钢在热处理冷却时的组织转变

钢在热处理冷却时的组织转变

相图只适用于缓慢冷却，而实际热处理则是以一定的冷却速度来进行的，所以出现C曲线。

一、A冷却C曲线转变温度与转变时间之间关系的曲线。

1. 等温冷却C曲线将钢急冷到临界温度以下某一温度，在此温度等温转变，在冷却过程中测绘出过冷A 等温转变图。

2.连续冷却C曲线将钢在连续冷却的条件下转变，此时测绘出的冷却

二、等温冷却C曲线

过冷A等温转变图可综合反映过冷A在不同过冷度下的等温转变过程，转变开始和终了时间，转变产物类型以及转变量与温度和时间的关系等，由于等温转变图通常呈“C”形状，所以也称C曲线，另外还称TTT 图，现以共析钢为例来说明TTT图的建立.

1.相图的建立

① 把钢材制成Φ10×1.5mm的圆片试样,分成若干组

② 取一组试样,在盐炉内加热使之A化.

③ 将A化后的试样快速投入 A1 以下某一温度的浴炉中进行等温转变

④ 每隔一定时间取出一个试样急速淬入水中,而后将各试样取出制样,进行组织观察.当在显微镜下观察发现某一试样刚出现灰黑色产物时,所对应的等温时间就是A开始转变时间,到某一试样未有M出现时，所对应的时间为转变终了时间。

共析碳钢等温转变图（C曲线）

将其余各组试样，用上述方法,分别测出不同等温条件下A转变开始和终了时间,最后将所有转变开始时间点和终了时间点标在温度、时间(对数)坐标上,并分别连接起来,即得C曲线.

2. 图形分析

3. 等T转变特点

① 过冷到A1以下的A处于不稳定状态,但不立即转变,而要经过一段时间才开始转变,称为孕育期。孕育期越长,过冷A越稳定,反之,则越不稳定。

② 鼻点:550℃ 最不稳定,转变速度最快

③ C形状原因过冷度和原子扩散为两个制约因素

在A1~ 550℃区间,随过冷度增大,原子扩散较快,转变速度较快。

550℃以下,随过冷度增大,原子扩散速度越来越慢,因而转变速度减慢。

4. 相变特点

① 高温转变-- P转变(Ar1~ 550)

A→F+Fe3C(片层相间平行排列的机械混合物)

温度A相变层片间距HRCAr1~600℃A→P0.4mm20650℃~600℃A→S0.4~0.230600℃~550℃A→T0.240

② 中温转变—贝氏体转变( 550℃~240℃ )

A→ B (F+Fe3C),其中F具有一定过饱和度

A→ B上(550℃~350℃ ）羽毛状

Fe3C以较粗大片状分布在较宽的F片之间,易发生脆断 ,HRC=45 。

A→ B下(350℃~240℃ ）针状

强韧性好, Fe3C细小,均匀分布在过饱和F针内

③ 低温转变---- M转变(C在α--Fe中过饱和固溶体)

MS → 240℃ MS HRC= 62 ~ 65 。

5. 亚共析钢和过共析钢的TTT曲线

① 图形分析(与共析钢图形一样)

亚共析钢有先析出F线

过共析钢有先析出Fe3C线

40钢过冷,F析出受抑制,P型↑ ,所以不能用显微分析判断钢种。

6. 影响C曲线形状和位置的因素

① 碳钢 a. C%↑ 亚共析钢,C曲线右移

过共析钢,C曲线左移

共析钢,C曲线最右

C曲线位置表示A稳定性,C曲线越靠右,A越稳定。

b. C%↑，MS↓、Mf↓,C曲线下移

② 合金钢

a. A中含Co、大于2.5%的Al,C曲线左移

其它均会使C曲线右移,A稳定性升高

还有一些Me的存在会使C形状变化,如Cr、W、Mo

b. Me 存在也会影响MS、Mf点

③ 加热因素t ℃↑、τ↑, C曲线右移,A越稳定,且晶粒粗化。

三、连续冷却转变C曲线( CCT图)

1. 无B转变,因冷却速度快,无孕育期

2. 图形特点:与TTT基本一致,位置稍偏右下

3. 连续冷却A转变特点:

① 晶粒粗细不等,组织为混合组织

② 临界冷却温度:获得完全M组织的最小冷却速度,或与转变开始线相切的冷却速度。

由于生产中连续冷却曲线不易获得,所以通常将冷却速度线叠加到等温转变C曲线(TTT图)上,来大致估计冷却后获得什么组织.

以 V1冷却,相当于炉冷,转变产物为 P

以 V2冷却,相当于空冷,转变产物为 S

以 V3冷却,相当于油冷,转变产物为T+M+A´

以 V4冷却,相当于水冷,转变产物为M+A´

四、C曲线应用

1. 用来研究钢热处理后所获得的组织及机械性能,从而合理选用钢材

2. 制订合理的热处理工艺,选择等温退火,等温淬火的温度等

3. 用来估计钢的淬透性及临界冷却速度,选择适当的淬火介质

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个人认为共析钢C曲线这块儿如果多看几遍还是很好记忆的。主要要把不同的温度对应的不同的组织分清楚，基本上就可以满足要求。温度自高而下：A1-670℃，P；670-600℃，S；600-550℃，T；550-350℃，B上；350-240℃(Ms)，B下；240~ -50℃(Ms-Mf)，M。各种组织可以总的分为珠光体、贝氏体、马氏体这3大类。其中对550℃“牛鼻子处”孕育时间最短的理解需要注意时间轴，如12楼所提示的，不然你怎么看都是550℃，其对应的时间线长度都是最长的。至于亚共析钢和过共析钢，因其稳定性均比共析钢差，所以其曲线左移，从左到右分别是亚共析钢、过共析钢、共析钢。对于亚共析钢C曲线来说，对比共析钢C曲线，主要多考虑铁素体的转变(可以从其室温平衡组织珠光体+铁素体，相比于共析钢室温平衡组织珠光体，多了一相铁素体来考虑)。同理，过共析钢，主要多考虑渗碳体的残余即可。