Gleeble实验作CCT曲线--数据处理步骤
材料加工测定-CCT曲线绘制
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定一．实验目的1．了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用；2．了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤；3．利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点；4．建立钢的连续冷却转变图（CCT曲线）。
二．实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时，若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法（膨胀分析）。
长期以来，热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析，可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为：奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体；比容则相反，其顺序是：马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物（但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知，当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时，钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时，钢的体积将膨胀；反之，钢的体积将收缩。
冷却速度不同，相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图，简称CCT 曲线，系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺，均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似，所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线，可以选择最适当的工艺规范，从而得到恰好的组织，达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
Gleeble 3500热模拟试验机
Gleeble 3500热模拟试验机在本科生教学实验中的应用特色与创新热模拟试验机是一个材料热机械加工性能分析系统, 具有急(慢)速升温降温、急(慢)速拉压变形、同时记录温度、力、应力、应变等参数变化曲线，可对金属材料的冶炼、铸造、锻压、成形、热处理及焊接工艺等各个制备阶段的工艺与材料性能的变化之间的关系进行精确的模拟。
利用该设备既可进行单一性能测试，又可进行多种综合性、设计性、创新性实验。
据了解，目前国内在本科生中利用热模拟试验机开设实验的高校只有清华大学，采用的设备型号为Gleeble1500，本实验采用的型号为Gleeble 3500，功能更丰富。
由于本实验室在为各科题组研究服务工作中已积累了大量经验，结合科研项目能设计出具有交大特色的实验方案，可为学生进行综合性、设计性、创新性实验提供技术支持。
特色实验一金属材料高温强度的测定特色实验二钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定特色实验一金属材料高温强度的测定一．实验目的(1)了解典型金属材料的高温强度与塑性及其随温度的变化规律。
(2)掌握用材料加工物理模拟设备即动态热-力学模拟试验机Gleeble3500测定材料抗拉强度、屈服强度和塑性的原理。
(3)掌握Gleeble 3500试验机的简单操作与编程．并了解其一般应用。
(5)测定不同钢种如20、45、40Cr和1Crl8Ni9不锈钢的拉伸强度及其塑性随温度的变化井进行比较；测定并分析变形速度对强度的影响规律。
二．概述材料的力学性能在科学研究和工程应用中具有非常重要的作用。
例如，数值模拟研究必须以力学性能为依据；负载结构的设计和材料加工艺方案(如焊接、锻压、热处理、表面改性等工艺)的制定必须以力学性能为基础等等。
温度对材料的力学性能功能影响很大。
高温强度和塑性是材料高温使用和热加工时需要考虑的重要力学性能指标，了解其测试方法及其随温度的变化规律，是对高温结构材料进行科学研究和应用的基础。
本次实验主要研究金属材料高温短时拉伸的力学性能。
X70管线钢的CCT曲线研究
X70管线钢的CCT曲线研究商艳;张伟强【摘要】利用Gleeble 1500热模拟实验机对低碳微合金X70管线钢进行连续冷却转变实验,并绘制未变形及变形条件下的连续冷却转变(CCT)曲线,同时研究冷速及变形对实验钢组织和硬度的影响.结果表明:实验钢的连续冷却转变产物主要有铁素体、珠光体及贝氏体组织；随冷速的增加,实验钢相转变温度下降；随变形程度的增加,相同冷速实验钢的相变温度略有升高.%The law of phase change of X70 pipeline steel during continual cooling was studied by Gleeble 1500. The CCT curves of X70 pipeline steel were drawn by adopting dilatometer and metallographic method, and the effects of cooling rates on microstructure and hardness of the steel were studied. The experimental results show that the microstructure of the steel are mainly Ferrite, Perlite and Bainites. With the increase of cooling rate, the phase transition temperature of tested steel decreases. With the increase of deforming degree, the phase transition temperature of tested steel increases slightly as in the same cooling rate.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2012(031)002【总页数】4页(P83-86)【关键词】X70管线钢;连续冷却转变曲线;贝氏体;硬度【作者】商艳;张伟强【作者单位】沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159;沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110159【正文语种】中文【中图分类】TG111.7高性能管线钢以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，具有高强度、高韧性、低的包申格效应和良好的焊接性能，同时具有高的止裂韧性［1］。
