第6章 钢的过冷奥氏体转变图
过冷奥氏体等温冷却转变曲线
过冷奥氏体等温冷却转变曲线概述●冷却是钢热处理时的最关键工序，冷却工艺不同可造成钢的热处理组织和性能有巨大差异，合理制订热处理工艺需要准确的理论依据。
●奥氏体的等温冷却转变曲线是冷却工艺的理论依据。
●实验研究建立奥氏体的等温冷却转变曲线的方法是本学科典型的研究方法之一。
内容1.引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析重点难点1.引言2.过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立•3.过冷奥氏体等温冷却转变曲线分析目标掌握建立过冷奥氏体等温冷却曲线图的实验方法；掌握过冷奥氏体转变中的相变驱动力及原子扩理解热处理工艺的全过程及关键；能利用过冷奥氏体等温转变曲线分析钢在热处理过程中的各种组织变化。
初步形成实验研究解决具体问题的思维模式，具备一定的实验设计能力。
知识目标能力目标素质目标学情分析●授课对象为大学二年级第一学期或二年级第二学期的工科专业学生。
●学生对奥氏体在温度变化过程中的转变的认识往往还停留在铁碳相图这一阶段。
同时实验条件的不足使得用实验方法建立过冷奥氏体等温冷却转变曲线只能通过课堂讲授来理解，这对课程学习均产生不利影响。
设计●主要采用讲授法教学，合理引导学生兴趣，提高课堂教学效率，采用线图、表格、金相照片等多种总结手段对比、归纳进行教学。
●精心设计课堂引言，动学生积极性，交代清楚本课堂要讲授和讨论的问题。
●注意讲授法和其他多种教学方法的有机结合。
过冷奥氏体的等温冷却转变曲线热处理的三个步骤：-Step1.加热-Step2.保温-Step3.冷却图1-1 两种不同的热处理工艺-1.连续冷却转变-2.等温冷却转变-Step1.加热到高于A1的某个温度。
-Step2.在高于A1的某个温度长时间保温。
-Step3.以不同的冷却速度和方式冷却，其目的为获得不同的组织，使得钢具有不同的性能。
-Step1+Step2=奥氏体化-Step3 则是热处理的关键步骤1. 引言奥氏体转变为珠光体？Step1+Step2=奥氏体化获得微观组织: 均匀、稳定的奥氏体组织Step3.当温度降低到低于723℃时:1.稳定奥氏体→ 不稳定奥氏体2.然后，不稳定奥氏体→?(unknow)2.1. ?=珠光体可以！这从相图中也可以直接看出2.2. ?=暂时未知图1-2. 简化铁碳合金相图●等温热处理试验◆共析钢等温热处理实验步骤：Step1.加热；Step2.保温；Step3.淬火；Step4.盐浴保温；Step5.淬火；2134562. 过冷奥氏体等温冷却转变曲线的建立◆步骤Step1.加热Step2.保温Step3.淬火Step4.盐浴Step5.淬火Step6.观察微观组织◆目的1+2.奥氏体化，获得均匀稳定的奥氏体组织；3.迅速降温至低于A1线的某个温度；4.在3步所给定的温度下盐浴保温；5.淬火以保留4步所获得的热处理微观组织；6.观察区分第5步所获得5506502s5s10s30s40s过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体+珠光体过冷奥氏体+珠光体珠光体过冷奥氏体过冷奥氏体+托氏体过冷奥氏体+托氏体托氏体在不同温度下保温将获得不同的组织；如图，从上至下依次为：珠光体（P）；索氏体（S）；托氏体（T）；上贝氏体（B上）；下贝氏体（B下）；马氏体（M）；过冷奥氏体等温冷却转变曲线每一种组织在不同的温度下都有转变的开始和终了点，将开始点和终了点依次相连就得到了过冷奥氏体等温冷却转变曲线。
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
第六章第三节钢在冷却时的转变_工程材料
§6-3 钢在冷却时的转变一、过冷奥氏体等温冷却转变曲线1、过冷奥氏体等温冷却转变曲线建立以共析钢为例：取尺寸相同的T8钢试样，A化后，迅速冷却到A1以下不同温度保温，进行等温转变，测出转变的开始点与转变结束点。
将开始点与结束点分别连接起来，就得到奥氏体等温转变曲线。
该曲线称为TTT图（Time Temperature TransformationDiagram）或C曲线。
2、孕育期：转变开始线与纵坐标轴之间的距离。
孕育期越短，过冷奥氏体越不稳定，转变越快。
孕育期最短处称为鼻温3、影响C曲线的因素A的成分越均匀，晶粒越粗，其稳定性越高，C曲线右移；A含碳量越高，稳定性越高，C曲线右移，共析钢C曲线最靠右；合金元素，除Co外所有合金元素均使C曲线右移，并使C曲线改变形状。
二、共析钢过冷奥氏体的转变产物及性能、珠光体型转变（P）转变温度：A1～鼻温（550℃）之间（高温转变）转变规律：是通过碳、铁的扩散完成转变。
