过冷奥氏体转变图
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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
材料组织结构转变原理第五章过冷奥氏体转变动力学图.
端淬法测定CCT图
端淬法是以往应用比较多的方法之一。端淬试验时，试样各横
3．合金元素的影响
合金元素对TTT图形状的 影响很大。 一般说来，除钴 和铝以外的元素均使C形曲线 右移，即增加过冷奥氏体的 稳定性。其中碳的影响较为 特殊，碳含量在0.8—1.0％， C形曲线处于最右侧，高于或 低于这一含量时，曲线均向 左移动。其中共析碳素钢的 过冷奥氏体相对其它碳素钢 来说是最稳定的。铬含量增 加，珠光体转变移向高温， 而贝氏体转变则向低温移动， 且使贝氏体转变推迟。钨、 钼的作用与此类似。镍和锰 是扩大Fe—c相图中奥氏体区 的元素，使过冷奥氏体的转 变向低温移动。
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。 显而易见，在人们的生产实践中更多遇到的是非平衡条件 的相变，因此，掌握过冷奥氏体的非平衡冷却条件下的转 变规律，不仅大大深化了对其本质的认识，而且对热处理 生产的指导意义也更为直接。
本章的主要内容是在加热转变、珠光体转变、贝氏体转 变以及马氏体转变的基础上，对过冷奥氏体的转变动力学 进行综合的讨论。主要介绍过冷奥氏体等温转变动力学图 及连续冷却转变动力学图，并探讨它们在实际应用中的价 值，以及这两种动力学图之间的内在联系.
4、其它影响因素
—般说来，形变会使奥氏体晶粒细化，或者增加亚结构。 因此，形变通常使C形曲线左移。
此外，奥氏体均匀化程度对TTT固的C形曲线位置也有 影响。奥氏体成分越均匀，新相形核及长大过程中，所 需扩散时间就越长,曲线因此会右移。
显而易见，钢材成分不同，钢中所含元素的种类及数 量就不同，TTT图的形状及位置就不向。另外，热处理 工艺条件不同，合金元素的分布状态不同，奥氏体晶粒 尺寸及均匀化程度就不同，TTT图也有差异。在应用 TTT图应注意这个问题。
热处理C曲线
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
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:
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:
第七章过冷奥氏体转变动力学图1
如果加热温度偏低保温时间不足将获得成分不均匀的细晶粒奥氏体甚至有较多量未溶解的第二相存在结果将促进过冷奥氏体的分解使c曲线左奥氏体晶粒大小对贝氏体转变速度的影响较小
第七章 过冷奥氏体转变动力学图
1
第七章 过冷奥氏体转变动力学图
7.1 过冷奥氏体等温转变动力学图 7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
2
27
7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
7.2.1 常见的过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式
一组在终端注有数字的曲线，这是一组冷却曲线， 冷却曲线和转变终了线交点处所注的数字为这种转变 产物所占的百分比。
马氏体转变开始点Ms的水平线右侧为斜线。这是 由于珠光体、马氏体转变提高了奥氏体中的碳含量， 导致Ms点下降的结果。
• 附有相应的棒材直径与硬度(有时为回火后的硬度) 的关系曲线 。
30
31
32
33
7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
7.2.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定
7.2.3.1 端淬法 7.2.3.2 金相硬度法 7.2.3.3 膨胀法
34
7.2.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定
7.2.3.1 端淬法 (1) 测定各部位的冷却曲线。
图7.9确定等温 1-普通退火； 3-等温淬24 火；
温度/℃ 温度/℃
A1
s f
时间lgτ/s
定淬火临界冷速 择淬火介质
800
A1
700
600
500 400
300
200
Ms
100
4
3 21
时间lgτ/s
图7.9确定等温或分级温度 1-普通退火；2-等温退火； 3-等温淬火；4-分级淬火。
第七章 过冷奥氏体转变动力学图
1
第七章 过冷奥氏体转变动力学图
7.1 过冷奥氏体等温转变动力学图 7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
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7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
7.2.1 常见的过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式
一组在终端注有数字的曲线，这是一组冷却曲线， 冷却曲线和转变终了线交点处所注的数字为这种转变 产物所占的百分比。
