U75V钢轨TTT曲线_CCT曲线及感应热处理的显微组织分析_张建国
含Ti系TRIP钢静态CCT曲线测定及分析
２ 试样 制备与 试验方 法
试 验 钢 的主要 化学 成分 见表 １。
表 １ 试 验 钢 的 化 学 成 分 （质 量 分 数 ）％
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ
Ｓ
Ｔｉ
≤０．２５ ≤２．０ ≤２．０ ≤０．Ｏ３ ≤Ｏ．Ｏ１ ≤０．２
试 验 钢 经 真 空 感 应 电炉 熔 炼 后 铸 造 成 ２００ ｋｇ 的铸 锭 ，然后 锻 造 成 横 截 面 尺 寸 为 ６０ ｍｍ ×６０ ｍｍ 的锻坯 ，加热至 １ ２００℃并保温 ２ ｈ后 ，使用实验室
３试 验 钢 静 态 ＣＣＴ曲 线
析 出 和 贝 氏体 的转 变使 得 周 围奥 氏体 富碳 所致 。； 临 界转 变 温度 Ａ ６９８℃ 、Ａ￣＝９０２ ｏＣ。可 以看 出 ，由 于 试验 钢 中碳 的 质量 分 数 与共析 成 分点 相差 较 大 ，
３ 试 验结 果及分 析
３．１ ＣＣＴ曲 线
采 用切 线法 对 热膨 胀 曲线进 行 分析 处理 ，其 理 论依据如下 ：同一种结构 的相 ，在随着温度升高发 生热膨胀效应时 ，其热膨胀率是一定 的；当发生相 变时 ，热膨胀率发生变化 ，且高温相 比低温相 的热 膨胀 率 大 。 因此 ，膨 胀 曲线 发生 斜率 改 变 的点 即为 相变开始或结束点 。同时结合金相分析结果 ，确定 相变类型和相变点。最后 以温度为纵坐标 、时间对 数为横坐标 ，将相同性质的相变开始点和相变终止 点 分别 连 成 曲线 ，并 标 明最 终 的组 织 ，从 而 得 到试 验钢静态 ＣＣＴ曲线如图 １所示 。其中 ， 为马 氏体 转变开始点 ；尬为马氏体转变结束 点 ；Ａ Ａ 为冷 却时的实际临界温度 ；冷却曲线最下端数字为对应 冷 速 。
U75V钢轨移动闪光焊焊后热处理工艺
U75V 钢轨移动闪光焊焊后热处理工艺研究
131
为 850 ℃ 时达到最高，随后下降。由此可见，U75V 钢 轨焊接接头焊后热处理最佳加热温度为 850 ℃ 左右。 考虑钢轨为一异形断面，进行中频电感应加热时在尺 寸较厚的轨头和尺寸较薄的轨底侧存在较大温差，一 般为 50 ℃ 左右。在钢轨实物焊接接头的热处理过程 中应考虑其影响，因此，U75V 钢轨焊接接头的最佳加 热温度应选择 850 ℃ ～ 900 ℃ 为好。
随着铁路发展和冶金技术的进步，现代钢轨均采 用连铸技术生产。检验发现，其母材及焊接接头性能 与以往模铸生产的钢轨存在较大差异。本文通过热模 拟试验和实物性能试验对连铸生产的 U75V 钢轨焊接 理。
1 热模拟试验
为了研究加热温度与冲击韧性之间的关系以及相 变 点，选 用 U75V 钢 轨 母 材 与 焊 缝 冲 击 试 样，在 gleeble-1500 试验机上进行热模拟试验。 1. 1 试样的化学成分
2 实物性能试验
2. 1 试验参数 为了优化 U75V 钢轨焊接接头热处理工艺参数，
在热模拟试验的基础上，制定了实物钢轨焊接接头热 处理工艺参数（ 表 2） ，并对处理后实物钢轨焊接接头 进行性能试验。钢轨的焊接由移动闪光焊机完成，焊 后热处理采用双频电感应加热，全断面喷射压缩空气 冷却。
TTT和CCT答辩
Time Transformation
IT－Isothermal
Transformation
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
亚共析钢C曲线
T(℃)
800 700 600 500
亚共析钢的TTT曲线
Fe3CⅡ A
Move right
A3
A1
P+F S+F
T
400
B
300 Ms
200
100 0 Mf
Move down
M + A残
-100 0
1
10
1021Biblioteka 3104 Time(s)过共析钢C曲线
温度 (℃)
800
700
（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
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。
（1）对珠光体转变
提高奥氏体化加热温度和保温时间，一使奥氏 体晶粒长大，晶界面积减少，珠光体形核位置减少， 使珠光体难于形核，C曲线右移；二使奥氏体均匀 化程度高，浓度梯度下降，形核长大减慢，C曲线 右移。所以一定要指明成分，晶粒度及奥氏体化温 度，才可查得相应的C曲线。
浅谈邯钢U75V钢轨焊接工艺参数的调试