铁原子重新排列由fcc bcc,碳从铁中扩散出，形成转变产物：珠光体型组织铁素体和渗碳体的机械混合物产物形态：渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上，转变温度越低，层间距越小。
珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、索氏体(S)和屈氏体(T)珠光体3800×索氏体8000×屈氏体8000×2、贝氏体型转变（B）转变温度：鼻温（550℃）～Ms之间（中温转变）转变规律：半扩散型转变，铁原子不扩散，只能做微小的位置调整，由fcc→bcc。
碳原子有一定扩散能力，部分碳原子从铁中扩散出来，形成碳化物。
转变产物：贝氏体型组织，渗碳体分布在过饱和的铁素体基体上的两相混合物。
上贝氏体（B上）：550℃～350℃之间形成形态：呈羽毛状, 小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。
光学显微照片1300×电子显微照片5000×上贝氏体性能：铁素体片较宽，塑性变形抗力较低；渗碳体分布在铁素体片之间，容易引起脆断，因此强度和韧性都较差。
第六章 钢的热处理
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
过冷奥氏体转变图
等温转变图TTT 图，C 曲线。
连续转变图CCT 图。
过冷奥氏体转变图是对钢材进行热处理（确定冷却速率）的重要依据。
过冷奥氏体两种转变图0时间温度加热保温连续冷却临界温度等温冷却1. 等温转变图：概貌表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下，在各不同温度下的保温过程中，其转变量与转变时间的关系曲线图，也称TTT曲线，因为其形状象字母C，所以又称C 曲线。
共析钢的C曲线两条C 型曲线中，左边的一条与M s共析钢的C 曲线1. 等温转变图：过冷奥氏体转变开始线线为过冷奥氏体转变开始线。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）右边的一条C 型曲线与M f 线为过冷奥氏体转变终了线。
1. 等温转变图：过冷奥氏体转变终了线共析钢的C 曲线1. 等温转变图：过冷奥氏体区A1~M s间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。
共析钢的C曲线1. 等温转变图：转变产物区共析钢的C曲线转变终了线以右及Mf线以下为转变产物区。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）转变开始线与终了线之间及Ms线与M线之间为转变区。
f共析钢的C曲线鼻尖转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期，孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。
孕育期最短处称为C曲线的“鼻尖”。
对于碳钢，“鼻尖”处的温度为550℃。
共析钢的C曲线过冷奥氏体的稳定性（C 曲线左右位置）取决于相变驱动力和扩散这两个因素。
在“鼻尖”以上，过冷度越小，相变驱动力也越小；在“鼻尖”以下，温度越低，虽然相变驱动力增加，但原子扩散越困难，后者是相变的控制因素，因而使得孕育期延长，奥氏体稳定性增加。
1. 等温转变图：存在鼻尖的原因共析钢的C 曲线鼻尖此处的孕育期主要受相变驱动力控制此处的孕育期主要受原子扩散控制（1）含碳量的影响共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。
由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都使C曲线左移。
而Ms 与Mf点则随含碳量增加而下降。
1. 等温转变图：影响C曲线因素亚共析钢、共析钢、过共析钢的C 曲线比较注意在下图中，与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部还各多一条先共析相的析出线。
钢的过冷奥氏体转变图 (2)优秀课件
珠光体转变的开始线。Why？ 渗碳体没有磁性
6
其它方法
4.热分析法：利用钢相变时的热效应。 优点—适用于潜热大、转变速率快的过程，如熔化、凝固、
M相变 缺点—不适用潜热小、转变速率慢的过程，如大部分扩散
型固态相变 5.电阻法:利用相变时源自阻值的变化 优点—测量时间短，需要试样少； 缺点：精度不高
➢ 在实际热处理中，不仅仅是在等温过程中有相转变的发生， 在冷却过程中同样存在着相变过程并且对材料的性能有着 重大的影响。因此，很多热处理工艺都是在连续冷却条件 下进行的，如淬火、正火、退火等。
