上，渗碳体才完全 溶解，碳含量的增加才使C曲线右移。 对于碳钢，共析钢的过冷奥氏体最稳定，其C曲线 处于最右边的位置。
• Ms点右侧为斜线，因为P、B转变提高了 A中的碳含量，使Ms点下降。
样品和参比物同时进行升温，当样品未发生物理或 化学状态变化时，样品温度和参比物温度相同, 相 应的温差电势为0。 当样品发生物理 或化学变化而发 生放热或吸热时， 样品温度高于或 低于参比物温度 ，产生温差。
4.2.2 TTT图的基本类型
单C形
双C形，P转变滞后
双C形，B转变滞后
只有B转变
只有P转变
4.2.3 影响过冷A－TTT图的因素
（2）Me 除Co、Al外，
均使C曲线右移， 即增加了过冷A 的稳定性。
4.2.3 影响过冷A－TTT图的因素
（3）A晶粒尺寸和均匀化程度 细小晶粒有利于P形核，使P转变线左移 A均匀化程度越高，曲线右移，并使Ms点下降
（4）奥氏体塑性变形的影响 形变可使奥氏体晶粒细化（通过再结晶），或增加 亚结构（位错、孪晶、滑移带），将加速P转变
4.3 过冷奥氏体连续冷却转变
• 与等温转变规律差别较大 • 连续冷却时，在一定温度范围内进行转变，转变
往往重叠，组织不均匀 • 过冷奥氏体的连续冷却转变图-CCT图
（Continuous-Cooling-Transformation）是实际生 产中研究转变过程的重要依据
4.3.1连续转变动力学图的建立
同时塑性和韧性也较好。因此生产中常采用等温淬 火方法以获得下贝氏体组织来改善钢的机械性能， 并能减小淬火内应力及变形、开裂倾向。
4.1过冷奥氏体转变类型
上贝氏体
下贝氏体
4.1过冷奥氏体转变类型
（3）马氏体转变 • 低温转变（淬火-主要的强化手段） • 铁、碳原子均无扩散能力---无扩散型转变 • 转变机制-晶格改组 • 组织形态： 片状马氏体（高碳钢）
2、TTT图的测定方法 • 金相硬度法： • 膨胀法：利用钢在相变时发生的比容变化来测
定 • 磁性法：利用A为顺磁性，而转变产物为铁磁
性的特性 • 电阻法：利用转变产物与过冷A具有不同的电
阻率的特点
4.2.1 过冷A的TTT图
共析钢过冷奥 氏体等温转变 动力学图
4.2.1 过冷A的TTT图
TTT图的测定方法-热分析法
• 过冷A在不同的冷却条件下，最终可能转变为P、 B、M或混合组织，从而导致钢材最终性能的多样 性。
4.1过冷奥氏体转变类型
转变类型 依据转变机制和转变温度不同，过冷奥氏体转变 分为：
• 珠光体转变（高温转变） • 贝氏体转变（中温转变） • 马氏体转变（低温转变）
4.1过冷奥氏体转变类型
（1）珠光体转变 • 扩散型转变 • 钢在退火和正火时所发生的都是珠光体转变，退火
4.2.2 TTT图的基本类型
TTT图基本类型 （1）具有单一C形曲线（碳钢、含硅、镍等合金钢） （2）双C形，珠光体转变向右显著推移 （3）双C形，贝氏体转变向右推移 （4）只有贝氏体转变的C曲线 （5）只有珠光体转变的C曲线 （6）在Ms点以上整个温度区间不出现C曲线（奥氏体
钢）
4.2.2 TTT图的基本类型
第四章 钢的过冷奥氏体转变及热处理
T A1
t
主要内容
4.1 过冷奥氏体转变类型 4.2 过冷奥氏体等温转变 4.3 过冷奥氏体连续冷却转变 4.4 常规热处理方法 4.5 热处理常用设备
4.1过冷奥氏体转变类型
4.1过冷奥氏体转变类型
过冷奥氏体
• 钢加热至临界点以上，保温一定时间，将形成高 温稳定组织－A。A冷却至临界点以下，就不再是 稳定组织，一般称过冷A。
4.2.1 过冷A的TTT图
A’
P
B上 B下
Mf
奥氏体等温形成动力学图
