热处理C曲线
工程材料-第3章-C曲线
路基是道路的重要组成部分，C曲线用于确定路基的填筑材料、压 实度和排水设施等，以确保路基的稳定性和耐久性。
边坡支护
在道路边坡支护设计中，C曲线用于评估边坡的稳定性，为边坡加 固和防护提供依据和建议。
05
C曲线的研究进展与展望
C曲线研究的新方法与新技术
01
实验研究
02
计算模拟
通过实验手段，对C曲线进行精确测 量和表征，包括拉伸、压缩、弯曲等 实验，以及热处理、时效等实验条件 下的C曲线变化。
C曲线的物理意义
要点一
总结词
C曲线揭示了材料的弹性、塑性和屈服等力学行为，是评估 材料性能的重要依据。
要点二
详细描述
C曲线可以反映材料在不同应力水平下的变形行为。在曲 线的弹性阶段，材料表现出弹性变形，应力与应变呈线性 关系；在塑性阶段，材料发生塑性变形，应力与应变的关 系不再是线性；当应力达到材料的屈服点时，材料开始发 生屈服，即应力不再随应变的增加而增加。这些特征对于 评估材料的力学性能和安全性具有重要意义。
比较不同材料的C曲线， 评估其相变行为和性能特 点。
分析C曲线的特征点，确 定相变温度和相变速率。
根据实验结果，探讨工程 应用中材料选择和工艺优 化的可行性。
04
C曲线的工程应用实例
桥梁工程中的应用
桥梁设计
维修加固
C曲线在桥梁设计中用于确定桥墩、 桥跨和桥面等结构的形状和尺寸，以 满足强度、刚度和稳定性等要求。
功能材料
C曲线在功能材料中也有广泛的应用，如形状记忆合金、压电陶瓷等，通过对C 曲线的控制和调节，可以实现材料的功能性转变。
C曲线未来的发展趋势与展望
01
多尺度研究
未来C曲线的研究将更加注重多尺度研究，从微观结构出发，探究C曲
共析钢TTT-CCT图分析
共析钢TTT-CCT图分析TTT曲线过冷奥⽒体等温转变曲线——TTT曲线(Time，Temperature，Transformation)过冷奥⽒体等温转变曲线可综合反映过冷奥⽒体在不同过冷度下的等温转变过程：转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。
因其形状通常像英⽂字母“C”，故俗称其为C曲线，亦称为TTT图。
C曲线中转变开始线与纵轴的距离为孕育期，标志着不同过冷度下过冷奥⽒体的稳定性，其中以550℃左右共析钢的孕育期最短，过冷奥⽒体稳定性最低，称为C曲线的“⿐尖”。
图中最上⾯⼀条⽔平虚线表⽰钢的临界点A1(723℃)，即奥⽒体与珠光体的平衡温度。
图中下⽅的⼀条⽔平线Ms(230℃)为马⽒转变开始温度，Ms以下还有⼀条⽔平线Mf(-50℃)为马⽒体转变终了温度。
A1与Ms线之间有两条C曲线，左侧⼀条为过冷奥⽒体转变开始线，右侧⼀条为过冷奥⽒体转变终了线。
A1线以上是奥⽒体稳定区。
Ms线⾄Mf线之间的区域为马⽒体转变区，过冷奥⽒体冷却⾄Ms线以下将发⽣马⽒体转变。
过冷奥⽒体转变开始线与转变终了线之间的区域为过冷奥⽒体转变区，在该区域过冷奥⽒体向珠光体或贝⽒体转变。
在转变终了线右侧的区域为过冷奥⽒体转变产物区。
A1线以下，Ms线以上以及纵坐标与过冷奥⽒体转变开始线之间的区域为过冷奥⽒体区，过冷奥⽒体在该区域内不发⽣转变，处于亚稳定状态。
在A1温度以下某⼀确定温度，过冷奥⽒体转变开始线与纵坐标之间的⽔平距离为过冷奥⽒体在该温度下的孕育期，孕育期的长短表⽰过冷奥⽒体稳定性的⾼低。
在A1以下，随等温温度降低，孕育期缩短，过冷奥⽒体转变速度增⼤，在550℃左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快。
此后，随等温温度下降，孕育期⼜不断增加，转变速度减慢。
过冷奥⽒体转变终了线与纵坐标之间的⽔平距离则表⽰在不同温度下转变完成所需要的总时间。
转变所需的总时间随等温温度的变化规律也和孕育期的变化规律相似。
共析钢过奥氏体等温转变曲线中双曲线为c曲线
一、背景介绍钢是一种重要的金属材料，其性能往往与其组织结构密切相关。
而钢的组织结构中的重要一环就是过奥氏体等温转变曲线。
在研究钢的组织结构时，我们常常需要分析过奥氏体等温转变曲线的特征，其中双曲线和C曲线是两种常见的曲线类型。