浅谈邯钢U75V钢轨焊接工艺参数的调试摘要：针对芜湖北焊轨基地采用GAAS80/580闪光焊机焊接60Kg/m邯钢U75V钢轨的需求，开展邯钢U75V钢轨焊接工艺调试。
从预热相控、烧化末期烧化速度、顶锻阶段快顶位移极限三个方面进行了调整，保证了焊接接头的质量，型式检验一次性通过。
关键词：邯钢U75V 烧化速度预热相控位移极限灰斑1 前言我国目前可以进行铁路钢轨生产的主要钢铁企业有攀钢、鞍钢、包钢和武钢，近几年邯钢也开始生产钢轨。
目前国内生产的钢轨主要为锰轨（U71Mn）和钒轨（U75V），按速度级别分为160km/h、250km/h以及350km/h。
U71Mn系列钢轨使用时间最长，强度等级为880MPa，有较好的韧塑性，焊接性能优良。
U75V是攀钢首先于20世纪90年代初利用当地铁矿石中共生的钒、钛等微量元素研究开发出的高碳微钒合金钢轨。
U75V钢轨由于其耐磨性能和综合性能好，能够大大提高钢轨的使用寿命，延长大修周期，广泛的用于大修钢轨。
2019年芜湖北基地首次焊接邯钢U75V钢轨，根据 T B / 1 6 3 2-2014 的要求，首次焊接前必须进行焊接工艺试验。
本文采用 GAAS80/580 焊机对邯钢U75V钢轨焊接工艺参数的调试。
GAAS80/580 焊机为直流预热闪光焊机，其焊接方式就是将待焊钢轨两端部进行加热，当温度达到一定值时，给待焊钢轨施加一个较大的力将两根钢轨端部挤压在一起。
其焊接过程主要有 4 个步骤: 闪平、预热、烧化及顶锻，所谓工艺参数的调试即针对不同的过程阶段，选择合适的电流、压力、速度、位移等参数，以获得优质的焊接接头[1]。
2 试验材料本次试验使用钢轨为邯钢U75V（60N）热轧钢轨，设计时速为160km/h, 符合 TB/T3276-2012《43kg/m 75 kg/m钢轨订货技术条件》钢轨标准。
表1 钢轨化学成分对比与锰轨相比，钒轨中碳元素、硅元素的含量增加，同时增加了钒的含量。
cct曲线贝氏体区
cct曲线贝氏体区
CCT曲线是连续冷却变换曲线（Continuous Cooling Transformation curve）的简称，用于描述钢材在不同冷却速率下的相变行为。
贝氏体区是指在CCT曲线上的一段区域，表示钢材经过特定冷却速率后，形成贝氏体的过程。
CCT曲线通过实验获得，以时间和温度为坐标轴，描述了钢材从高温状态到室温下的相变过程。
在CCT曲线上，贝氏体区域代表了钢材的冷却速率适中，使得钢材中的奥氏体相变为贝氏体的过程。
贝氏体是一种具有优良力学性能的组织，在一些特定的应用领域中具有很高的重要性。
CCT曲线和贝氏体区的研究对于钢材的热处理和性能控制具有重要意义。
通过合理地选择和控制冷却速率，可以达到调整钢材微观结构和力学性能的目的。
因此，研究CCT曲线和贝氏体区对于优化钢材的性能具有重要的指导意义。
TTT和CCT
综上所述，C曲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。需指出的是 珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到珠光体加 贝氏体混合组织。贝氏体转变与M转变也会叠。
A
14
1.2 影响过冷奥氏体C曲线形状的因素
A的成分：Wc和合金元素 奥氏体状态：奥氏体晶粒大小的影响、
200
100 0 Mf
Move down
M + A残
-100 0
1
10
102
103
104 Time(s)
过共析钢C曲线
A
12
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
+ A残
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。
A
9
A
10
T(℃)
800 700 600 500
亚共析钢的TTT曲线
Fe3CⅡ A
Move right
A3
A1
P+F S+F
T
400
B
300 Ms
过冷奥氏体转变动力学 TTT与CCT曲线
A
1
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
A
等温冷却 时间
CCT图与TTT图的比较分析(精)
混合组织，可以把连续转变看作无数个微小等温转变
的总和。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
(3)共析钢与过共析钢的CCT图无贝氏体转变而TTT图有 。这是由于奥氏体的碳浓度高，使贝氏体转变的孕育期 延长，在连续冷却时贝氏体转变来不及进行便已冷却至 室温。
(4)CCT曲线获得困难，TTT曲线容易测得。可用TTT曲