NM400马氏体耐磨钢静态CCT曲线
第42卷第3期2021年6月特殊钢SPECIAL STEELVol.42. No. 3June 2021 • 63 ••组织和性能•N M400马氏体耐磨钢静态C C T曲线陈鑫徐光姚耔杉王俊魏智睿(武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点试验室，武汉430081)摘要用Gleeble3500热模拟试验机测定的连续冷却膨胀曲线，得出NM400钢临界相变点Ac, =719.4 "C，Ac3=847. 8 *C，结合金相法，利用Origin软件绘制了试验钢的过冷奥氏体连续冷却转变（CCT)曲线。
结果表明，随 着冷却速度增大，钢的显微硬度逐渐增大，显微组织逐渐由铁素体和珠光体过渡为贝氏体和马氏体,铁素体量逐渐 减少;冷速小于1TVs珠光体含量逐渐增多，尺寸逐渐减小;冷速大于5 T A,铁素体和珠光体逐渐消失，贝氏体相 变量随冷速增加而减少，马氏体相变量逐渐增多。
关键词NM400耐磨钢CCT曲线热膨胀法相变点组织Static CCT Curve of Martensite Wear-Resistant Steel NM400Chen Xin,X u G uang,Yao Zishan,Wang Jun and Wei Zhirui(State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081 )Abstract By Gleeble3500 thermomechanical simulator to determine the dilation curves at continuous cooling conditions, the critical transformation points of steel NM400 are Ac, = 719. 4 Xl and Ac3=847. 8 Xl , and combined with the metallographic method, the continuous cooling transformation ( CCT) curves of super cooling austenite of tested steel are plotted using Origin software. The results show that with the increase of cooling rate, the microhardness of steel increases gradually, and the phase transformation gradually changes from ferrite and pearlite to bainite and martensite, and the ferrite content decreases gradually；when the cooling rate is less than 1T l/s, the pearlite content increases gradually, and the grain size gradually decreases；when the cooling rate is greater than 5 T l/s, the ferrite and pearlite phase transition disappears, and with the increase of the cooling rate the bainite phase decreases and martensitic phase is gradually increasing.Material Index Wear-Resistant Steel NM400, CCT Curve, Thermal Expansion Method, Phase Transition Point, MicrostructureCCT(Continuous Cooling Transformation)曲线即过冷奥氏体连续冷却转变曲线，是研究与分析钢铁 材料固态相变理论的基础。
辙叉用贝氏体钢CCT曲线的测定及其 对生产实践的指导
辙叉是铁路轨道结构的关键部件之一，在使用过程中受到巨大的交变冲击载荷和接触应力作用，易产生疲劳裂纹，导致剥离掉块等伤损。
传统的高锰钢辙叉存在内部铸造缺陷，初始硬度低，使用初期不耐磨等问题，整体使用寿命不高。
而贝氏体钢强度高，具有良好的强韧性、耐磨性和抗接触疲劳性，是制造辙叉的理想材料之一[1,2]。
近年来随着贝氏体相变理论的不断成熟，国内外道岔市场逐步开始采用贝氏体合金钢来制造固定型辙叉中的心轨和翼轨，并表现出非常好的使用效果；但目前贝氏体钢辙叉面临的主要问题是质量不稳定，实际使用过程中寿命离散度较大，这主要是由于辙叉生产过程中热处理工艺控制不合适导致。
为了进一步优化贝氏体辙叉钢的热处理工艺，提高贝氏体钢辙叉质量及其稳定性，实验中利用Gleeble-3800热模拟机对目前在线使用的一种典型贝氏体辙叉钢进行CCT 曲线的测定和绘制，并基于测定的CCT 曲线优化产品热处理工艺，使辙叉产品的性能及质量得到显著提升。
1 实验材料与方法1.1 实验材料实验材料的化学成分（重量百分数，wt.%）见表1。
表1 测试材料化学成分合金元素C Cr Mn Si Mo Ni V 含量（wt.%）0.25 1.3 1.6 1.50.40.250.11.2 CCT曲线测试方法作者简介：王磊（1986-）,男,陕西榆林人,本科,工程师,研究方向：铁路道岔、辙叉制造技术。
辙叉用贝氏体钢CCT 曲线的测定及其对生产实践的指导王 磊1,王 浩2（1.中铁宝桥集团有限公司,陕西 宝鸡 721006;2. 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室,西安 710049）摘 要：实验利用Gleeble-3800热模拟机测定辙叉用贝氏体钢在不同冷速下的连续冷却转变膨胀曲线，根据曲线上的拐点确定相变点；再利用金相显微镜观察不同冷却速度下试样的金相组织，判断各相变点的相变类型，绘制连续冷却转变曲线（CCT 曲线）。
并利用测得的CCT 曲线优化热处理冷却工艺，辙叉产品性能稳定性及实际使用寿命得到显著提升。
高精度SH-CCT曲线绘制方法探索
高精度SH-CCT曲线绘制方法探索陆恒昌;麻永林;王权;邢淑清【摘要】钢铁材料SH-CCT曲线是焊接工艺制定的重要依据.如何根据膨胀曲线获得准确的相转变点和相转变量,是精确绘制SH-CCT曲线的基础.根据测得的实际膨胀曲线,针对其相转变拐点不明显,以及转变量较少,无法直接确定的情况,提出了采用膨胀曲线、杠杆法和金相法相结合进行相转变点测定;针对转变量和转变组织不明显,采用组织观测和显微硬度相结合来测定组织分布.经过对几个钢种的实际应用,取得了良好的效果,实现了SH-CCT曲线的高精度绘制.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2013(043)011【总页数】5页(P139-143)【关键词】SH-CCT曲线;膨胀法;杠杆法;显微硬度;Gleeble-1500D【作者】陆恒昌;麻永林;王权;邢淑清【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TG4020 前言实验模拟焊接热影响区连续冷却转变图（Simulated HAZ CCT diagram，简称SH-CCT图）主要反映焊接过热区组织的相变过程和特征，为评价钢材性能和制定焊接工艺提供基础数据，其测定方法有金相法、膨胀法、热分析法、磁感应法等。