➢ 连 续 冷 却 转 变 图 通常 称 为 CCT图 （ Continuous Cooling Transformation)
3
金相法
步骤： ① 制备试样：φ10-15mm，厚1.5-2mm，具有相同的原始组
织（可通过退火或正火获得）。 ② 奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化，要求
奥氏体的化学成分均匀一致。 ③ 等温转变：将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等温浴
炉中保温一系列时间。 ④ 淬火：将保温后的试样迅速取出淬入盐水中。 ⑤ 绘图：测出给定温度、时间下的转变产物类型、转变产物
1）钴的影响：溶入A中，使C曲线左移。
2）Ni的影响：C曲线右移 3）Mn的影响：C曲线右移
Mn的作用大于Ni
4）Cr的作用：①C曲线右移，对B的推迟作用大于对P的推迟作用；
②C曲线分离，3% Cr，完全分离。
5）Mo和W的影响：推迟P转变，对B转变影响不大。
6）B的影响：微量，过冷奥氏体的稳定性
18
15
四 影响奥氏体等温转变图的因素
第六章_过冷奥氏体转变图
C 曲线
2
孕育期
Incubation Period
转变开始线与纵坐标轴 之间的距离，表示在各 不同温度下过冷奥氏体 等温分解所需的准备时 间。 鼻 子 ----C 曲 线 上 转 变开始线的突出部，孕 育期最短的部位。
孕育期
转变开始
转变终了
鼻子
图6-1
从S曲线(a)到C曲线(b)
3
C 曲线的测定方法
8
图6-4
合金元素对C曲线位置及形状的影响
9
2. 过冷奥氏体连续冷却转变图 2.1过冷奥氏体连续冷却转变图的建立
CCT 曲线
Continuous Cooling Transformation 一般采用快速膨胀仪测定。
10
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。
曲线转变开始线相交时(温度为Tn )，IP<1， 转变未开始。只有进一步冷却到更低温度 Tn’，并满足
IP(Tn' ) 1
' Tn
A1
dT 1 Z (T )
时，转变
才开始，这就是CCT曲线位于C曲线右下方
的原因。
22
在临界冷却速度 VC 下，从 A1 点 冷却到珠光体转变中止线温度 TR’ 时，IP = 1。
i
1 dT A1 Z (T )
Tn
(6 2)
dT 1 d 式中为冷却速度 , d dT 若冷却速度不变，则 (6 2)式可写成： 1 Tn dT IP(Tn ) (6 3) A 1 Z (T )
20
21
这就是说，冷却速度为 α 的冷却曲线与 C
Zi
过冷奥氏体转变曲线图
3）加热条件的影响
加热条件主要指加热温度和保温时间。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，成分越均匀。同时，加热温度的提高 也有利于先析出相及其他难熔质点的熔化。所有这些因素都将提高奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。
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1.2 过冷奥氏体连续冷却转变
实际中多数热处理工艺应用的是连续冷却转变， 即过冷奥氏体是在不断的降温过程中发生转变的， 这就需要研究过冷奥氏体的连续冷却转变规律。
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过冷奥氏体连续冷却转变曲线
如图4-16所示为共析钢的连续冷却转变曲线，又 称CCT曲线（Continuous Cooling Transformation）。 它反映了过冷奥氏体的冷却状况与组织结构之间的关 系，是研究钢在冷却转变时组织转变的理论基础，也 是选择热处理冷却工艺的重要依据。
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图4-16 共析钢连续冷却转变曲线示意图
图4-16中的Ps线为过冷奥氏体转变为珠光体的开始线，Pf 线 为转变终了线，两线之间为转变过渡区。 KK ' 线为转变的中止线， 当冷却曲线碰到此线时，过冷奥氏体便中止向珠光体型组织转变， 剩余的奥氏体将被过冷到 Ms点以下转变为马氏体。Vk是与Ps线相 切的冷却速度，它是钢在淬火时可抑制非马氏体组织转变的最小 冷却速度，称为淬火冷却速度或上临界冷却速度。Vk' 是获得全部 珠光体组织的最大冷却速度，称为下临界冷却速度。
2）合金元素的影响