线定性说明连续冷却时的组织转变情况。方法是将CCT 曲线绘在TTT曲线上，依其与TTT 曲线交点的位置来说 明最终转变产物。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理课程
CCT图与TTT图的比较分析
主讲教师：张恩耀 西安航空职学资源库
CCT图与TTT图的比较分析
以共析钢为例：
(1)CCT曲线位于TTT曲线右下方，表明在连续冷却转
变过程中过冷奥氏体转变温度低于等温转变，且孕育 期较长。其它钢种也有类似规律。 (2)TTT图的临界冷却速度为CCT图的1.5倍：等温转 变的产物为单一组织，而连续冷却转变的产物可能是
U75+V钢轨白点失效分析
图 １ Ｕ７５Ｖ 钢轨腰部 ＭｎＳ 夹杂物形态及能谱成分分析
（ ａ，ｂ） 夹杂物形态；（ ｃ） 夹杂物能谱成分分析 Ｆｉｇ．１ Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ＥＤＳ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＭｎＳ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｏｆ Ｕ７５Ｖ ｓｔｅｅｌ ｒａｉｌ ｗａｉｓｔ
（ ａ，ｂ） ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ； （ ｃ） ＥＤＳ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ
图 ３ （ ａ） 为轨头脱碳层显微组织，脱碳层深度约
０．０２ ｍｍ，符合 ＴＢ ／Ｔ ２３４４—２０１２ 枟４３ ～７５ ｋｇ ／ｍ 热轧 钢轨 订 货 技 术 条 件 枠 中 “ 脱 碳 层 深 度 不 应 超 过 ０．５ ｍｍ”的规定。 图 ３（ｂ）为轨腰部位基体组织，为层 片状珠光体 ＋大量沿晶分布的铁素体 ＋夹杂物，未见 有马氏 体、 贝 氏 体 及 沿 晶 分 布 的 渗 碳 体。 按 ＴＢ ／Ｔ ２３４４—２０１２ 标准显微组织“允许有少量沿晶分布的铁 素体” ，因此，轨腰部位组织不符合标准要求。
在检测的非金属夹杂物样品中发现钢轨基体存在 许多呈闪电式（ 锯齿状） 的微细裂纹。 图 ２（ａ） 是轨腰 部位其中一处裂纹的形态（未浸蚀），图 ２（ ｂ） 为经 ４％ 硝酸酒精浸 蚀 后 的 显 微 形 貌， 可 见， 裂 纹 走 向 呈 穿 晶 态。 裂纹扩展的阻力由裂纹前缘金属的性能和微观的 断裂机制决定。 通常来说，裂纹扩展过程是沿着能量 降低的方向，遵循阻力最小的途径进行［１４－１５］ 。 Ｕ７５Ｖ 钢轨这种主裂纹较多、分枝裂纹少的现象，说明能量较 多地集中在主裂纹上，主裂纹容易扩展，从而导致高的 裂纹扩展速率。
图 ３ Ｕ７５Ｖ 钢轨轨头脱碳层（ａ）及轨腰基体（ｂ）显微组织 Ｆｉｇ．３ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｒａｉｌ ｈｅａｄ ｄｅｃａｒｂｕｒｉｚｅｄ ｌａｙｅｒ （ａ） ａｎｄ
四)影响TTT曲线形状与位置的因素
三) 工艺参数:
名称 亚共析钢
共析钢 过共析钢
温 度 ( °C ) Ac3 + 30～50 Ac1 + 30～50 Ac1 + 30～50
三)工艺参数:
四)热处理后的组织 :
钢种 淬火温度(℃) 最终组织
亚共析钢 Ac3+30～50
Wc≤0.5%
碳化物溶解充分, 奥氏体成分均匀, 提高了过冷奥氏体的稳定性, 从而 使 TTT曲线向右移。
三.过冷奥氏体的连续冷却转变
一) 建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转 变曲线 ---- CCT 曲线
C --- continuous C --- cooling T --- transformation
一) 共析碳钢 CCT 曲线建立过程示意图
450 410 185 1000 775 65 55 50
七) 常用的淬火方法
温
A1
度
Ms
时间
单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火
℃
20℃静止水 340 40℃静止水 285 60℃静止水 220 10%NaCl 溶液 580 10%NaOH 溶液 560 20℃10号机油 430 80℃10号机油 430 20℃3号锭子油 500
775 545 275 2000 2830 230 230 120
135 110 80 1900 2750 60 70 100
四) 影响 TTT 曲线形状 与位置的因素
1.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