本研究采用焊接热模拟技术，在Gleeble-1500D热模拟机上对几个新开发的钢种进行了SH-CCT曲线的绘制。
在实验过程中发现，由于各种因素的作用和影响，实际膨胀曲线与理论曲线往往存在偏差，这给相变点的确定带来难度，很多情况下取点过程中难免存在随意性因素，因此，如何准确处理这类曲线成为提高SH-CCT 曲线精度的关键。
1 膨胀法基本原理钢铁的多型性转变导致复杂多变的固态相变，各相之间有着不同的膨胀系数和比热容，如表1所示[1]。
65Mn钢奥氏体连续冷却转变曲线_CCT图_
第13卷 第3期2005年6月材 料 科 学 与 工 艺MATER I A LS SC I ENCE &TECHNOLOGYVol 113No 13June,200565M n 钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT 图)李红英,耿进锋,龚美涛,张宇航(中南大学材料科学与工程学院,湖南长沙410083)摘 要:利用膨胀法结合金相———硬度法,在Gleeble -1500热模拟机上测定了65Mn 钢的临界点A r 1、A r 3、Ac 1和Ac 3以及M s;测定了该钢在不同冷却速度下连续冷却时的膨胀曲线,获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT 曲线);研究了65Mn 钢连续冷却过程中奥氏体转变过程及转变产物的组织和性能,大致确定了避免网状铁素体、贝氏体以及魏氏组织铁素体的冷却速度,找出了生产65M n 钢盘条的控冷速度范围,为生产实践和新工艺的制定提供了参考依据.关键词:65Mn 钢;热模拟;膨胀法;金相-硬度法;连续冷却转变曲线中图分类号:TG15112TG15113文献标识码:A文章编号:1005-0299(2005)03-0302-03Con ti n uous cooli n g tran sfor ma ti on curve of undercooli n g austen ite about 65M nL I Hong -ying,GENG J in 2feng,G ONG Mei 2tao,Z HANG Yu 2hang(School of M aterials Science and Eengineering Central South University,Changsha 410083,China )Abstract:By dilat ometric change referencing m icr oscop ic test and hardness measure ment,the critical point at A r 1,A r 3,Ac 1and Ac 3al ong with M s of 65Mn steel is deter m ined in Gleeble -1500ther mal mechanical si m u 2late .By measuring the different expanding curves of Continuous Cooling Transf or mati on CCT diagra m is ob 2tained .Mor phol ogy of p r oducti on with mechanical p r operty and transfor mati on of austenite are analysed .The cooling rates which avoide generating reticular ferrite,bainite and W idmanstaten structure ferrite are deter 2m inded .W e find the range of p r oper contr ol -cooling rate about 65Mn r olled steel wire .A ll those p r ovid the references for p r oductive p ractice and establishing ne w technics .Key words:65Mn steel,ther mal mechanical si m ulate,dilat ometric test,metall ographic analysis -hardness measure ment,continuous cooling transf or mati on curve收稿日期:2003-08-17.作者简介:李红英(1963-),女,教授. 弹簧是各种机械和仪表中的重要零件,其主要作用是储存弹性应变能和减轻震动与冲击.由于弹簧一般在动负荷(反复弯曲应力或反复扭转应力)的条件下使用,故要求弹簧钢必须是有高的弹性极限σe ,高的屈服强度σs 、抗拉强度σb 、高的屈强比σs /σb 以及高的疲劳性能,并有足够的塑性和韧性,较好的淬透性和低的脱碳敏感性,以便于在冷热状态下易于成型及热处理后获得所需的性能.65Mn 钢具有淬透性能较好、强度较高等优点,用于制造弹簧,应用广泛.为了在控轧控冷后获得稳定的组织和性能,为制订此钢的塑性加工和热处理工艺提供依据,亟需研究此钢的CCT 图,但到目前为止,此钢只有TTT 图和粗略的CCT 图.为此作者细致地测定了65Mn 钢的连续冷却转变曲线(CCT ),并观测了不同冷却速度下转变产物的显微组织和硬度.1 转变动力学曲线-CCT 图的测定111 试验方法试验原料采用以连铸-控轧控冷工艺生产的65Mn 钢盘条经车削加工成φ6mm ×10mm 和φ4mm ×8mm 两种规格的试样.采用φ4×8mm 的试样测高速冷却膨胀曲线时,其他冷却速度采用φ6×10mm 试样.采用膨胀法结合金相硬度法[1～3]测定钢的CCT曲线:首先在Gleeble-1500热模拟机上测定试样的膨胀曲线.为使加热温度接近65Mn钢的开轧温度,试样的奥氏体化温度选用940℃(在2m in 内将试样加热至此温度),保温12m in.以0105℃/ s的冷却速度将奥氏体化后的试样连续冷却,测得降温膨胀曲线,并在其上确定A r1、A r3.以0105℃/s的加热速度将钢加热至940℃,测得升温膨胀曲线,在曲线上确定其临界点Ac1和Ac3.以喷水冷却(冷却速度约400℃/s)测定其M s点.分别以12种不同的冷却速度(0105～35℃/s)将试样冷却,获取其膨胀曲线,再由膨胀曲线确定相变温度.然后用金相显微镜分析转变后的显微组织.最后,测定试样的维氏硬度.112 试验结果11211 65Mn钢的临界点65Mn钢临界点的测定结果为A r1,710℃;A r3,730℃,Ac1,714℃;Ac3,743℃;M s,275℃.11212 CCT图根据不同冷却速度膨胀曲线上的拐点(切点或极值点),结合金相组织,可以确定相变温度,如表1所示.