除Co，Al以外，所有的合金元素溶于奥氏体后都会提高过冷奥氏体 的稳定性，使C曲线右移。其中，非碳化物形成元素（如Ni，Si，Cu等） 只改变C曲线的位置，不改变其形状。碳化物形成元素（如Cr，Mo，V等） 可同时改变C曲线的位置和形状。必须指出，碳化物形成元素必须溶于奥 氏体中才能提高过冷奥氏体的稳定性，否则作用相反。
奥氏体等温转变完整版.ppt
体为一束束的细条 组织。
演示课件
光镜下 电镜下
每束内条与条之间尺 SEM
寸大致相同并呈平行
排列，一个奥氏体晶
粒内可形成几个取向
不同的马氏体束。
TEM
在电镜下，板条内的
亚结构主要是高密度
过冷奥氏体的等温冷却转变
冷却方式决定钢的组织和性能，是热处 理极为重要的工序。实际生产中常采用等温 冷却和连续冷却两种冷却方式。
过冷奥氏体：处于临界点A1以下的奥氏体， 是非稳定组织，迟早要发生转变。现以共析 钢为例说明奥氏体的等温冷却转变。
演示课件
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变 两种。
演示课件
马氏体组织
马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.
演示课件
2）马氏体的形态 马氏体的形态分板
条和针状两类。 a. 板条马氏体 立体形态为细长的
下贝氏体转变
贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而
铁原子不扩散。
演示课件
下贝氏体： 形成温度为350℃-Ms。 在光镜下呈竹叶状。
光镜下
在电镜下为细片状碳 化物分布于铁素体针 内，并与铁素体针长 轴方向呈55-60º角。
电镜下
演示课件
上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较
上贝氏体转变过程
演示课件
上贝氏体: 在光镜下呈羽毛
状. 在电镜下为不连
续棒状的渗碳体
分布于自奥氏体
晶界向晶内平行
生长的铁素体条
热处理工程基础第六章钢的过冷奥氏体转变图
A: 奥氏体
钢的过冷奥氏体转变图
P: 珠光体 B: 贝氏体
扩散型相变 （C曲线）
2300C
M: 马氏体
非扩散型相变
（直线型）
第一节 过冷奥氏体等温转变图
一、过冷奥氏体等温转变图的建立 过冷 A 等温转变：将 A 迅速冷到临界温度以下某
一温度，等温所发生的相变。 过冷 A 等温转变图：综合反映过冷 A 在不同过冷 度下的等温转变过程：开始和终了时间、产物类型 及转变量与温度和时间的关系等。常呈“C”形，又
不同温度下等温转变开始、转变一定量的时间、 终了时间，绘制在温度 — 时间半对数坐标系中 → 不同 温度下相同意义的点分别连接成曲线，最终形成过冷 奥 氏 体 等 温 转 变 图 （ Temperature-TimeTransformation Diagram) ABCD ：不同温度下转变开始（通常取转变量为 2%左右）时间， EFGH：转变50%的时间 JK、LM：转变100%（常为98%左右）的时间。
图6-12 只有碳化物析出的C曲线
影响奥氏体等温图的因素
1. 合金元素的影响 一种是使曲线右移；另一种是使珠光体与贝 氏体的曲线分开。其规律是： • 除 Co 之外溶入奥氏体的合金元素均使 C 曲 线右移； • 溶入奥氏体中的碳化物形成元素往往使C曲 线形状变化，出现两条曲线； • Mo与W的影响，它们使珠光体的转变曲线 大大右移，但是对贝氏体的曲线右移的不多。 • 微量B足以使F和P转变显著推迟。
2. C 曲线形状除与钢的化学成分有关外， 还与热处理规程有关： (1). 细化A晶粒，加速过冷A→P转变。 (2). 原始组织越细，奥氏体易均匀，A稳定 性高，C曲线右移。 (3). 原始组织相同时，提高A化温度、延长 时间，促使碳化物溶解、成分均匀和 A 晶粒长 大，C曲线右移。 3. A在高温或低温变形会显著影响P转变动 力学。形变量越大，P转变孕育期越短，使C曲 线左移。
过冷奥氏体等温转变图
6、不论P转变，还是B转变的连续冷却转变曲线， 都只有相当于C曲线的上半部分。
7、连续冷却时，在一定的冷却条件下，A在高温区 的转变不能完成，余下的A则在中温区及低温的M转变 区继续转变，最终得到混合组织。由于在高温和中温区 的转变，会改变余下A的C含量，从而使Ms发生相应的 变化。
2、等温淬火：获得下贝氏体。
3、退火和等温退火：珠光体转变。
4、形变热处理 ：将形变强化和热处理强化结合。
（二）、CCT图的应用 1、预计热处理后的组织和硬度 2、选择冷却规范、确定淬火介质
试样：φ10~15mm，厚1.5~2mm，具有相同的原始组 织（可通过退火或正火获得）。
奥氏体化：所有试样均在相同条件下进行奥氏体化， 要求奥氏体的化学成分均匀一致。
等温转变：将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等 温浴炉中保温一系列时间。