马氏体转变开始点Ms的水平线右侧为斜线。这是 由于珠光体、马氏体转变提高了奥氏体中的碳含量， 导致Ms点下降的结果。
• 附有相应的棒材直径与硬度(有时为回火后的硬度) 的关系曲线 。
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7.2 过冷奥氏体连续转变动力学图
7.2.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定
7.2.3.1 端淬法 7.2.3.2 金相硬度法 7.2.3.3 膨胀法
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7.2.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定
7.2.3.1 端淬法 (1) 测定各部位的冷却曲线。
图7.9确定等温 1-普通退火； 3-等温淬24 火；
温度/℃ 温度/℃
A1
s f
时间lgτ/s
定淬火临界冷速 择淬火介质
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Ms
100
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3 21
时间lgτ/s
图7.9确定等温或分级温度 1-普通退火；2-等温退火； 3-等温淬火；4-分级淬火。
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
分数所需时间。 缺点—无法测出过共析钢的先共析产物的析出线、 亚共析钢
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
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)
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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
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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
6
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。
7
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。
8
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。
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。
第六章 钢的奥氏体转变图
②11mm：水冷,按照等温图可得部分 P型组织，但实际上能得全部 M.,可 见应用CT曲线更符合实际情况。图 8为45Cr等温转变图 （IT）和CT图的比较 .
Hale Waihona Puke 3.转变产物 IT 转变是在一个温度进行的，其转变产物类型是一种。 CT 转变是在一个温度范围内进行的，其转变产物类型
可能不止 一种，有时是几种类型组织的混合。即使是同 一种类型的组织，也由于先期转变的与后期转变的因温度 不同，所得的组织粗细不同，如P→S→T ；B上→B下。
（2）碳化物形成元素，主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这 类元素如熔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，参见图 6-2（b）。
Fe3C的机械混合物，成为片状组织。但随着 T↓，片状 越细，按片层的粗细分别珠光体型组织划分为三类： 珠光体（P）、索氏体（S）、 屈氏体（T）
对T8而言，对应温度的相变组织和性能： A1～650℃： A→P 硬度 HRC32～11 650～600℃：A→S 硬度HRC32～38（属Fe、C原子
（三） IT 曲线与CT曲线的比较 1.用途
IT：仅能粗略地、定性地估计在连续冷却时的转变情况。 CT：能较准确地用来作为制定、分析热处理工艺的依据。 2.位置：CT在IT的右下方，即CT的过冷度、孕育期较IT大
图7含0.84%碳钢CT图与IT图
图8 40Cr钢IT图(虚线)与CT图
①13mm 钢板：油冷。按照等温转变图，应在690℃开始转变，640℃结 束，但实际上是660℃开始转变，590℃结束；
Hale Waihona Puke 3.转变产物 IT 转变是在一个温度进行的，其转变产物类型是一种。 CT 转变是在一个温度范围内进行的，其转变产物类型
可能不止 一种，有时是几种类型组织的混合。即使是同 一种类型的组织，也由于先期转变的与后期转变的因温度 不同，所得的组织粗细不同，如P→S→T ；B上→B下。
（2）碳化物形成元素，主要有铬、钼、钨、钒、钛等。这 类元素如熔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，参见图 6-2（b）。
Fe3C的机械混合物，成为片状组织。但随着 T↓，片状 越细，按片层的粗细分别珠光体型组织划分为三类： 珠光体（P）、索氏体（S）、 屈氏体（T）