通过共析钢在等温条件下的组织演变过程，可以深刻理解钢材的性能和特性。
二、双曲线和C曲线的概念1. 双曲线双曲线是一种过奥氏体等温转变曲线的类型，它的特点是在一定温度范围内，共析组织的转变迅速，在较窄的温度范围内完成。
双曲线的存在意味着在这一温度范围内，共析组织的形成速度是非常快的，这对于钢材的性能和工艺具有重要影响。
2. C曲线C曲线也是一种过奥氏体等温转变曲线的类型，其特点是在一定温度范围内，共析组织的转变相对缓慢，需要较长的时间才能完成。
C曲线的存在表明这一温度范围内，共析组织的形成速度较慢，这也对钢材的性能和工艺具有重要影响。
三、共析钢中双曲线为C曲线的原因1. 成分比例共析钢中的成分比例是影响双曲线和C曲线的重要因素。
当共析钢中的主要合金元素或杂质元素发生变化时，有可能导致曲线类型的变化。
通常情况下，当共析钢中的元素比例发生变化时，双曲线可能转变为C曲线，或者反之。
2. 加工工艺加工工艺也是影响共析钢中双曲线和C曲线的因素之一。
不同的加工工艺可能对共析组织的形成速度产生影响，从而导致曲线类型的变化。
热处理过程中的温度、时间和冷却速度等因素都可能影响共析组织的形成速度，从而影响曲线类型。
3. 环境因素环境因素也可能导致共析钢中双曲线转变为C曲线，或者反之。
环境温度、气氛和压力等因素都可能对曲线类型产生影响。
在不同的环境条件下，共析组织的形成速度可能发生变化，从而导致曲线类型的变化。
四、共析钢中双曲线和C曲线的应用1. 材料设计在材料设计阶段，了解共析钢中双曲线和C曲线的特点和影响有助于选择合适的材料成分和加工工艺，从而达到预期的性能要求。
2. 工艺优化对于共析钢的生产工艺来说，了解双曲线和C曲线的特点和转变规律，有助于优化工艺参数，提高产品质量和生产效率。
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线“C”曲线的影响因素
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线“C”曲线的影响因素C曲线的位置和形状与奥氏体的稳定性及分解特性有关，其影响因素主要有奥氏体的成分和奥氏体形成条件。
(1)碳的质量分数 一般说来，随着奥氏体中碳质量分数的增加，奥氏体的稳定性增大，以上某一温度时，随钢中碳质量分数的增多，C曲线的位置向右移。
对于过共析钢，加热到Ac1奥氏体碳质量分数并不增高，而未溶渗碳体量增多，因为它们能作为结晶核心，促进奥氏体以上，渗碳体完全溶解时，碳质量分数分解，所以C曲线左移。
过共析钢只有在加热到Accm的增加才使C曲线右移，而在正常热处理条件下不会达到这样高的温度。
因此，在一般热处理条件下，随碳质量分数的增加，亚共析钢的C曲线右移，过共析钢的C曲线左移。
(2)合金元素 除钴外，所有合金元素的溶入均增大奥氏体的稳定性，使C曲线右移(见图3-44)，不形成碳化物的元素如硅、镍、铜等，只使C曲线的位置右移，不改变其形状；能形成碳化物的元素如铬、钼、钨、钒、钛等，因对珠光体转变和贝氏体转变推迟作用的影响程度不同，不仅使C曲线右移，而且使其形状变化，产生两个“鼻子”，整个C曲线分裂成珠光体转变和贝氏体转变两部分，其间出现一个过冷奥氏体的稳定区。
奥氏体在A1点以下处于不稳定状态，必然要发生相变。
但过冷到A1以下的奥氏体并不是立即发生转变，而是要经过一个孕育期后才开始转变。
这种在孕育期内暂时存在的、处于不稳定状态的奥氏体称为“过冷奥氏体”。
过冷奥氏体在不同冷却速度下的连续冷却转变和在不同温度下的等温转变均属非平衡相变，此时，用平衡条件下得到的Fe-Fe3C相图来研究其转变过程是不合适的，研究这种变化的最重要的工具是过冷奥氏体连续冷却转变图或等温转变图。
由于研究过冷奥氏体的等温转变过程相对容易些，我们首先介绍过冷奥氏体的等温转变。
3.4.2.1过冷奥氏体等温转变图奥氏体等温转变图是指过冷奥氏体在不同过冷温度下的等温过程中，转变温度、转变时间与转变产物量(转变开始与结束)的关系曲线图，也称TTT(Time-Temperature-Transformation缩写)曲线，又因为其形状象英文字母“C”，所以又称C曲线。
10钢的热处理 C曲线