淬火：将保温后的试样迅速取出淬入盐水中。
绘图：测出给定温度、时间下的转变产物类型、转变 产物的百分数，并将结果绘制成曲线。
VC ( A1 TR ) / ZR
注意：只适用于VC决定抑 制P转变的临界冷却速度 的情况。
考 虑 到 CCT 图 位 于 TTT 图 的 右 下 方 ， 将 上 式 修正，即得到近似的VC：
VC
Vc 1.5
A1 TR 1.5Z R
四、奥氏体图的应用 （一）TTT图的应用 1、分级淬火：表面和心部温度一致。
（2）具有双C字形曲线，两 个鼻子在时间轴上相近，在温 度轴上不同，P与B部分重叠， 如37CrSi具有这样的C曲线。
（3）、具有双C字形曲线，两个鼻子在时间和温度轴上 都不相同，P与B部分重叠。
第6章_过冷奥氏体转变图
3. 奥氏体状态的影响
① 奥氏体的晶粒度：主要 影响先共析转变、珠光体 转变和贝氏体转变。晶粒 越小，C曲线左移，即转 变越快。对马氏体转变而 言，晶粒越粗大，Ms点越 高。
3. 奥氏体状态的影响
② 奥氏体均匀性：奥氏体 成分越不均匀，先共析转 变和珠光体转变加快，部 分C曲线左移；贝氏体转 变时间延长，转变终了线 右移； Ms点升高，Mf点 降低。
图6-5 Ni对C曲线的影响
2. 合金元素的影响
⑵ 碳化物形成元素
主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这类元素如溶入奥氏 体中也将不同程度地降低珠光体转变和贝氏体转变的速 度；同时还使珠光体转变C曲线移向高温和贝氏体转变C 曲线移向低温。 当钢中这类元素含量较高时，将使上述两种转变的C 曲线彼此分离，使IT图出现双C曲线的特征。这样，在 珠光体转变与贝氏体转变温度范围之间就出现了一个过 冷奥氏体的高度稳定区。
过冷奥氏体在不同温度范围内的转变产物 A1~550℃ P转变区 550℃ ~ Ms B转变区 Ms~ Mf M转变区 M转变区： A分解为过饱和碳的α-Fe固溶体，即马氏体。 残余奥氏体 高温 中温 低温
珠光体组织
下贝氏体组织
马氏体组织
6.1.2 IT图的影响因素
1.含碳量的影响 2.合金元素的影响 3.奥氏体状态的影响 4.外加应力与塑性变形的影响
转变产物： 在两个“C”曲线相重叠 的区域内等温时可以得到珠 光体和贝氏体混合组织。 在珠光体区内，随着等温 温度的下降，珠光体片层间 距减小，珠光体组织变细。 在贝氏体区较高温度等温, 获得上贝氏体；在较低温度 区等温，获得下贝氏体。
图6-1 过冷奥氏体等温转变图的建立 (a) 不同温度下的等温转变动力学曲线； (b) 过冷奥氏体等温转变图
第六章 钢的奥氏体转变图
●亚共析钢和过共析钢的 C曲线（图 4）
图4 亚共析钢、共析钢及过共析钢的C曲线比较
四. IT图的应用 1.是制定钢材热处理工艺规范的基本依据之一：
①大致估计出工件在某种冷却介质中冷却得到的组织； ②制定等温淬火和分散淬火的工艺； ③估计钢接受淬火的能力。 2 实际热处理中采用连续冷却，其转变规律与等温冷却有 相当大的差异。 因此，IT图只能对连续冷却的热处理工艺提供定性数据， 它的直接应用受到很大的限制。
Fe、C原子扩散速度的制约。
2）过冷A在不同温度范围内的转变产物各不相同 从图6-1可见有三个相变区域: P相变区、B相变区和M
相变区。以T8钢为例，同温度的转变产物如图 2所示：
图2 T8钢 过冷 奥氏 体等 温转 变图
①P转变区域（高温转变） 从A1～550℃范围内，A等温分解为片状F＋片状
五.过冷奥氏体连续转变图
IT图的主要反映了过冷A等温转变的规律，主要用于
研究相变机理、
组织形态等。在一般热处理生产中，多为连续冷却，
所以难以直接应用，CCT图（连续转变图，Continuous、
Cooling、Fransformation）能比较接近实际热处理冷却
条件，应用更方便有效。
（一）共析碳钢的连续冷却转变图 (图6)
图1 共析碳钢IT 曲线测试示意图
图1 共析碳钢IT 图
二、过冷A等温转变图的基本形式
1. 结构: 1）A1是临界点； 2）转变开始线左方是过冷 A区； 3）转变结束线右方是转变结束区（ P或B）； 4）两线之间是转变过渡区：
A→P转变的 A＋P区； A→B转变的 A＋B区。
5）水平线 Ms为马氏体转变开始温度， 其下方为马氏体转变区。这是一幅比 较简单的过冷 A等温转变图。
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曲线1～5 Mo含量增加
图6.10 Mo对共析钢IT图的影响
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图6.11 合金元素对IT图的影响
