第五章钢的过冷奥氏体转变
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第五章 钢的过冷奥氏体转变图
过冷奥氏体等温转变图
• 将奥氏体迅速冷却到临界温度以下等温 • 转变开始和终了时间、转变产物与转变量－－与 温度和时间的关系 • C曲线 • TTT图 • 金相法 小试片→加热奥氏体化→ 恒温盐浴（转变产物＋ 过冷奥氏体） → 淬火（过冷奥氏体转变为马氏体） → 金相法观察转变产物类型和转变量
C型（P和B转变部分重 叠，鼻尖时间不同）
D型（P和B转变完全分离， P转变显著推迟）
E型（P和B转变完全分 离，B转变显著推迟）
影响奥氏体等温转变图的因素
• 常用合金元素均增加过冷奥氏体的稳定性，使等 温转变曲线右移，延长转变开始和结束时间，降 低Ms点。 • Co元素使等温转变曲线左移，缩短转变开始和结 束时间，提高Ms点。 • C的影响 亚共析钢：C含量增加，TTT曲线右移 过共析钢：C含量增加（>1.2％），TTT曲线左移 B转变：C含量增加，TTT曲线右移 M转变：C含量增加，Ms和Mf显著降低
亚共析钢由于析出铁素体，使未转变的奥氏体C含量增加， 导致随后马氏体的转变温度Ms下降
过共析钢由于析出碳化物（或发生部分珠光体转变），导致 奥氏体C含量下降，使马氏体的转变温度Ms上升降
钢的临界冷却速度
• 获得完全马氏体的临界冷却速度Vc
抑制珠光体转变
抑制贝氏体转变
半冷时间：Ac3冷却至THC所需的时间。THC=1/2(Ac3+25)
转变开始2％ 转变50％ 转变结束98％
对数坐标
Ms的确定
γ M’＋ γ Ms M+γ M’（黑色） ＋M（白亮） M（白亮） γ γ γ Ms
钢(0.8%C)
Mf
F
比容：
0.12399 cm 3 / g
Ms
E
0.12708 cm 3 / g
M 0.12915 cm 3 / g
5％α ＋50％P＋13％B＋30％M
距端淬试样水冷端的距离代表 冷却速度
Mn使转变曲线移向右下方
Mn、B使转变曲线进一步移向右下方
试样半径代表 冷却速度
α ＋P＋B均出现
高温奥氏体化的粗晶粒组织使转变曲线移向右下方
合金元素的影响
合金元素的影响
CCT曲线和TTT曲线的关系
CCT曲线在TTT曲线的 右下方
奥氏体连续冷却转变CCT曲线
在一个温度范围内完成，几种转变往往叠加在一起，组 织常常不均匀。 用膨胀仪连续测定过冷奥氏体的转变过程比较方便。
800～500℃的平均冷却速度
铁素体＋珠光 体转变
钢的冷却膨胀曲线
马氏体转变 （量较少）
贝氏体转变
马氏体转变
奥氏体化温度冷至500℃的时间代表冷却速度
板条＋片状马氏体
随Cr含量增加： 1、增加转变的孕育期 2、使珠光体转变向高温 移动 3、对B的推迟作用大于 对P的推迟作用
P和B的转变完全分离
Ni使鼻尖向右下方移动， 同时使A1和Ms下降
Mn使鼻尖右移
W作用与 Mo相似
Mo显著推迟P转 变。提高P转变 温度，降低B转 变温度
微量的B即可使铁素体和 珠光体转变显著推迟
随Co的增加，孕育期缩短，转变曲线左移。提高 Ms点。
奥氏体晶粒尺寸的影响
晶粒越细，转变曲线左移
中温奥氏体化，晶粒较细，有残留碳化物和夹杂，曲线左移
高温奥氏体化，晶粒较粗，成分均匀化，曲线右移
变形的影响
变形促进过冷奥氏体转变，且铁素体能在奥氏 体晶内形核，减小珠光体团的尺寸，提高机械 性能
“鼻尖”以上稍慢，“鼻尖” 附近快冷，“鼻尖”以下稍慢
奥氏体转变图的应用
分级淬火 得到马氏体
等温淬火
得到下贝氏体
退火和等温退火
得到铁素体＋珠光 体
最短转变时间
形变热处理：形变在过冷奥氏体比较稳定的区域进行， 同时低于再结晶温度
CCT图的应用
棒料距表面不同距离点的 冷速与端淬试样淬端距离 的关系
影响临界冷却速度的因素
低碳钢，随C含量的增高，Vc显著下降 高碳钢，C含量超过1％后，随C含量的 增高，Vc增高
合金元素的影响
大部分合金元素（Co除 外）在溶入奥氏体时均 增加奥氏体的稳定性， 降低Vc。 利用左图可以得到合金 元素对半冷时间、水淬 直径的影响。
淬透性对钢材性能的影响
奥氏体状态对临界速度的影响
转变量＝
FE DC
奥氏体化工艺
任一温度下：转变开始和结束时间，转变产物种类和转变 量，转变产物的硬度。马氏体转变开始、结束的温度及转 变量与温度的关系。
P P占优
P＋B
B占优 B上 B下
A型（P和B转变重叠） B型（P和B转变部分重叠， 鼻尖时间相近）
B型（ P和B转变部分重叠， 鼻尖时间相近 ）
奥氏体晶粒度越大，Vc降低 奥氏体化温度越高，晶粒粗大，碳化物和夹杂溶入， 奥氏体均匀化，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱc降低 奥氏体中非金属夹杂物和稳定碳化物阻碍晶粒长大， 使Vc增加