2.奥氏体中含合金元素的影响: 除Co、Al (＞2.5% ) 外,所有合金元
u75v钢轨热处理工艺开发
ａｔｕｒｅꎬ ａｌｌ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｒａｉｌ Ｕ７５Ｖ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｂｌｅ
改善钢轨的韧塑性ꎮ
２
重轨 Ｕ７５Ｖ 全长热处理生产实践
２. １ 关键工艺参数的控制
为提高钢轨的强度和韧性ꎬ大型厂从德国西马
克引进了在线余热全长热处理线ꎬ采用水雾冷却方
式提高淬透层深度ꎬ保证轨头踏面硬度和耐磨性ꎮ
重轨热处理生产线主要包括感应加热器( 见图 １) 和
带有喷嘴的冷却装置( 见图 ２) ꎬ冷却装置包括 ９ 段ꎬ
雾冷却方式提高淬透层深度ꎬ保证轨头踏面硬度和
高钢轨的强度和韧性ꎮ 钢轨全长在线热处理是提高
耐磨性ꎮ 通过大量生产调试和对热处理线喷嘴水压
其强度和韧性的主要途径之一ꎮ 实践证明ꎬ在弯道
及温度等关键参数进行优化ꎬ大型厂开发出了各项
上使用热处理钢轨可比普轨寿命延长 １ 倍以上ꎮ 对
珠光体钢轨而言ꎬ硬度每增加 ６０ ＨＢꎬ可以延长 １ 倍
( Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ＨＢＩＳ Ｇｒｏｕｐ Ｈａｎｓｔｅｅｌ ＣｏｍｐａｎｙꎬＨａｎｄａｎꎬＨｅｂｅｉꎬ０５６０１５)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒａｉｌ ａｎｄ ｐｒｏｌｏｎｇ ｉｔｓ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅꎬ ｔｈｅ
U75V在线热处理尖轨廓形及伤损特征分析
U75V在线热处理尖轨廓形及伤损特征分析张军政【摘要】通过对U75V在线热处理尖轨进行在线观测,并对其服役状态下的廓形和伤损特征进行分析,初步探讨了伤损状态与通过总重之间的内在联系.研究表明:U75V在线热处理尖轨的寿命至少为U71Mn热轧尖轨的3.5倍,尖轨伤损的主要形式为顶面磨耗、侧面肥边以及剥离掉块;随着通过总重的增加,U75V在线热处理尖轨的磨耗和肥边均持续增加;曲尖轨的平均磨耗速率高于直尖轨,宽断面高于窄断面;肥边多集中在宽断面位置,窄断面的肥边相对较小且不明显,存在因肥边被磨损而导致肥边面积波动的现象.%Switch rail made of U75V online heat treatment rail was observed in site,profile and damage features were analyzed,and the relationship between damage state and carrying gross weight was preliminarily discussed.The results show that the life of switch rail made of U75V online heat treatment rail is at least 3.5 times of U71Mn hot rolled rail.The main damage forms of switch rail are wear in top surface,fat edges on side surface and spalling off.With the increase of carrying gross weight,wears and fat edges of switch rail made of U75V online heat treatment rail increase.Average wear rate of curved switch rail is higher than that of straight switch rail,and that of wide section is higher than that of narrow section.Fat edges concentrate in wide section,and fat edges of narrow section are relatively small and not obvious.As well as,there is a phenomenon of fat edge area fluctuation which is caused by wearing.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2017(057)008【总页数】5页(P110-114)【关键词】轨道工程;在线热处理;尖轨;廓形;磨耗;肥边;通过总重【作者】张军政【作者单位】中铁物总技术有限公司,北京 100036【正文语种】中文【中图分类】U213.6+3道岔是铁路线路的薄弱环节之一，直接影响着列车的运行速度和行驶安全。