将表1中的相变点用坐标的形式绘制到温度-时间半对数坐标上,用连线法将各物理意义相同的点连接起来,同时在该坐标上标出Ac1、Ac3和Ms,即可以绘出CCT图,如图1所示.图1中,冷却曲线旁的数字为冷却速度;冷却曲线下端的数字为以此速度冷却后试样(即最终转变产物)的维氏硬度值(H V3).图1 65Mn钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)表1 不同冷却速度下的相变温度冷却速度℃/s A→F开始A→P开始A→P终止A→B开始A→B终止金相组织010*******---F+P+S(少量) 011725700686--F+P+S(少量)+T 015680622551--F+P+S+T1650590525--F+P+S+T215640577515515515F+P+S+T+B(少量) 5635574550550500F+P(少量)+S+T+B 10600570528528470F+S+T+B15585565509509437F+S+T+B20-550515515430S+T+B+M(少量) 25-520509509425T+B+M30-530500500420T+B+M35-485485485418T+B+M直接水冷-----M+B(少量)+A 由CCT图可知,当65Mn钢奥氏体以不同速度连续冷却时,有先共析铁素体的析出(A→F)和珠光体转变(A→P)、贝氏体转变(A→B)及马氏体转变(A→M).当冷却速度小于215℃/s,转变产物为铁素体和珠光体(F+P),当冷却速度为215℃/s,开始出现贝氏体(B),当冷却速度为215～15℃/s时转变产物为铁素体、珠光体和贝氏体(F+P+B),当冷却速度为15～20℃/s时转变产物是珠光体和贝氏体(P+B),当冷却速度大于20℃/s时有马氏体转变发生;直接水冷(速度约400℃/s)时,转变产物主要为马氏体.2 比较分析将作者测得的65Mn钢的CCT图与TTT图及已有的CCT图作如下比较:211 CCT图与TTT图比较已经测出的65Mn钢过冷奥氏体等温转变曲线(TTT图)有多个[4].由于所用试样的化学成分和奥氏体化工艺的差别,不同测试者可获得不同的结果,但大同小异,典型的TTT图如图2所示[5].该图与作者所测得的CCT图(图1)比较,发现过冷奥氏体连续冷却转变曲线不像等温转变曲线那样呈完整的“C”字形曲线,CCT图只有一部分“C”字显现出来(在图1中,贝氏体转变的曲线仅显现一部分);如果将连续冷却转变曲线和等温转变曲线叠绘在同一个温度-时间半对数坐标系中进行对比,将可以发现连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方.212 所测的CCT图与文献已有CCT图的比较张羊换,刘宗昌等测定的65Mn钢的CCT曲・33・第3期李红英,等:65Mn钢奥氏体连续冷却转变曲线(CCT图)线[6,7],如图3所示,与作者测得的曲线相比,最大的不足是既没有先共析铁素体的析出区,也没有贝氏体的转变区,较粗略.另外,图3所示的CCT 图是在奥氏体化温度800℃的条件下测得的,对65Mn 钢零件的热处理等有一定的指导作用,但对冶金厂控轧控冷工艺的制定缺乏直接的指导意义.213 5M n 钢过冷奥氏体转变产物部分冷却速度下得到的转变产物的金相组织如图3所示.由图4可知,65Mn 钢在不同冷却速度下的显微组织具有如下特点:当冷却速度(a )冷却速度为0105℃/s (b )冷却速度为015℃/s (c )冷却速度为215℃/s (d )冷却速度为10℃/s (e )冷却速度为15℃/s (f )冷却速度为20℃/s (g )冷却速度为35℃/s (h )直接喷水冷却图4 65Mn 钢连续冷却转变后的金相组织≤015℃/s 时,较厚的先共析铁素体的形貌几乎呈连续网状;当冷却速度为015℃/s 时,网状铁素体不明显,但仍有局部区域铁素体呈网状,并出现索氏体;当冷却速度在015～15℃/s 之间的铁素体则断断续续分布于原奥氏体晶界;当冷却速度≥215℃/s 时开始出现贝氏体组织,贝氏体组织既有板条状,也有粒状;当冷却速度为10℃/s 时,转变产物为:铁素体+索氏体+屈氏体+贝氏体,有些铁素体呈魏氏组织形貌,有些屈氏体为针状,贝氏体为粒状;当冷却度速大于15℃/s 时,铁素体开始消失;当冷却速度为20℃/s 时出现针状马氏体;当冷却速度为25～35℃/s 时,转变产物为屈氏体,贝氏体和马氏体.直接水冷的显微组织主要为针状马氏体,也有少量板条状贝氏体和残余奥氏体.3 结 论1)用膨胀法结合金相———硬度法测得了65Mn 的CCT 图,为这种钢的加工热处理特别是控轧控冷工艺的制订提供了依据.2)根据CCT 图和不同冷却速度下的显微组织照片可知,当冷却速度比较低时,铁素体呈网状,当冷却速度大于215℃/s 时,会出现贝氏体,当冷却速度为10℃/s 时,有些铁素体呈魏氏组织形貌,这些组织都可能降低65Mn 钢的塑性加工性能和使用性能.3)为了避免网状铁素体、贝氏体、魏氏组织铁素体的出现,对于控轧控冷65Mn 钢盘条而言,冷却速度以控制在015～215℃/s 为宜.参考文献:[1]韩德伟.金相技术基础[M ].长沙:中南工业大学出版社,1981.[2]花桂泰,杨胜蓉.Y B /T 5127-93钢的临界点测定方法(膨胀法)[M ],北京:中国标准出版社,1997.[3]杨胜蓉.Y B /T 5129-93钢的连续冷却转变曲线图的测定方法(膨胀法)[M ].北京:中国标准出版社,1997.[4]张世中.钢的过冷奥氏体转变曲线图集[M ].北京:冶金工业出版社,1993.[5]热处理手册编委会.热处理手册(第四分册)[M ].北京:机械工业出版社,1978.[6]刘宗昌,张羊换,任慧平.65M n 钢CCT 曲线及园锯片淬火工艺[J ].金属热处理,1994,(11):8-11.[7]张羊换,刘宗昌.65Mn 钢CCT 曲线及组织性能研究[J ].包头钢铁学院学报,1994,13(3):35.(编辑 张积宾)・403・材 料 科 学 与 工 艺 第13卷 。
热膨胀法测定钢的连续冷却转变图
热膨胀法测定钢的连续冷却转变图主讲教师:一、实验目的◆1．了解热膨胀法测定CCT图的原理与方法。
◆2．掌握用动态热－力学模拟试验机测定钢的连续冷却转变图的方法。
◆3．熟悉Gleeble 1500试验机的基本操作。
二、实验原理•钢的连续冷却转变图（continuous cooling transformation diagram，简称CCT图）是指过冷奥氏体在连续冷却条件下，转变开始温度和终了温度、转变开始时间和终了时间以及转变的组织、室温硬度与冷却速度之间关系的曲线图。
•影响CCT的主要因素包括化学成分（C、Mn、Si、Mo、Cr、Ni和V等）、测定时的最高加热温度、测定时的加热速度和高温停留时间、应力应变状态以及原始组织。
CCT图的测量方法常见的有热膨胀法、热分析法、金相法和磁性法。
最常用的是热膨胀法，且常配合热分析法和金相法进行测定。
热膨胀法测定钢的CCT图的原理如下：•同一种金属的不同组织如奥氏体、铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体等有不同的比容。
故当高温奥氏体在连续冷却过程中发生相变时试件的长度（对于用Gleeble 1500动态热一力学模拟试验机测试CCT 图时，长度是指圆柱体试样的直径）将发生变化，并符合下列关系：•式中－试样加热或冷却时全膨胀量。
－相变体积效应引起的长度变化量。