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2. 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
3. 塑性变形
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。
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6.1.4 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。
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图6.16 金相－硬度法 测定CT图的原理
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通过观察金相组织和测量硬度，确定过 冷奥氏体转变的开始点和终了点温度。
再取另一些不同冷速的试样重复上述操 作，即可求得在各种规定冷却速度下的 转变开始点、某一定转变量的点以及转 变终了点。 把各种相同物理意义的点连接起来，就 可得到CT图。
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。
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原因：由于中温形变时将 原因：由于高温形变时将 在奥氏体中形成大量位错 无论在高温(指奥氏体稳定区)还是低温(指奥 在奥氏体晶粒中产生多边 而促进碳原子扩散，加之 氏体亚稳定区)下对奥氏体进行塑性形变，由 化亚结构，这在一定程度 奥氏体中一定的应力状态 于形变可促使碳和铁原子的扩散，因而将加 上破坏了晶粒取向的延续 有利于贝氏体的形核，从 性，使贝氏体转变时铁素 速珠光体的转变，使形成珠光体的孕育期缩 而加速了转变过程。 体的共格成长受到阻碍而 短； 减慢转变过程。 对贝氏体转变的影响表现为高温(奥氏体稳定
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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。
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图6.9 Cr对中、高碳钢IT图的影响 (a) 含0.5%C (b)含1.0%C
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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。
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图6.18 端淬法测定CT图的原理
(b) CT图的建立
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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
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图6.2 试样的处理方法
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共析钢A过冷等温冷却转变动力学曲线
图6.3
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优点：较准确地测出转变的开始点和终了点， 并能直接观察到转变产物的组织形态、分布 状况及其数量。 缺点：所得结果不连续，且要制作大量金相 试片，费时而麻烦。
（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。
第六章 钢的过冷奥氏体转变图
钢的过冷奥氏体转变动力学图就 是研究某一成分的钢的过冷奥氏体转 变产物与温度、时间的关系及其变化 规律。
6.1 IT（TTT）图(C曲线)(等温冷却)
6.1.1 C曲线的建立
转变开始线
A →P P
转变终了线
A 过冷
A →B
B M
图6.1 共析钢等温转变C曲线
2
（1）金相法
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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。 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。
图6.8 Mn对高碳钢IT图的影响