U75V热处理钢轨滚动接触疲劳裂纹和磨耗试验
U75V热处理钢轨滚动接触疲劳裂纹和磨耗试验周宇;张杰;杨新文;姜俊楠【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(043)006【摘要】对U75V热处理钢轨进行不同通过总重时的表面观测、取样、磨耗测量、实验室疲劳裂纹长度与深度显微照相以及断面硬度测量,分析钢轨的轨距角滚动接触疲劳裂纹、磨耗和硬度的关系.研究发现,轨距角疲劳裂纹的发展包括裂纹快速萌生和扩展、裂纹-磨耗共存和发展、磨耗控制裂纹三个阶段.轨距角的裂纹向钢轨内部扩展,裂纹与钢轨纵向水平线呈10.8°～29.4°.硬化层硬度在340～360 HB及以上时,磨耗发展率小于0.015 mm·Mt-1,而疲劳裂纹萌生扩展较快,应考虑钢轨上道后至通过总重5～10 Mt期间实施新轨预打磨、通过总重30～60 Mt时实施预防性打磨,以平衡磨耗与裂纹的关系.同时,U75V热处理钢轨具有340～360HB及以上硬度的硬化层厚度应大于10mm.【总页数】5页(P877-881)【作者】周宇;张杰;杨新文;姜俊楠【作者单位】同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804【正文语种】中文【中图分类】U213.4【相关文献】1.裂纹间距对轮轨滚动接触疲劳作用下的钢轨表面多裂纹扩展趋势的影响 [J], 刘园2.解决钢轨磨耗的措施：新型头部热处理钢轨的磨耗调查 [J], 李惠春3.摩擦系数对滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗影响 [J], 周宇;韩延彬;木东升;黄旭炜4.钢轨疲劳裂纹萌生与磨耗发展共存预测中的磨耗阈值 [J], 周宇;孙鼎人;王树国;王璞5.钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法验证 [J], 周宇;王钲;卢哲超;梁旭;李骏鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧相与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。
U75V 75kg／m钢轨淬火工艺研究
包 钢根 据 现有 的设 备 技术 条 件 。 发生 产 了抗 开 拉强度 为 ９０Ｍ ａ 基 础上对轧 态 轨 进行 成分 控 制 ， 对一 些 淬 火设
２ ａｌ Ｓｃｏ ｌｎ ｏ ａｔｕＳ ｅ Ｕ ｉ ，Ｂ ｏ ｕ０４ １ ， ｅ Ｍ ｎｇｌ ｈ ｉ ．Ｒ ｉ ＆ ｅ ｉ ＰａｔｆＢ ｏ ｔ ｌ ｎｏ ｔｎ ｏ ｅ ｎ ａｔ １０ ０ Ｎ ｉ ｏｇ ｏ，Ｃ ｎ ｏ ａ；
３ Ｂ ｏ ｕＳ ｅ Ｉ ｅ ａｉ ｌ ｃｎｍ ｃ ｎ ｒｄｎ ｏ ，Ｌｄ 。Ｂ ｏ ｕ０ ４ １ ，Ｎ ｉ ｎ ｇｌ ｈ ｉ ） ． ａｔ ｔ ｌ ｎ ｒ ｔｎ ｏｏ ｉ ａｄ Ｔａ ｉ Ｃ ． ｔ ． ａｔ １０ ０ ｅＭｏｇ ｏ，Ｃ ｎ ｏ ｅ ｎ ｏ Ｅ ｔ ａ ｇ ｏ ａ
ｉ ｎ ａａ ｉｔ ｔ ａ ｄ ｗｅ ｒｂｌ ｙ． ｙ ｉ
Ｋｅ ｏ ｄ ： ｉ；ｑ ｅ ｃ ｉｇ ｐ Ｄ ｅ ８ ｒｐ ｒ ；ｒ ｕ ｔ ｆｕ ｅ ｙｗ ｒ ｓ ｒ ｌ ｕ ｎ ｈｎ ｉｃ ￥ ；ｐ ｅ ｔ ｅ ｌ ｏ ｓ ａ ｏ ｙ ｓ
铁 路运营 实 践 表 明… ， 有对 重 型 钢 轨进 行 强 只 韧 化处理 ， 能 充 分 发 挥 重 型 轨 道 结 构 的 优越 性 。 才 虽然 ７ ｓｍ钢轨 轨 道结 构 比 ６ ｇｍ钢轨 轨道 有 ５ｋ／ ０ｋ／ 明显 的优越性 ， 是 钢 轨 的 伤 损仍 日益严 重 。 因此 但 提高钢 轨单重 的 同 时必 须 提 高钢 轨 的强 韧性 ， 其 尤
Ｒｅｅ ｒｈ ｏ ｅＱｕ ｎ ｈｎ ｒ ｃｓ ｆ ７ Ｖ ７ ｇ ｍ ａｌ ｓａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｃ ｉｇＰ ｏ ｅｓｏ ５ ５ｋ ／ Ｒ ｉ ｈ Ｕ
ttt曲线名词解释
ttt曲线名词解释
TTT曲线是一种表示材料相变过程的图表，其中TTT代表时间-
温度-转变。
在材料学中，TTT曲线通常用于描述固体材料的相变过程，特别是钢的回火过程。