对T8而言，对应温度的相变组织和性能： A1～650℃： A→P 硬度 HRC32～11 650～600℃：A→S 硬度HRC32～38（属Fe、C原子
（三） IT 曲线与CT曲线的比较 1.用途
IT：仅能粗略地、定性地估计在连续冷却时的转变情况。 CT：能较准确地用来作为制定、分析热处理工艺的依据。 2.位置：CT在IT的右下方，即CT的过冷度、孕育期较IT大
图7含0.84%碳钢CT图与IT图
图8 40Cr钢IT图(虚线)与CT图
①13mm 钢板：油冷。按照等温转变图，应在690℃开始转变，640℃结 束，但实际上是660℃开始转变，590℃结束；
奥氏体等温转变完整版.ppt
扁棒状 在光镜下板条马氏
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
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
第六章
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。
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。
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
过冷奥氏体转变图
过冷奥氏体转变图第一节过冷奥氏体等温转变图一、 TTT的测定（Temperature –Time - Transformation）1．测定方法金相法：珠光体、贝氏体、马氏体转变产物具有不同的形貌硬度法：与金相法配合使用磁性法：奥氏体—顺次性，转变产物—居里值以下为铁磁性电阻法：电阻与晶体缺陷浓度有关，测定开始线十分有效膨胀法：奥氏体比容最小后三种方法一样采纳比较法分析AR图5-1 亚、共析碳钢的TTT2． 金相法简介过冷奥氏体在某一温度下等温一段时刻，使A R 部分或全部转变，再急冷，使未转变奥氏体转变为马氏体。
试样：Φ10-15mm ，δ1.5mm ，加热及等温均在盐浴中进行。
奥氏体化温度 保温15分钟 2%、5%，98%， 迅速淬入盐水二、典型TTT 曲线分析先分析转变开始线，珠光体/贝氏体转变开始和终了线，Ms 线。
三、TTT 曲线的类型A ——两组C 曲线完全重迭（亚共析碳钢、含非碳化物形成元素Ni 、Cu 、Si 、<1.5%Mn 的合金钢）B ——两组C 曲线部分重迭，但2个鼻子时刻差不多相同（不常见），如37CrSi C ——同上，但两组C 曲线鼻子对应的时刻有差异。
GCr15、9Cr 、9Cr 2、CrMn 、CrW 、CrWMn （P 的时刻短）；20Cr 、40Cr 、12Cr 2Ni 4、40CrNi 、35CrMo 、40CrMn （B 的时刻短）（含少量碳化物形成元素）D ——两组C 曲线完全分离，P 明显右移。
45Cr 3、40Cr 2Ni 4、35CrNi 3Mo 、5CrNiMo 、5CrNiMoV 、3Cr 2W 8E —— B 明显右移。
Cr 5MoV ，Cr 12，Cr 12MoV ，W 18Cr 4F ——两组C 曲线强烈右移，0℃»Ms℃，室温以上只有碳化物析出线。
图5-2 TTT 图的差不多类型4Cr14Ni14W2Mo四、TTT曲线的阻碍因素（1）成分阻碍亚共析钢：C%↑，右移。
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80 60 40 20 0 t3 t2 t3 t1
(a)
温度 →
2
3
3
1 2
4
1
t1 t2
t3 t4
在温度—时间坐标中，
并分别连线。
4
Ms
(b) 时间 →
5s
10s 30s
650 550
2s
40s
2s 5s
10s
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
一般将奥氏体转变 量为1~3%所用的时 间定为转变开始时 间，而把转变量为 98%所需的时间定 为转变终了时间。
转变温度、冷却速度不同，奥氏体将按不同机制 转变为不同组织——珠光体、贝氏体、马氏体等。
研究不同冷却条件下钢的奥氏体组织转变规律对 于正确制订热处理工艺、合理选材、判别各种非 平衡组织乃至研制新材料都具有十分重要的意义。
前
言
本章学习重点： 过冷奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义，各温 度区域内奥氏体转变产物 ； 过冷奥低体连续冷却转变曲线的特点；
0 T始
时间→
T终
典型的等温转变电阻-时间曲线
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
然而，电阻变化值并是转变体积的简单函 数，其它因素对电阻值也有影响，因此电阻法
的测量精度有限，以至于目前电阻法用得不多。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
4、磁性法 奥氏体是顺磁性的，而其它转变产物在居
的保温过程中转变量
与转变时间的关系曲
线。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
因其形状呈“C”形，过冷奥氏体等温转变曲 线又称C 曲线、 TTT曲线或IT曲线。
TTT——Time-Temperature-Transformation IT——Isothermal Transformation