一、过冷奥氏体的等温转变 1.共析钢过冷奥氏体的等温转变 等温转变曲线(TTT曲线、C曲线)来分析。
T --- time T --- temperature T --- transformation
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度 (℃) 800 700 600 A1
500
400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 时间(s)
为什么热处理后材料性能会改变？ 热处理后材料内部的微观结构（组织） 发生变化，使材料性能改变。 问题1：
加热、冷却时材料内部的微观结构如 何变化（热处理原理）？
问题2： 热处理工艺有哪些？工程实际中有何 应用？
热处理工艺曲线
钢加热奥氏体化后，冷却的方式有两种： (1) 等温处理 将钢迅速冷却到临界点以下 的给定温度，进行保温，恒温转变。 (2) 连续冷却 钢以某种速度 从高温到低温连续 冷却，在临界点以 下变温转变。
2.4.2 钢在冷却时的转变 当温度在A1以上时, 奥氏体是稳定的。
当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过 冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷A是不稳定的，会转变为其它的组 织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的 转变。
钢在热处理时的冷却方式
温 度 热 加 保温 临界温度
连续冷却
等温冷却
时间
2.4.1 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
1.钢在加热时的临界温度 大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上， 获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。
实际热处理，加热时相 变温度偏高，冷却时偏低。 加热和冷却速度愈大偏差愈 大。 加热时为Ac1、Ac3、Accm 冷却时为Ar1、Ar3、Arcm
10钢的热处理 C曲线(精编)
T --- time T --- temperature T --- transformation
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度
(℃)
A1
800
700
600
500
400 300 200 100
0
-100 0
1
10
102
光镜形貌 电镜形貌
(2) 中温转变
贝氏体转变区（550 ℃～Ms）：
过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织。
贝氏体 渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上 的两相混合物。
上贝氏体（上B) 550 ℃～350 ℃之间转变产物。 呈羽毛状, 小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片 之间。
(a)光学显微照片 500×
奥氏体组织。
F
Fe3C
未溶Fe3C
A A
残余Fe3C
A 形核 A
残余Fe3C溶解
A 长大 A A 均匀化
二、影响奥氏体转变速度的因素
1.加热温度 随加热温度的提高, 奥氏体化速度加快。 2.加热速度 加3.钢热中速碳度含越量快，发生转变的温度越高，转变 所需碳4.的合含时金量间元增越素加短，。铁素体和渗碳体的相界面增 大，钴5.转原、变始镍速组等度织加加快快奥。氏体化过程； 铬原、始钼组、织钒中等渗减碳慢体奥为氏片体状化时过奥程氏；体形成速 度快硅，、渗铝碳、体锰间等距不越影小响，奥转氏变体速化度过越程快。。 合金元素的扩散速度比碳慢得多，合金钢的 热处理加热温度一般较高，保温时间更长。