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(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。当钢中合金元素含量较高 时，将出现双C曲线的特征。
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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。
(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。
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图6.13 IT图的基本类型
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(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。
(b) 转变终了线
13
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。 图6.7 Ni对中、高碳钢IT图的影响 (a) 含0.56%C
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(b)含1.0%C
14
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。
连续冷却过共 析钢中不会出 现贝氏体！
8 7 6 11 9 10
5
4
3
2 1
Fe3C+P
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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。
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。
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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。
图6.6 Co对高碳钢IT图的影响
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(a) 转变开始线
图6.14 IT图的基本类型
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6.2 CT（CCT）图(连续冷却)
6.2.1 CT图的建立 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。
转变结束
冷却收缩
转变过程 孕育期 转变开始
图6.4 等温转变时膨胀－时间曲线
6
优点：测量时间短，需要试样少，易于确定在各
转变量下所需的时间，能测出过共析钢的先共析 产物的析出线。
缺点：当膨胀曲线变化较平缓时，转折点不易精
确测出。
（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。
F+P M F+P＋B＋M
Ms线右端下降，这是 由于先共析铁素体的析 图6.19 0.3%C亚共析钢的CT图 出和贝氏体的转变使周 围奥氏体富碳所致。 上一页 下一页 34
五个区 过共析钢 (1.03%) 三种转变 ↓ A→Fe3C A→P，A→M 曲线1-8 →Fe3C+P 曲线9 →P伪 曲线10 →P伪+M+Ar 曲线11 →M+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。
素体或先共析渗碳体的量逐渐减少。
当过冷度达到一定程度后，先共析相不再析出，
过网状和魏氏组织形态；
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6.1.4. 影响C曲线的因素
1. 合金元素
(1) 非(或弱)碳化物形成元素(如Co、 Ni、Mn、S、Cu、B)
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。
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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。
(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。 图6.12 IT图的基本类型