TTT曲线显示了材料在不同温度和时间
条件下的相变行为，包括奥氏体转变、铁素体转变等。
TTT曲线通常以时间和温度为坐标轴，用来表示材料在不同温
度下的相变过程，从冷却到回火的整个过程。
曲线上的不同区域代
表了材料的不同相态，比如奥氏体、铁素体等。
通过分析TTT曲线，可以确定材料的回火温度范围、相变速率等重要信息，对于材料的
热处理工艺设计具有重要意义。
从工程角度来看，TTT曲线对于控制材料的性能和微观组织具
有重要意义。
工程师可以根据TTT曲线来选择合适的回火工艺参数，以达到所需的材料性能。
此外，TTT曲线也在材料科学研究中发挥
着重要作用，帮助科学家们深入理解材料的相变规律和微观结构演
化过程。
总之，TTT曲线是描述材料相变过程的重要工具，通过分析TTT
曲线可以获取关于材料相变行为的重要信息，对于材料热处理工艺设计和材料性能控制具有重要意义。
基于焊接的UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷却特性
基于焊接的UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷却特性刘丰收;张银花;陈朝阳;周清跃【期刊名称】《中国铁道科学》【年(卷),期】2005(026)006【摘要】模拟钢轨焊接及焊后热处理工况,采用热膨胀方法分别测定UIC900A及U75V钢轨钢的连续冷转变曲线(CCT曲线).通过对UIC900A及U75V钢轨钢连续冷却特性的分析和比较,结果表明:当模拟焊接的奥氏体化温度为1 300℃和冷却速度小于1.5℃·s-1时,这2种钢轨钢的组织均为珠光体,并且在正常情况下焊接后直接空冷也都不会出现马氏体组织,这时UIC900A和U75V钢轨钢的硬度分别达到329 HV和354 HV;当模拟焊后热处理的奥氏体化温度为900℃和冷却速度为0.5℃·s-1时,这2种钢轨钢的硬度均为300 HV左右.UIC900A钢轨钢可直接空冷,U75V钢轨钢则需用冷却速度为1～2℃·s-1的喷风软淬火,以使其硬度达到320～350 HV左右.【总页数】6页(P63-68)【作者】刘丰收;张银花;陈朝阳;周清跃【作者单位】铁道科学研究院,铁道科学技术研究发展中心,北京,100081;铁道科学研究院,金属及化学研究所,北京,100081;铁道科学研究院,金属及化学研究所,北京,100081;铁道科学研究院,铁道科学技术研究发展中心,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】U213.41【相关文献】1.K920焊机连续闪光焊焊接U75V钢轨工艺试验 [J], 王旭华;王兆海;刘建坡2.U75V钢轨连续闪光焊焊接工艺研究 [J], 刘文源;盛花;龙作虹;骆德阳3.U75V钢轨钢晶粒长大模型及其在焊接中的应用 [J], 杨铣;张曦;张佼;吕其兵4.中频感应正火对贝氏体钢与U75V钢轨闪光对焊接头组织与性能的影响 [J], 李威;王振伟;王赫5.攀钢75kg/m、U75V热处理钢轨基地焊接、正火工艺参数调试浅析 [J], 李金鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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热 加 工 工 艺 及 其 失 效 分 析 工 作 ; 电 话 :0917-2867373; E-mail:qszjg@
25μm 图 2 U75V 硬化层显微组织 Fig.2 Microstructure of U75V hardened layer
×0.75 图 7 异常组织的宏观形貌 Fig.7 Macro-morphology of abnormal microstructure
4.5 先共析铁素体 先共析铁素体表现为沿晶界生长的网状和晶
界、晶内长成的等轴状[5]组织。 先共析铁素体形成网 状组织的条件是：碳含量靠近共析成分、奥氏体晶粒 较粗大、冷却速度较慢。远离共析成分的则较倾向于 长成块状先共析铁素体[5]。 在 U75V 的热处理中，则 可能是在奥氏体化状态时保温时间过长和奥氏体转 变为珠光体之前冷却速度过慢所致。 典型的先共析 铁素体见图 10。
从共析碳钢的 CCT 曲线(图 4)可知，完成 A→P 转变的临界最大冷却速度为 35 ℃/s。 而 U75V 的临 界最大冷却速度大大减小，为 10 ℃/s。
800
A
700
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550 500
5 ℃/s
400
温度 /℃