三、钢的奥氏体晶粒度 钢的奥氏体晶粒大小根据标准晶粒度等级图确 定。标准晶粒度分为8级。 1～4级为粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。
图1-34热处理工艺曲线示意图
二、钢的热处理金属材料在固体范围内进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，获得所需性能的一种方法称热处理。
热处理的种类很多，根据其目的、加热和冷却方法的不同，可以分为：普通热处理、表面热处理及其他热处理方法。
普通热处理有退火、正火、淬火、回火；表面热处理有表面淬火（感应加热、火焰加热等）、化学热处理（渗碳、渗氮等）；其他热处理有真空热处理、变形热处理和激光热处理等。
热处理方法虽然很多，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的，通常用热处理工艺曲线表示。
图１-34 热处理工艺曲线示意图一、钢的普通热处理根据加热及冷却的方法不同，获得金属材料的组织及性能也不同。
普通热处理可分为退火、正火、淬火和回火四种。
普通热处理是钢制零件制造过程中非常重要的工序。
退火1．退火工艺及其目的退火是将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，实际生产中常采取随炉冷却的方式。
退火的主要目的：①降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能；②均匀钢的化学成分和组织；③消除内应力。
2．常用退火工艺方法根据处理的目的和要求的不同，钢的退火可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。
表1-4 为主要退火工艺方法及其应用。
表1-4 常用退火方法的工艺、目的与应用名称工艺目的应用完全退火将钢加热至Ac 3 以上30～50℃，保温一定时间，炉冷至室温（或炉冷至600℃以下，出炉空冷）细化晶粒，消除过热组织，降低硬度和改善切削加工性能主要用于亚共析钢的铸、锻件，有时也用于焊接结构球化退火将钢加热至Ac 1 以上20～40℃，保温一定时间，炉冷至室温，或快速冷至略低于Ar 1 温度，保温后出炉空冷，使钢中碳化物球状化的退火工艺使钢中的渗碳体球状化，以降低钢的硬度，改善切削加工性，并为以后的热处理做好组织准备。
若钢的原始组织中有严重的渗碳体网，则在球化退火前应进行正火消除，以保证球化退火效果主要用于共析钢和过共析钢均匀化退火（扩散退火）将钢加热到略低于固相线温度（Ac 3 或Ac cm 以上150~300℃），长时间保温（10~15h），随炉冷却。
TTT和CCT
（二）非共析钢的过冷A等温转变曲图与共析钢的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。
（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，转变的不完全性增大，C曲线右移； 在 BS 点低温亚稳的奥氏体区进行塑性变形加速 贝氏体转变，C曲线左移。 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升高，产生应变诱发马氏 体。②若在Ms～Mf温度范围内的某一温度进行 塑性变形也会促进奥氏体在该温度下向马氏体 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
2.合金元素 如果碳化物全部溶入奥氏体，除 Co、Al 以外，大多数合金元素总是不同程度地延缓 珠光体和贝氏体相变，这是由于它们溶入奥 氏体后，增大奥氏体稳定性，从而使C曲线右 移。其中碳化物形成元素的影响最为显著。 如果碳化物形成元素未能溶入奥氏体，而是 以残存未溶碳化物微粒形式存在，则将起相 反作用，使C曲线左移。 如果碳化物全部溶入奥氏体，除Co、Al外， 大多数合金元素总是不同程度地降低马氏体 转变温（Ms、Mf），并增加残余奥氏体量。
热 加
连续冷却
等温冷却 时间
1. 过冷奥氏体等温转变动力学图（TTT图）