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
第十九章 过冷奥氏体冷却转变图
前
言
冷却方式有两种： 等温冷却：将钢迅速过 冷到临界点 (Ar1) 以下某 一温度，并保持在该温 度下进行组织转变。 连续冷却：将钢以某一 固定速度不停顿地冷却 到室温，使奥氏体在连 续降温的过程种转变。
1——等温冷却
2——连续冷却
前
言
本章学习的意义： 钢件热处理后的性能很大程度取决于冷却时奥氏 体转变产物类型和形态。
⑴取若干组试样加热并充 分奥氏体化。
⑵将试样分组淬入低于A1 点的不同温度的盐浴中， 保温一定时间。
⑶将试样逐个淬入水中， 使未转变奥氏体转变为 马氏体，故马氏体量即 为未转变奥氏体量。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
100
转变量 / %
⑷用金相法测定每个
试样的转变量，确定 各温度下转变量与转 变时间的关系。 ⑸将各温度下转变开 始时间及终了时间标
速度与转变温度之间
A1 D
性同时受两个因素所
控制：新、旧相自由 能差ΔG ，原子扩散 能力D。
0 转变速度
ΔG
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
在鼻尖以上, 过冷度小,
相变驱动力ΔG小。 扩散困难。从而使奥氏 体稳定性增加。 高温下， ΔG 起主导作 用；低温下 D 起主导作 用。
0 转变速度 转变温度 A1 D
影响过冷奥氏体转变曲线的因素；
本章学习难点：
影响过冷奥氏体转变曲线的因素；
冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线—TTT图
共析钢 C 曲线
过冷奥氏体等温转变 曲线是表示奥氏体急 速冷却到临界点A1
以下在各不同温度下
A
奥氏体稳定区
A→P
P
B
A→B
MS
转变区
转变产物区
A→M
Mf
M
转变产物区
时间
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
孕育期 最小处称C 曲线的“鼻 尖”。共析 钢为550℃。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
过冷奥氏体等温
转变的孕育期、转变 具有极值的原因，是 因过冷奥氏体的稳定
转变温度
Ms点与Mf点常通过 磁性法或膨胀法来 测定。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
金相法的优点是可以直接分析显微组织的
变化，但是需要大量的试样（通常约200个），
金相分析操作者必须具备丰富的鉴别显微组织 的经验。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
2、膨胀法 是利用过冷奥氏体转变时发生的比容变化来
里温度点以下均是铁磁性的，磁性法就是利用
转变时所伴有的磁性变化来测定转变曲线的。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
二、过冷奥氏体等温转变曲线的分析
过冷奥氏体：如果将奥氏体状态的钢冷却
至A1温度以下，此时奥氏体的自由能比铁素体
与渗碳体两相混合物的总自由能还高，处于热
力学不稳定状态，有发生分解、向珠光体或其 它组织转变的趋势。因此，将低于临界温度A1
下处于不稳定状态的奥氏体称过冷奥氏体。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
水平线A1表示钢的临界 温度， A1以上是奥氏体 的稳定区。 转变开始点的连线称转 变开始线，转变终了点 的连线称转变终了线。
温 A 度 1
过 冷 奥 氏 体 A→P
A
奥氏体稳定区
P
转变终了线
B
A→B
转变开始线
MS
A1-Ms 间及转变开始线 以左的区域为过冷奥氏 体区。
A →M
Mf
M 时间
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
转变开始线与纵坐标 之间的距离称转变孕 育期，它表征了过冷 奥氏体稳定性的高低。 转变终了线以右及Mf 以下为转变产物区。 两线之间及Ms与Mf之 间为转变区。
温 A 度 1
孕育期
一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立
测定方法：金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、
热分析法。
测定原理：利用过冷奥氏体转变产物的组织形态
和物理性能变化测定。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
1、金相法
试样制备：
将钢材加工成尺寸为φ10×1.5mm的圆片试样，
分成若干组，每组5~10个。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
测定转变曲线的。
优点：每测一个温度的等温转变只需一个试样，
适合于确定不同转变量所需的时间。
缺点：所用小试样（通常为φ3~5×30~50mm的圆
柱）测定的转变百分数准确性不高。
第一节 过冷奥氏体等温转变曲线——TTT图
3、电阻法 奥氏体转变时
电阻值→
奥氏体
试样进入等温浴槽
利用过冷
孕育期
出现的电阻变
化来表征珠光 体或贝氏体等 温转变。