4.2.1 过冷A的TTT图
1、TTT图及其特点
过冷A分为三个温度区： 高温区：临界点以下由高温向低温： 珠光体索氏体屈氏体 低温区：Ms点以下为M 中温区：上贝氏体下贝氏体
转变开始线，终了线 孕育期、鼻子
4.2.1 过冷A的TTT图
开裂倾向小。 ✓ 高碳钢在机加工和热处理前常要求先进行球化处理
得到粒状珠光体组织。
4.1过冷奥氏体转变类型
（2）贝氏体转变
• 中温转变（也是F和Fe3C的混合物） • 铁原子难以扩散，碳原子扩散能力下降 • 转变机制不同 • 形态：上贝氏体（350-550℃）
下贝氏体（Bs-350℃） • 与上贝氏体相比，下贝氏体具有较高的强度和硬度，
和正火既可作为预先热处理，也可作为最终热处理 （可直接交付使用）
T A1
t
4.1过冷奥氏体转变类型 γ→P（F+Fe3C）
4.1过冷奥氏体转变类型
✓ 片状珠光体的强度、硬度以及塑性均随着珠光体团 直径和片间距的减小而升高。
✓ 粒状珠光体与片状珠光体相比，在成分相同的情况
下切削，片加粒状状工珠性P和光好颗体，粒的对状强刀度具P的磨、力损硬学小度稍，性低加能热，如淬塑何火性？时较的好变，形可、
4.1过冷奥氏体转变类型
片状马氏体
板条状马氏体
4.2 过冷奥氏体等温转变
冷却条件分类
• 平衡冷却－不考虑时间因素，dt/d0 • 非平衡冷却－受时间的影响 • 1.dt/d=0 等温冷却 • （TTT图或IT图） • 2.dt/d=C 连续冷却 • （CCT图或CT图） • 3.dt/d=f(t) 一般热处理 • 的冷却条件
• CCT曲线的测定比较困难 • 综合运用各种方法（膨胀法、端淬法、金相硬
度法、热分析法及磁性法）来测定CCT曲线， 其中端淬法应用较多。
4.3.1 连续转变动力学图的建立
4.3.2 过冷奥氏体CCT图特点
• 有一组冷却曲线，曲线的终端数字表示 在该冷却速度下转变产物的硬度值
• 冷却曲线和转变终了点交点处的数字为 转变产物的百分量
亚共析钢P等温转变 动力学图
过共析钢P等温转变 动力学图
4.2.2 TTT图的基本类型
普通碳素共析钢TTT图
4.2.3 影响过冷AHale Waihona Puke BaiduTTT图的因素
（1）碳含量 随着碳含量的增加，奥氏体稳定性增大，C曲
线位置向右移动。对于过共析钢，加热到Ac1以上 一定温度，随着碳含量增加，奥氏体碳含量不增加， 而未溶渗碳体增多，促进奥氏体分解，故C曲线左 移；过共析钢只有加热到Acm以上，渗碳体才完全 溶解，碳含量的增加才使C曲线右移。 对于碳钢，共析钢的过冷奥氏体最稳定，其C曲线 处于最右边的位置。
• Ms点右侧为斜线，因为P、B转变提高了 A中的碳含量，使Ms点下降。
样品和参比物同时进行升温，当样品未发生物理或 化学状态变化时，样品温度和参比物温度相同, 相 应的温差电势为0。 当样品发生物理 或化学变化而发 生放热或吸热时， 样品温度高于或 低于参比物温度 ，产生温差。
4.2.2 TTT图的基本类型
单C形
双C形，P转变滞后
双C形，B转变滞后
只有B转变
只有P转变
4.2.3 影响过冷A－TTT图的因素
（2）Me 除Co、Al外，
均使C曲线右移， 即增加了过冷A 的稳定性。
4.2.3 影响过冷A－TTT图的因素
（3）A晶粒尺寸和均匀化程度 细小晶粒有利于P形核，使P转变线左移 A均匀化程度越高，曲线右移，并使Ms点下降
（4）奥氏体塑性变形的影响 形变可使奥氏体晶粒细化（通过再结晶），或增加 亚结构（位错、孪晶、滑移带），将加速P转变
4.3 过冷奥氏体连续冷却转变
• 与等温转变规律差别较大 • 连续冷却时，在一定温度范围内进行转变，转变