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）。 TTT－Temperature Time Transformation IT－Isothermal Transformation
10钢的热处理 C曲线
高温转变区过冷奥氏体一部分转变为铁 素体。剩余的过冷奥氏体再转变为珠光体型 组织。
3.过共析钢过冷奥氏体的等温转变 过共析钢过冷A的C曲线的上部为过冷A中析出 二次渗碳体开始线。 当加热温度为Ac1以上30～50 ℃时，过共析 钢随着碳含量的增加, C曲线位置向左移, 同时Ms、 Mf线往下移。
奥氏体的孕育期，都能够阻碍奥氏体分 解，表现为使C—曲线向右移的作用。 碳是影响C—曲线位置的最主要元素：在 正常条件下，亚共析碳钢的C—曲线随含 碳量的增加而A3点不断降低，奥氏体稳 定性不断提高，使曲线向右移，过共析 钢的C—曲线则随含碳量的增加而Acm点 不断上升，使曲线向左移。故在碳钢中 以共析碳钢过冷奥氏体为最稳定。
2.影响奥氏体晶粒度的因素 （1）加热温度和保温时间 加热温度升高，晶粒逐渐长大。温度越高， 保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。
（2）钢的成分 ●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增 大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。 ●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细 晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在 晶界上，能阻碍晶粒长大。 ●锰、磷促进晶粒长大。
2.钢在加热时的组织转变 共析钢加热到Ac1以上时，珠光体将转变为奥 氏体。四个过程： 奥氏体晶核形成、奥氏体晶核长大、 剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。
亚共析钢加热到 Ac3 以上获得单一的 奥氏体组织。 过共析钢加热到 Accm以上获得单一的奥 氏体组织。
F
Fe3C A A
未溶Fe3C
A 形核
2.4.2 钢在冷却时的转变 当温度在A1以上时, 奥氏体是稳定的。
当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过 冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷A是不稳定的，会转变为其它的组 织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的 转变。
热处理C曲线
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）。 TTT－Temperature Time Transformation IT－Isothermal Transformation
总之，Co、Al可促进冷却转变，其他合金元素大多阻碍转变
（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。
合金元素的影响: 除Co、Al (＞2.5% ) 外,所有合金元 素溶入奥氏体中,会引起:
钢的热处理原理（冷却1）
钢的热处理原理（冷却1）上⼀篇⽂章⾥谈了⼀下对于热处理原理加热保温部分的学习，我们都知道绝⼤部分的零件都是在室温下进⾏⼯作的，所以这⼀篇⽂章我想说说对于冷却部分的学习。
通过对加热保温部分的学习，我们知道了主要是为了得到组织均匀、晶粒细化的奥⽒体，那么在冷却过程中，奥⽒体会发⽣哪些转变呢。
当奥⽒体在转变临界温度以下时，从热⼒学⾓度看，是不稳定的，会发⽣分解，这时的奥⽒体叫做过冷奥⽒体，我们可以通过不同的过冷度使奥⽒体冷却，从⽽得到不同的组织结构。
当过冷奥⽒体在转变临界温度以下较⾼温度缓慢冷却时，由于过冷度⼩，温度较⾼，原⼦扩散充分，可以得到组织均匀的珠光体；当冷却速度较快，奥⽒体在较⼤的过冷度下冷却时，碳原⼦可以扩散，但铁原⼦不能扩散，这时得到的是贝⽒体（相当于炉冷或空冷）；当以很快的冷却速度对奥⽒体进⾏冷却，奥⽒体迅速的过冷到不能进⾏扩散的温度以下，得到的是马⽒体（相当于淬⽕）。