－温度变化引起的长度变化量。
(α为金属的热膨胀系数，ΔT为温度变化量）。
V TL L L ∆=∆+∆L∆V L ∆TL ∆T L T α∆=⨯∆•当冷却过程中不发生相变时，，因此，即ΔL随温度变化成线性变化。
当冷却过程中发生相变时，，因此，，ΔL偏离线性变化，反映在膨胀曲线上是发生转折，据此转折的切离点可以确定相变的开始温度。
当相变结束时，，因此，，ΔL随变化温度又成线性变化，从直线的开始点可以确定相变的终了温度。
•用热模拟方法测CCT 图时,用膨胀仪记录ΔL -t(膨胀量－时间）曲线，并记录T －t （温度－时间）曲线（或称温度曲线），如图1所示。
一种新型转子用钢的CCT曲线和动态CCT曲线
一种新型转子用钢的CCT曲线和动态CCT 曲线作者：邱亮来源：《中国科技博览》2015年第35期[摘要]采用Gleeble3500热模拟试验机研究了试验钢的奥氏体连续冷却转变过程中的相变规律，采用热膨胀法建立了试验钢的CCT曲线和动态CCT曲线，试验结果表明：在全部试验冷却速率范围内均发生了马氏体相变，变形对马氏体相变明显的促进作用，动态CCT曲线的MS点提高了约16℃，当冷却速率较高时，变形对马氏体相变的促进作用尤为明显。
[关键词]转子用钢；动态CCT曲线；变形；相变中图分类号：TG316 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0361-02[Abstract]Phase transformation of the tested steel during austenitic continuous cooling was studied by using of Gleeble 3500 thermal T curves and dynamic CCT curves of the tested steel were established with thermal expansion method.The results of tests show that martensitic transformation occurs in all cooling rate，deformation promotes martensitic transformation ，especially under the condition of high cooling rate.The temperature of Ms point on dynamic CCT curves increased about 16℃.[Key words]steel for turbine rotor ；dynamic CCT curves；deformatin；transformation1 引言提高火电机组的蒸汽的压力和温度，可以有效地提高发电效率、节约燃媒、降低废气排放，是目前国内外大型火电机组的发展方向，西方发达国家主要使用的超超临界机组的蒸汽参数条件已经达到了593℃/31MPa。
10Gleeble热模拟实验
（2）例：Sn对齿轮钢热塑性的影响
Sn作为钢中的残余有害元素 ，会降低钢的热塑性造成 连铸坯的表面裂纹，在轧钢时还会造成轧材的表面裂纹。
以下以“Sn对齿轮钢热塑性的影响”为例介绍钢的热 塑性研究方法。 ①试验材料与实验方法
将钢样加工成Φ 10×120mm圆棒，在Gleeble热模拟机上
进行高温拉伸实验。
9 钢的高温力学性能及相变测试
●钢的高温力学性能 （ 1 ）连铸过程铸坯产生的裂纹是常见的一种质量缺陷，
它产生原因很复杂，其中钢的高温力学性能有重要的影响，
充分了解铸坯冷却过程中钢的力学性能的变化，对制定合
理的连铸冷却工艺，避免连铸坯裂纹缺陷具有重要作用 。
（2）钢中化学成分和有害元素（例如 S、Cu、Sn）对钢 的高温力学性能有显著的影响。 怎样能够测出钢的高温力学性能？
Gleeble试样夹持装置示意图
均温区
均温区：即为物理模拟试件的 工作区，其宽窄对模拟试验结 果有重要影响。 试样的轴向冷却产生了一个横 向的等温面，通过选择试样尺 寸、自由跨度和不同材质的卡 具，可以调节轴向温度梯度， 并可在试样的跨度的中部获得
Gleeble试样沿轴向温度分布示意图
反馈信号
差值放大 控制回路
（2.3 ）计算机控制系统 计算机控制系统是Gleeble热/力学模拟试验机的心脏，它
提供了用于闭环控制的热和力学系统所需的所有变量信号。 通过控制柜的各种模块（插件）实现D/A及A/D转换，对热、力
系统进行实时闭环控制； 数据采集系统，可实现数据采集及分析处理 ；
0.098 0.119 0.136
⑤结论 • 温度在950～800℃之间，随Sn含量增加，齿轮钢的热塑性
显著降低；
10Gleeble热模拟实验
（1）简介
Gleeble热模拟试验
• Gleeble 是一部动态试验机，它能模拟金属材料
在热加工过程中的行为，简便地再现金属材料
的热加工现象。
• Gleeble 在模拟与测试过程中能够控制不同速度
的升降温、不同速度的拉压扭变形，同时记录
测试区中的温度、力、应变、应力等参数的变
9 钢的高温力学性能及相变测试
●钢的高温力学性能 （ 1 ）连铸过程铸坯产生的裂纹是常见的一种质量缺陷，
它产生原因很复杂，其中钢的高温力学性能有重要的影响，
充分了解铸坯冷却过程中钢的力学性能的变化，对制定合
理的连铸冷却工艺，避免连铸坯裂纹缺陷具有重要作用 。
（2）钢中化学成分和有害元素（例如 S、Cu、Sn）对钢 的高温力学性能有显著的影响。 怎样能够测出钢的高温力学性能？
一定体积的均温区。
（2.2） 机械系统 机械系统由高速伺服阀控制的液压驱动系统、力传递机械
装置以及力学参数的测量与控制系统所组成。
位移检测计 负载传感器
应变检测计 程序信号
例：若选择位移检测计的输出为反馈信号，那么试样的位移将随计 算机程序的给定值而变化，也就是说，由于采用了闭环控制系统， 反馈信号将与给定信号不断追随比较直到相等为止。
软件：一是Gleeble语言编程及操作控制软件；
二是模拟热加工过程（如焊接热影响区）的专用软件。
（3）Gleeble热/力学模拟机的型号与性能
随着计算机控制技术的应用以及测量系统的完善和机械 装置的改进，现在的Gleeble热/力学模拟机主要有Gleeble1500、2000、3200/3500/3800等系列型号，模拟精度和模
●钢的相变
钢连续冷却转变图CCT曲线
实验目的
? 1．了解钢的连续冷却转变图的测量方法 特别是热膨胀法的原理与步骤；
? 2. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中 的相变并测量临界点；
基本原理：
? 钢中相的密度顺序是： 马氏体<铁素体<珠光体<奥氏体
40CrMoA钢CCT曲线
共Hale Waihona Puke 钢CCT曲线图亚共析钢（含碳 0.19%）CCT曲线
过共析钢（含碳1.03%）CCT 曲线图
三. 实验设备及材料
? 1． Gleeble3500热模拟机 ? 2 1CrMn钢
实验结果与分析：
? 1.画出热膨胀曲线（ x轴温度， y轴膨胀 量），根据实验曲线确定不同冷却速度 下的相变开始温度、结束温度。
? 2.汇合3组数据（1至3组为一种，4至6为 另一种），绘在“时间对数x-温度y”的 坐标中，标出转变温度，相应曲线的冷 却速度，得到钢的连续冷却曲线图
思考题
? 本次实验样品与上次高温拉伸样品的区 别是什么?