往往重叠，组织不均匀 • 过冷奥氏体的连续冷却转变图-CCT图
（Continuous-Cooling-Transformation）是实际生 产中研究转变过程的重要依据
4.3.1连续转变动力学图的建立
同时塑性和韧性也较好。因此生产中常采用等温淬 火方法以获得下贝氏体组织来改善钢的机械性能， 并能减小淬火内应力及变形、开裂倾向。
4.1过冷奥氏体转变类型
上贝氏体
下贝氏体
4.1过冷奥氏体转变类型
（3）马氏体转变 • 低温转变（淬火-主要的强化手段） • 铁、碳原子均无扩散能力---无扩散型转变 • 转变机制-晶格改组 • 组织形态： 片状马氏体（高碳钢）
2、TTT图的测定方法 • 金相硬度法： • 膨胀法：利用钢在相变时发生的比容变化来测
定 • 磁性法：利用A为顺磁性，而转变产物为铁磁
性的特性 • 电阻法：利用转变产物与过冷A具有不同的电
阻率的特点
4.2.1 过冷A的TTT图
共析钢过冷奥 氏体等温转变 动力学图
4.2.1 过冷A的TTT图
TTT图的测定方法-热分析法
• 过冷A在不同的冷却条件下，最终可能转变为P、 B、M或混合组织，从而导致钢材最终性能的多样 性。
4.1过冷奥氏体转变类型
转变类型 依据转变机制和转变温度不同，过冷奥氏体转变 分为：
• 珠光体转变（高温转变） • 贝氏体转变（中温转变） • 马氏体转变（低温转变）
4.1过冷奥氏体转变类型
（1）珠光体转变 • 扩散型转变 • 钢在退火和正火时所发生的都是珠光体转变，退火
4.2.2 TTT图的基本类型
TTT图基本类型 （1）具有单一C形曲线（碳钢、含硅、镍等合金钢） （2）双C形，珠光体转变向右显著推移 （3）双C形，贝氏体转变向右推移 （4）只有贝氏体转变的C曲线 （5）只有珠光体转变的C曲线 （6）在Ms点以上整个温度区间不出现C曲线（奥氏体
钢）
4.2.2 TTT图的基本类型
第四章 钢的过冷奥氏体转变及热处理
T A1
t
主要内容
4.1 过冷奥氏体转变类型 4.2 过冷奥氏体等温转变 4.3 过冷奥氏体连续冷却转变 4.4 常规热处理方法 4.5 热处理常用设备
4.1过冷奥氏体转变类型
4.1过冷奥氏体转变类型
过冷奥氏体
• 钢加热至临界点以上，保温一定时间，将形成高 温稳定组织－A。A冷却至临界点以下，就不再是 稳定组织，一般称过冷A。
4.2.1 过冷A的TTT图
A’
P
B上 B下
Mf
奥氏体等温形成动力学图
4.2.1 过冷A的TTT图
1、TTT图及其特点
过冷A分为三个温度区： 高温区：临界点以下由高温向低温： 珠光体索氏体屈氏体 低温区：Ms点以下为M 中温区：上贝氏体下贝氏体
转变开始线，终了线 孕育期、鼻子
4.2.1 过冷A的TTT图
开裂倾向小。 ✓ 高碳钢在机加工和热处理前常要求先进行球化处理
得到粒状珠光体组织。
4.1过冷奥氏体转变类型
（2）贝氏体转变
• 中温转变（也是F和Fe3C的混合物） • 铁原子难以扩散，碳原子扩散能力下降 • 转变机制不同 • 形态：上贝氏体（350-550℃）
下贝氏体（Bs-350℃） • 与上贝氏体相比，下贝氏体具有较高的强度和硬度，
和正火既可作为预先热处理，也可作为最终热处理 （可直接交付使用）
T A1
t
4.1过冷奥氏体转变类型 γ→P（F+Fe3C）
4.1过冷奥氏体转变类型
✓ 片状珠光体的强度、硬度以及塑性均随着珠光体团 直径和片间距的减小而升高。
✓ 粒状珠光体与片状珠光体相比，在成分相同的情况
下切削，片加粒状状工珠性P和光好颗体，粒的对状强刀度具P的磨、力损硬学小度稍，性低加能热，如淬塑何火性？时较的好变，形可、