我们以共析钢为例，说明⼀下钢在等温条件下的冷却。
钢在冷却时的转变与加热时的转变有相似处，就是转变不是温度低于转变临界温度就马上开始转变，⽽是在经过⼀定时间的孕育后才开始，这段时间称为孕育期。
介绍奥⽒体冷却转变我们引⼊c-曲线图加以说明c-曲线图的横坐标为时间，纵坐标为温度，坐标系中有两条c形曲线，左边的⼀条为转变开始温度时间曲线，是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的开始转变时间连线⽽成，右边⼀条是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的转变结束时间连线⽽成，两条曲线间的任意⽔平连线表⽰奥⽒体在该温度时的等温转变时间。
对，我们⾸先要说的就是等温转变。
先继续把这个图的各个区域介绍完，A1⽔平线为转变临界温度727℃，Ms⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变开始温度Mf⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变结束温度。
处于A1以下，Ms以上，转变开始温度以左的区域为过冷奥⽒体区，这时的合⾦组织为过冷奥⽒体，两条曲线之间为转变区，转变结束曲线以右为转变终了区。
讲座3-2铁碳相图的应用C曲线-资料
其中1-4为粗晶粒；5级以上为细晶粒。常分8级。
晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
2．奥氏体起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度
起始晶粒度为（珠光体）加热刚转变成奥氏体时的晶粒度， 一般比较细。
实际晶粒度：加热或加工条件下获得的晶粒度。 本质晶粒度：加热过程中，钢奥氏体晶粒长大的倾向。
钢在冷却过程中的组织转变
热处理中两种常用 的冷却方式：
1）等温处理 2）连续冷却
图中临界温度在这 指A化温度。
• 其中马氏 体是连续 冷却过程 形成， Ms,Mf不 属于等温 转变特征 点！
Time-temperature transformation (TTT) diagrams也称
过冷奥氏体的等温转变C曲线
本节提纲
1.钢加热时的组织转变 2.奥氏体化 3.钢冷却时的组织转变 4.等温转变曲线
C-curve/ TTT(TimeTemperatureTransformation) 5.连续冷却曲线
CCT(Continuous Cooling Transformation） 6. 影响C曲线的因素
钢在再加热时的组织转变
认识共析钢C曲线
2．共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和特征
（1）高温转变区：A1温度至鼻子温度（550℃）
A过冷度不同，等温转变将会分别产生不同层间距的珠光体 结构，为了便于区分：
珠光体P(Pearlite,A1-650℃)， 索氏体S(Sorbite,650-600℃)， 屈氏体T(Troosite，600-550℃)。
– measure the rate of transformation at a constant temperature. In other words a sample is austenitised and then cooled rapidly to a lower temperature and held at that temperature whilst the rate of transformation is measured, for example by dilatometry. Obviously a large number of experiments is required to build up a complete TTT diagram.