钢连续冷却转变图(CCT曲线
实验目的
1．了解钢的连续冷却转变图的测量方法 特别是热膨胀法的原理与步骤；
2. 利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中 的相变并测量临界点；
基本原理：
钢中相的密度顺序是： 马氏体<铁素体<珠光体<奥氏体
40CrMoA钢CCT曲线
共析钢CCT共析钢（含碳1.03%）CCT 曲线图
三. 实验设备及材料
1． Gleeble3500热模拟机 2 1CrMn钢
实验结果与分析：
1.画出热膨胀曲线（x轴温度，y轴膨胀 量），根据实验曲线确定不同冷却速度 下的相变开始温度、结束温度。
2.汇合3组数据（1至3组为一种，4至6为 另一种），绘在“时间对数x-温度y” 的 坐标中，标出转变温度，相应曲线的冷 却速度，得到钢的连续冷却曲线图
思考题
本次实验样品与上次高温拉伸样品的区 别是什么?
实验一 钢连续冷却转变图 (CCT曲线) 的测定
材料加工测定实验一钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定一．实验目的1．了解钢的连续冷却转变图的概念及其应用；2．了解钢的连续冷却转变图的测量方法特别是热膨胀法的原理与步骤；3．利用热模拟仪观察钢在加热及冷却中的相变并测量临界点；4．建立钢的连续冷却转变图（CCT曲线）。
二．实验原理当材料在加热或冷却过程中发生相变时，若高温组织及其转变产物具有不同的比容和膨胀系数，则由于相变引起的体积效应叠加在膨胀曲线上，破坏了膨胀量与温度间的线性关系，从而可以根据热膨胀曲线上所显示的变化点来确定相变温度。
这种根据试样长度的变化研究材料内部组织的变化规律的称为热膨胀法（膨胀分析）。
长期以来，热膨胀法已成为材料研究中常用的方法之一。
通过膨胀曲线分析，可以测定相变温度和相变动力学曲线。
钢的密度与热处理所得到的显微组织有关。
钢中膨胀系数由大到小的顺序为：奥氏体〉铁素体〉珠光体〉上、下贝氏体〉马氏体；比容则相反，其顺序是：马氏体〉铁素体〉珠光体〉奥氏体〉碳化物（但铬和钒的碳化物比容大于奥氏体。
从钢的热膨胀特性可知，当碳钢加热或冷却过程中发生一级相变时，钢的体积将发生突变。
过冷奥氏体转变为铁素体、珠光体或马氏体时，钢的体积将膨胀；反之，钢的体积将收缩。
冷却速度不同，相变温度不同。
图1-1为40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线。
不同的钢有不同的热膨胀曲线。
图1-1 40CrMoA钢冷却时的膨胀曲线连续钢连续冷却转变(Continuous Cooling Transformation)曲线图，简称CCT 曲线，系统地表示冷却速度对钢的相变开始点、相变进行速度和组织的影响情况。
钢的一般热处理、形变热处理、热轧以及焊接等生产工艺，均是在连续冷却的状态下发生相变的。
因此CCT曲线与实际生产条件相当近似，所以它是制定工艺时的有用参考资料。
根据连续冷却转变曲线，可以选择最适当的工艺规范，从而得到恰好的组织，达到提高强度和塑性以及防止焊接裂纹的产生等。
Gleeble测定钢的CCT连续冷却转变曲线
Gleeble测定钢的CCT连续冷却转变曲线2009-6-81.设备简介T实验• 2.1 软件简介• 2.2试样组装• 2.3观察实验过程• 2.4 实验结果分析3.相变取点的方法1.设备简介•Dynamic Systems Inc.（DSI）50年来一直在热模拟技术开发方面处于世界领先地位。
其最著名的是GLEEBLE热模拟机。
•该热模拟机为冶金领域的科研开发提供了一种高效的手段。
它可用于连铸、固液两相区加工、热加工、CCT/TTT，热处理包括板带连续退火及焊接工艺过程模拟研究。
•通过热模拟、新材料的开发和冶金过程工艺的改进可在实验室内进行，并可将结果直接应用到现场生产中。
这将大大地降低了新材料、新工艺开发的成本，并提高了效率，缩短了新产品、新技术开发的周期。
⒉CCT实验•Gleeble1500D热模拟机可以测定连续冷却转变曲线，从而确定在不同的热处理工艺下微观组织变化的情况。
2.1软件简介•DSI开发了一种软件包，用在WINDOWS下，允许使用者设计连续冷却转变曲线。
这个程序被称为连续冷却转变曲线设计软件（CCT）。
•CCT驱动程序在QUIKSIM软件中编制，实验开始时运行即可，例：实验的冷却速度为10度/秒,加热速度为20度/秒，奥氏体化温度为950度，保温1分后开始冷却。
2.2 试样组装•将试样先用热电偶焊丝用微型焊接机焊好，热电偶焊丝用于测量所需的实验参数，然后用铜制夹头夹好试样，放入实验机内，再用卡具卡紧，最后拧紧固定，以保证加热时接触良好、导电稳定，再用CCT膨胀仪卡住试样中心大加热部位，最后启动QICKSIM下已编好的CCT程序，运行实验。
•因采用电阻加热，试样表面的温度和样品中心的温度可达到一致，且加热能力强；这种在快速加热和冷却条件下仍能保持试样横截面的均温特性使得Gleeble 在相变测试中更为准确和容易地测量相转变点，绘制CCT曲线。
2.3 观察实验过程•实验运行前要对膨胀量进行归零处理，为防止加热过程中氧化铁皮的生成，要进行抽真空处理。
高强高韧Q420qE桥梁钢SHCCT曲线测试与焊接工艺制定
高强高韧Q420qE桥梁钢SHCCT曲线测试与焊接工艺制定谯明亮;王同良;康双双【摘要】为指导高强高韧Q420qE桥梁钢实际焊接工艺,采用Gleeble-3500热模拟试验机建立了试验钢的SHCCT曲线;针对各模拟样品,采用光学显微镜和透射显微镜观察了显微组织,测定了维氏硬度HV10,并利用Rykalin 2D模型根据冷速反推大致对应的焊接热输入并进行不同线能量焊接工艺模拟.结果表明:试验钢SHCCT 冷速为1～10℃/s时,组织类型主要以粒状贝氏体为主,当冷速超过10℃/s时,开始出现板条贝氏体,并且随冷速的增加,相变开始和终了温度降低,贝氏体铁素体基体晶粒尺寸细化,由块状逐渐变为条状,维氏硬度增加.根据组织和硬度变化规律,初步推断高强高韧Q420qE钢适合焊接的热输入范围在45 kJ/cm以下.【期刊名称】《天津冶金》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P52-55)【关键词】高强高韧Q420qE桥梁钢;SHCCT曲线;显微组织;热输入【作者】谯明亮;王同良;康双双【作者单位】南京钢铁股份有限公司板材事业部,江苏南京210035;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004【正文语种】中文前言中国铁路桥梁正在向高速、重载、大跨和整体焊接节点方向发展，这对桥梁钢提出了更高的要求[1]。