10 ℃/s 35 ℃/s 140 ℃/s
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共析碳钢
U75V
1 U75V 钢轨及其感应热处理原理
U75V 钢轨是应我国铁路钢轨强化改造和发展 而研制的微合金共析钢 [1]。 U75V 钢轨经过离线感应 热处理后，可得到轨头对称帽形的硬化层(图 1)，硬 化 层 的 强 韧 性 和 耐 磨 性 都 得 以 明 显 提 高[2]，从 而 能 显著提高钢轨的服役寿命。
×0.75
图 5 硬化层过浅 Fig.5 Shallow hardened layer
《热加工工艺》 2010 年第 39 卷第 08 期
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材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2010 年 4 月
氏体化深度过浅。 奥氏体化是感应热处理使钢轨硬化 的前提和必要条件。 奥氏体化深度过浅有两方面原因， 一是奥氏体化尚未达到预期目标时该部分的冷却温 度已达到 Ar1 以下；二是本身的加热深度就不够。 4.2 珠光体层片间距没有得到所期望的细化
25μm
图 8 马氏体组织 Fig.8 Martensite microstructure
25μm
图 9 过渡区间的混合组织 Fig.9 Hybrid microstructure in transition aera
50μm
图 10 先共析铁素体 Fig.10 Proeutectoid ferrite
另 外 在 实 际 生 产 中 ， 当 U75V 加 热 温 度 为 1150～1180 ℃时，可能使奥氏体组织的晶粒度过分 粗大。 钢在加热后形成奥氏体组织的晶粒大小对冷 却转变后的组织和一些性能有重要影响。 奥氏体晶 粒过分粗大时将显著降低钢的冲击韧度、 减小裂纹 扩展功和提高脆性转变温度。
3 控制冷却以及 U75V 的 TTT、CCT 曲线讨论
粒状珠光体是珠光体类组织中最稳定的、 最平 衡的组织，其强度、硬度均很低。 在感应热处理中也 有可能使片状珠光体在一定程度上粒化， 从而得到 并不期望的组织。 奥氏体化加热温度偏低，奥氏体 中的残留未溶碳化物或存在一些富碳小区时， 冷却 时较慢或在 A1 温度附近停留时间过长，渗碳体将在 富碳区形核， 或以未溶碳化物为晶核而发生珠光体 转变，即形成了粒状珠光体[3]。 典型组织见图 6。
100
0
1
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时间 /s
图 4 共析碳钢的及 U75V 的 CCT 曲线
Fig.4 CCT curves of eutectoid carbon steel and U75V
4 显微组织分析
4.1 硬化层过浅 根据 TB/T 2635-2004 要求，轨头硬化层深 度应
不小于 15 mm，而图 5 的硬化层深度仅 1～2 mm。 硬 化层过浅，主要原因是感应加热深度过浅，也就是奥
对 U75V 钢轨的感应热处理， 希望其奥氏体在 粗珠光体转变区域冷速较快， 使过冷奥氏体不至于 在此温度区间转变为片层间距较粗的珠光体； 同时 希望过冷奥氏体在细珠光体转变区域停留的时间要 足够长， 使过冷奥氏体在此区间能完全转变为片层 间距较细的珠光体而不残留。 否则残留的奥氏体就 有可能转变为贝氏体甚至马氏体组织。
细珠光体或极细珠光体，见图 2。 其热处理过程为：
P A 化 P 控制加热 较粗片层
控制冷却
细片层
×0.75 图 1 U75V 硬化层形貌 Fig.1 Morphology of U75V hardened layer
当 U75V 原材料供货状态为热轧态时， 轨头组织得到一定程度的 强化， 而心部仍保持原热轧组织。 硬化层的组织为
25μm 图 6 粒状化珠光体 Fig.6 Granular pearlite
4.4 马氏体及贝氏体组织 通常称珠光体转变为高温转变， 贝氏体转变为
中温转变，马氏体转变为低温转变。 在钢轨热处理 中马氏体是绝对不允许出现的组织。 U75V 热处理 中产生的贝氏体主要是上、 下贝氏体。 上贝氏体典 型微观形态呈羽毛状；下贝氏体为针状，与高碳马氏 体极为相似。 在共析碳钢中上贝氏体产生于 550～ 450 ℃， 下贝氏体形成温度低于上贝氏体形成温度 而高于 Ms 点。
细化晶粒使材料韧性增加。 晶界是裂纹扩展的 阻力；晶界总面积增加，使晶界上的杂质浓度减少，
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Hot Working Technology 2010, Vol.39, No.08