热处理C曲线
稳定的奥氏体区
过
冷 奥
+
氏产
体
区 A向产
A
A向产物 产
转变终止线
物 区
物
Ms 物转区变开始线
Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区。
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。
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升高，产生应变诱发马氏体。②若在Ms～Mf温度范围 内的某一温度进行塑性变形也会促进奥氏体在该温度下 向形马不氏会体产转生变应。变③诱若发在马氏Md以体上某一温度范围内经塑性变
（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
总之，Co、Al可促进冷却转变，其他合金元素大多阻碍转变
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/13
可编辑
（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。
（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。
谈谈“C”曲线
谈谈“C”曲线第一讲C曲线的来源——奥氏体的等温转变有的老师傅说“热加工人在大干，定叫钢铁组织变。
它的变化有规律，加热按着平衡图，冷却按着C曲线。
”这话是很有道理的。
一冷却有“学问”钢在热加工时，必须有加热、保温及冷却的过程。
冷却方法虽然不同，但总不外乎两种形式：连续冷却与等温冷却。
如果随着时间的延长，温度始终接连不断地在降低，这就是连续冷却。
连续冷却不一定非得是用同一冷却速度冷至室温不可，可以先快后慢，或先慢后快等。
等温冷却是指在降温范围内的某一指定温度上，做一定时间的停留，然后再接着冷却下来的一种冷却形式。
它可以采用多个恒温段的方法依次进行冷却。
具体采用什么方式，要根据性能要求，并符合内部组织变化的客观规律。
二性能有差异大家知道，钢的退火是为了降低硬度，必须缓冷，而淬火是要提高硬度，必须快冷。
不同的冷却速度只是外因，是产生硬度差异的条件，而钢的内部组织之间的矛盾性，才是硬度变化的根据，也就是内因。
这就是说，冷却只是深刻地影响到钢的内部组织变化，而这种变化却只有通过钢内部组织转变的客观规律才能引起。
三奥氏体的等温转变奥氏体是碳在铁的面心立方晶格中的间隙固溶体。
在钢加热到Ac1以上并保温后，其内部就呈现这种组织。
奥氏体的等温转变就是把钢加热到呈奥氏体状态的温度并保温，再迅速冷到低于Ac1的某一固定温度，在此温度进行恒温，以便使奥氏体充分完成组织转变。
四C曲线的画法用不同的等温温度和停留时间，进行详细试验，就可以分别知道在每个温度下，奥氏体转变开始与结束的时间，还可以知道奥氏体在转变过程中的转变量与停留时间关系的数据。
奥氏体转变量和等温温度及停留时间，三者有不可分割的联系，利用温度—时间坐标来反映，既完整又简单。
第二讲C曲线的上部——珠光体转变区一C曲线的分区在C曲线中，共有五条主要的线。
其中有两条是曲线：代表过冷奥氏体转变开始线和结束线；有三条是水平直线：A1为高温奥氏体临界点，Ms为马氏体转变开始点，Mz为马氏体转变终了点。
TTT和CCT
1.1
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 坐标为时间，临界点A1 线， MS 线，Mf 线，转变开始线， 转变终了线。 区：A1 以上为稳定A区， 过冷A区，过冷A等温转变区 （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。
（二）非共析钢的过冷A等温转变曲图与共析钢的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。
亚共析钢C曲线
温度 (℃) 800
亚共析钢的TTT曲线
F A3 A1
700 600 500
400 300 Ms 200 100 0 Mf -1T B
M + A残
1
10
102
103
104
时间(s)
过共析钢C曲线
温度 (℃) 800
过共析钢的TTT曲线
Fe3CⅡ A ACM A1 P + Fe3CⅡ S + Fe3CⅡ T
奥氏体中含碳量的影响:
温 度 A1
亚共 析钢
过共 析钢
共析 钢
时间
非共析钢和共析钢的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。 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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
温度
亚共析钢的TTT曲线
(℃)
A3
800
F
A1
700
A
600
P+F S+F
T
500
400
B
300 Ms 200
100 0 Mf
M + A残
-100 0
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。
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。
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。
（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。
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，
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、
（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。
转变终止线物区 550～230℃;中温转变
400 300
体 区 Ms
A向产 物 物转变开始线
区;半扩散型转变;
区
贝氏体( B ) 转变区;
200
230～ - 50℃;低温转
100
变区;非扩散型转变;
0 Mf
马氏体 ( M ) 转变区。
-100 0
1 10 102 103 104 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。
（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。
• 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。
1 10 102 103 104 时间(s
温度 (℃) 800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
过共析钢的TTT曲线
ACM
Fe3CⅡ A
A1 P + Fe3CⅡ S + Fe3CⅡ T
B
M + A残
-100 0
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
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）。
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 转变S为线终时，了间M线，f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
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。
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。
非共析钢和共析钢的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。
， 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
共析碳钢 TTT 曲线的分析
(℃) 800
稳定的奥氏体区
A1
700 过
Байду номын сангаас
600 冷
500
奥 氏
+ 产
A A向产物
产
A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区。