不仅要求钢板本身的强韧性匹配，同时为满足焊接制造要求，焊接接头同样要求具有优良的性能，桥梁设计构造复杂，厚度规格繁多，焊接施工难度大。
能否满足高质量的不同形式的焊接要求，是需要研究和解决的关键技术问题。
目前桥梁设计广泛使用的是Q345~Q370qE，而高性能Q420qE目前用量较少，缺乏系统的研究。
SHCCT（Simulated Heat Affect Zone Continuous Cooling Transformation）曲线可以反应钢材经历热循环后，不同冷却速度条件下各相的转变开始和终了温度，可以比较准确的判断焊接热影响区的组织、性能。
一种高强度钢的CCT曲线的测定与分析
第52卷第4期2021年4月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.4Apr.2021一种高强度钢的CCT 曲线的测定与分析王幸1，李红英1，汤伟2，罗登2，刘丹2，李阳华3，彭宁琦2，熊祥江2(1.中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙，410083；2.湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南湘潭，411101；3.衡阳华菱钢管有限公司，湖南衡阳，421001)摘要：通过Gleeble −3500热模拟机测定热轧态钢以不同速度连续冷却到室温的膨胀曲线，结合微观组织观察和硬度测试，绘制出一种高强度钢的CCT 曲线，并分析不同冷却速度对组织演变及硬度的影响。
研究结果表明：当冷却速度小于0.2℃/s 时，主要发生铁素体转变和贝氏体转变，转变产物为多边形铁素体+上贝氏体+粒状贝氏体的混合组织；当冷却速度处于0.5~1.0℃/s 范围时，主要发生贝氏体转变，对应0.5℃/s 冷却速度的转变产物以上贝氏体为主，对应1.0℃/s 冷却速度的转变产物以下贝氏体为主；当冷却速度介于1.0~5.0℃/s 之间时，发生贝氏体+马氏体转变，转变产物为下贝氏体+板条马氏体的混合组织；当冷却速度大于等于5.0℃/s 时，主要发生马氏体转变，微观组织以板条马氏体为主。
当冷却速度小于5.0℃/s 时，硬度随冷却速度增大显著增加；当冷却速度大于25.0℃/s 时，硬度变化不大。
关键词：高强度钢；CCT 曲线；显微组织；热模拟；连续冷却中图分类号：TG142.1文献标志码：A文章编号：1672-7207（2021）04-1090-09Determination and analysis of CCT curve of a high strength steelWANG Xing 1,LI Hongying 1,TANG Wei 2,LUO Deng 2,LIU Dan 2,LI Yanghua 3,PENG Ningqi 2,XIONG Xiangjiang 2(1.School of Materials Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China;2.Xiangtan Iron &Steel Co.Ltd.of Hunan Valin,Xiangtan 411101,China;3.Hengyang Valin Steel Tube Co.Ltd.,Hengyang 421001,China)Abstract:The dilatometric curves of hot-rolled steel continuously cooled to room temperature at different cooling rates were measured by Gleeble −3500thermal bined with microstructure observation and hardnessDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.04.006收稿日期：2020−05−25；修回日期：2020−09−28基金项目(Foundation item)：长株潭国家自主创新示范区专项(2018XK2301)(Project(2018XK2301)supported by the Chang-Zhu-Tan National Independent Innovation Demonstration Zone Special Program)通信作者：李红英，博士，教授，从事材料强韧化研究；E-mail:**************.cn引用格式：王幸,李红英,汤伟,等.一种高强度钢的CCT 曲线的测定与分析[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(4):1090−1098.Citation:WANG Xing,LI Hongying,TANG Wei,et al.Determination and analysis of CCT curve of a high strength steel[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(4):1090−1098.第4期王幸，等：一种高强度钢的CCT曲线的测定与分析test,the CCT curve of a high strength steel was plotted,and the influence of different cooling rates on microstructure evolution and hardness was analyzed.The research results show that when the cooling rate is less than0.2°C/s,ferrite transformation and bainite transformation mainly occur,and the transformation product is a mixed structure of pre-eutectoid polygonal ferrite+upper bainite+granular bainite;when the cooling rate is in the