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
避免产生沿晶脆性断裂[4]。
2 控制加热
感应加热属于快速加热， 加热速度对 U75V 的 相变温度、 相变动力学以及形成的组织都有很大的 影响。 相变临界点随加热速度的增大而升高。 加热 速度越快，P→A 进行最激烈的温度和完成相变的温 度越高，而所需的时间越短。 在加热温度相同的条 件下，加热速度越高，奥氏体越细小，成分越不均匀， 其稳定性也越差[5]。
虽然 U75V 是按共析钢设计， 但碳只能控制在 一个范围内， 当含碳量大于或小于共析成分点时均 使 TTT 曲线左移[3]。
由 共析碳钢的 TTT 曲线(图 3)可知，其在 550 ℃ 的孕育期最短，不到 1 s，转变完成的时间也最短，仅 需 5 s，形成的珠光体的片层间距最细，硬度最高。 而
800
的异常显微组织和产生机理，提出了其感应热处理的冷却速度范围。
关键词：U75V 钢轨； TTT 曲线； CCT 曲线； 显微组织； 冷却速度
中 图 分 类 号 ：TG156.99
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2010)08-0168-03
TTT & CCT Curve and Microstructure Analysis of U75V Rail After Induction Heat Treatment
U75V 是微合金共析钢， 其化学成分与共析碳 钢相比，主要是增加了 Mn、Si 和 V 的含量。 它们对 TTT 曲线和 CCT 曲线的影 响如下[6]： Mn 降低 珠光 体转变和贝氏体转变的速度， 使 TTT 曲线右移；但 对 TTT 曲线的形状影响不大；并使 TTT 曲线的“鼻 子”略向上移。 Si 的影响与 Mn 相似，但效果极小。 V 降低珠光体转变的速度，同时还使珠光体转变 TTT 曲 线 向 高 温 移 动 ， 贝 氏 体 转 变 “C” 曲 线 向 低 温 移 动 。 但含量较低时 珠光体转变 TTT 曲线和贝 氏体转变 曲线不会分离。 由于 V 在 U75V 中含量极小，故其 对 TTT 曲线影响不大。
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共析碳钢
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图 3 共析碳钢及 U75V 的 TTT 曲线
Fig.3 TTT curves of eutectoid carbon steel and U75V
在偏离 550 ℃较大时， 孕育期和转变所需时间大大 加长。 如 705 ℃等温，需 100 s 转变才可开始，完成转 变需 1 h。 U75V 的 TTT 曲线相对于共析碳钢来说， 右移比较明显，即过冷奥氏体更稳定，转变的孕育期 时间更长了；同时略向上移，即“鼻子”的温度比共析 碳钢的 550 ℃略高。
发生此类不期望的组织转变， 乃是过冷奥氏体 在 T0 温度以上和 T0 温度 (见图 4) 左右冷却速度太 快，使奥氏体在高温转变区域转变不充分而有残留， 在继续冷却时即生成了贝氏体。 如果在 Ms 点时仍 有残留的未转变的奥氏体， 在继续冷却时即可能产 生马氏体。 出现此类组织时其宏观形貌见图 7，典型 的马氏体见图 8，其中马氏体略有回火，马氏体与正 常组织的过渡区间局部组织见图 9。 其过渡区间为 马氏体、细珠光体、上贝氏体的混合组织。
ZHANG Jianguo, JING Xionggang
(China Railway Baoji Bridge Group Co., Ltd., Baoji 721006, China) Abstract：The principle of induction heat treatment for U75V rail was analyzed, the TTT and CCT curve of U75V rail were discussed. Some typical abnormal microstructure and their generation mechanism were analyzed. Finally, the colling speed range of induction heat treatment was presented. Key words：U75V rail; TTT curve; CCT curve; microstructure; colling speed