range of0.5‒1.0°C/s,bainite transformation occurs mainly.The transformation product corresponding to the cooling rate of0.5°C/s is mainly upper bainite,and the transformation product corresponding to the cooling rate of1.0°C/s is lower bainite;when the cooling rate is1.0–5.0°C/s,bainite+martensite transformation occurs,and the transformation product is a mixed structure of lower bainite+lath martensite;when the cooling rate is greater than or equal to5.0°C/s,martensite transformation mainly occurs,and the microstructure is mainly lath martensite.When the cooling rate is less than5.0°C/s,the hardness increases significantly with the increase of cooling rate.When the cooling rate is greater than25.0°C/s,the hardness changes little.Key words:high strength steel;CCT curve;microstructure;thermal simulation;continuous cooling随着工程技术的不断发展，对钢材的性能和质量要求不断提高，不仅要有高强度，而且还要兼顾高韧性及耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀等，同时还要易成形和易焊接[1−3]。
HP295动态CCT曲线的研究
HP295动态CCT曲线的研究刘宁1刘旭辉2董常福1汪宏兵1（1.涟钢技术中心；2.涟钢热处理板厂）摘要用Gleeble3500热模拟实验机测定HP295焊瓶钢以不同冷却速度连续冷却条件下的膨胀曲线，测得临界相变点为A C1=702℃，A C3=919℃。
同时结合金相法，利用Origin软件绘制了该钢种的过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）。
结果表明，CCT曲线只存在一个两相区即先共析铁素体和珠光体转变区。
随着冷速增大，相变开始温度逐渐降低，当冷却速度达到50℃/s，组织中仍未出现马氏体，结果为HP295焊瓶钢的现场生产和冷却工艺制度的制定提供了理论依据。
关键词HP295；CCT曲线；热膨胀法；组织；硬度CCT（Continuous Cooling Transformation）曲线即过冷奥氏体连续冷却转变曲线，反映了连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律，是研究与分析钢铁材料固态相变理论的基础。
CCT曲线对确定钢在冷却过程中的组织转变以及最终性能起着重要作用，同时制定钢材轧后冷却过程的工艺参数具有重要的意义。
因此，开发与研究新钢种时，测定和研究CCT曲线是一项极其重要的基础工作[1-7]。
焊瓶钢也称焊接气瓶钢，是通过焊接的方法生产的钢瓶，主要用于盛装液化石油气、氧气、液化氯气等，要求具有严格的冲压性能、焊接性能和力学性能[8-9]。
随着经济的快速发展与人民生活水平的日益提高，焊瓶钢需求量大幅增加，安全、节能、运输等方面的要求也不断提高，因此关于焊瓶钢的研究成为学术界关注重点。
潘国平[10]等人通过统计分析国内焊瓶钢的质量现状，发现通过低硅、低硫的洁净钢冶炼及控轧控冷工艺，可以生产合格且具有较小屈强比、良好的成型性能、焊接性能和低的冷脆转变温度等综合机械性能的焊瓶用热轧钢板。
唐彬桂[11]等人发现通过提高精轧终轧温度、两阶段冷却以及适当的卷取温度，可有效降低HP295焊瓶钢屈强比。
肖丰强[12]等人通过生产HP295焊瓶钢发现，冷速小于5℃/s 时转变产物为铁素体+珠光体，冷速大于5℃/s后转变产物中有贝氏体出现，且组织中贝氏体含量随冷速增大而增多。
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Gleeble CCT实验后期数据处理
——相变分数曲线绘制
1、打开原始实验数据rf09101420.D01
2、复制两列TC1(Y)、Dilatometer(Y)两列数据中冷却数据段（一般是TC列900以后）到新建表中。
3、将A(X)、B(Y)列重新命名为T(X)、Dila(Y)；新建3列空白数据列并分别命名为Dg、Da和X。
（Dg——奥氏体转变；Da——铁氏体转变；X——相变分数）。
4、画出T(X)-Dila(Y)数据曲线。
5、对相变前直线段进行线性拟合（Fit Linear）。
得出数据如下：
6、计算Dg列数据。
Col(Dg)=-77.74906+0.13526*col(T)，式中-77.74906为第5步中拟合所得A数据，0.13526为第5步中拟合所得B数据。
7、对相变后数据段进行拟合（Fit Linear或Fit Polynomial，这里采用了Fit Polynomial曲线拟合）。
所得数据如下：
8、计算Da 列数据。
Col(Da)=-14.16195+0.08626*col(T)+(-1.23727)*10^(-5)*col(T)^2，式中-14.16195为第7步中拟合所得A 数据，0.08626为第7步中拟合所得B1据，-1.23727为第7步中拟合所得B2数据。
9、计算X 列数据（杠杆定律）。
)
()()
()()(T Dg T Da T Dg T Dila T X --=
即 Col(X)=(col(Dila)-col(Dg))/(col(Da)-col(Dg))
10、画出T(x)-X(y) 曲线，并修改相应坐标参数。
即为所得CCT 相变曲线。
T r =905o
C,e=0
v=20o
C/s
Temperature,o
C F r a c t i o n t r a n s f o r m e d
℃。