淬火速度大于Vc，但要尽可能 降低淬火应力。 理想淬火冷却曲线：
a. 单液淬火，碳钢多用水，合金钢常用油 b. 双液淬火，“先水后油” c. 分级淬火，投入温度在Ms附近的熔盐中 等温，再置于油中冷却，变形小 d. 等温淬火
过冷奥氏体等温转变图
• 将奥氏体迅速冷却到临界温度以下等温 • 转变开始和终了时间、转变产物与转变量－－与 温度和时间的关系 • C曲线 • TTT图 • 金相法 小试片→加热奥氏体化→ 恒温盐浴（转变产物＋ 过冷奥氏体） → 淬火（过冷奥氏体转变为马氏体） → 金相法观察转变产物类型和转变量
C型（P和B转变部分重 叠，鼻尖时间不同）
D型（P和B转变完全分离， P转变显著推迟）
E型（P和B转变完全分 离，B转变显著推迟）
影响奥氏体等温转变图的因素
• 常用合金元素均增加过冷奥氏体的稳定性，使等 温转变曲线右移，延长转变开始和结束时间，降 低Ms点。 • Co元素使等温转变曲线左移，缩短转变开始和结 束时间，提高Ms点。 • C的影响 亚共析钢：C含量增加，TTT曲线右移 过共析钢：C含量增加（>1.2％），TTT曲线左移 B转变：C含量增加，TTT曲线右移 M转变：C含量增加，Ms和Mf显著降低
亚共析钢由于析出铁素体，使未转变的奥氏体C含量增加， 导致随后马氏体的转变温度Ms下降
过共析钢由于析出碳化物（或发生部分珠光体转变），导致 奥氏体C含量下降，使马氏体的转变温度Ms上升降
钢的临界冷却速度
• 获得完全马氏体的临界冷却速度Vc
抑制珠光体转变
抑制贝氏体转变
半冷时间：Ac3冷却至THC所需的时间。THC=1/2(Ac3+25)
转变开始2％ 转变50％ 转变结束98％
对数坐标
Ms的确定
γ M’＋ γ Ms M+γ M’（黑色） ＋M（白亮） M（白亮） γ γ γ Ms
钢(0.8%C)
Mf
F
比容：
0.12399 cm 3 / g
Ms
E
0.12708 cm 3 / g
M 0.12915 cm 3 / g
5％α ＋50％P＋13％B＋30％M
距端淬试样水冷端的距离代表 冷却速度
Mn使转变曲线移向右下方
Mn、B使转变曲线进一步移向右下方
试样半径代表 冷却速度
α ＋P＋B均出现
高温奥氏体化的粗晶粒组织使转变曲线移向右下方
合金元素的影响
合金元素的影响
CCT曲线和TTT曲线的关系
CCT曲线在TTT曲线的 右下方
奥氏体连续冷却转变CCT曲线
在一个温度范围内完成，几种转变往往叠加在一起，组 织常常不均匀。 用膨胀仪连续测定过冷奥氏体的转变过程比较方便。
800～500℃的平均冷却速度
铁素体＋珠光 体转变
钢的冷却膨胀曲线
马氏体转变 （量较少）
贝氏体转变
马氏体转变
奥氏体化温度冷至500℃的时间代表冷却速度
板条＋片状马氏体
随Cr含量增加： 1、增加转变的孕育期 2、使珠光体转变向高温 移动 3、对B的推迟作用大于 对P的推迟作用
P和B的转变完全分离
Ni使鼻尖向右下方移动， 同时使A1和Ms下降
Mn使鼻尖右移
W作用与 Mo相似
Mo显著推迟P转 变。提高P转变 温度，降低B转 变温度
微量的B即可使铁素体和 珠光体转变显著推迟
随Co的增加，孕育期缩短，转变曲线左移。提高 Ms点。
奥氏体晶粒尺寸的影响
晶粒越细，转变曲线左移
中温奥氏体化，晶粒较细，有残留碳化物和夹杂，曲线左移
高温奥氏体化，晶粒较粗，成分均匀化，曲线右移
变形的影响
变形促进过冷奥氏体转变，且铁素体能在奥氏 体晶内形核，减小珠光体团的尺寸，提高机械 性能
“鼻尖”以上稍慢，“鼻尖” 附近快冷，“鼻尖”以下稍慢
奥氏体转变图的应用
分级淬火 得到马氏体
等温淬火
得到下贝氏体
退火和等温退火
得到铁素体＋珠光 体
最短转变时间
形变热处理：形变在过冷奥氏体比较稳定的区域进行， 同时低于再结晶温度
CCT图的应用
棒料距表面不同距离点的 冷速与端淬试样淬端距离 的关系
影响临界冷却速度的因素
低碳钢，随C含量的增高，Vc显著下降 高碳钢，C含量超过1％后，随C含量的 增高，Vc增高
合金元素的影响
大部分合金元素（Co除 外）在溶入奥氏体时均 增加奥氏体的稳定性， 降低Vc。 利用左图可以得到合金 元素对半冷时间、水淬 直径的影响。
淬透性对钢材性能的影响
奥氏体状态对临界速度的影响
转变量＝
FE DC
奥氏体化工艺
任一温度下：转变开始和结束时间，转变产物种类和转变 量，转变产物的硬度。马氏体转变开始、结束的温度及转 变量与温度的关系。
P P占优
P＋B
B占优 B上 B下
A型（P和B转变重叠） B型（P和B转变部分重叠， 鼻尖时间相近）
B型（ P和B转变部分重叠， 鼻尖时间相近 ）
奥氏体晶粒度越大，Vc降低 奥氏体化温度越高，晶粒粗大，碳化物和夹杂溶入， 奥氏体均匀化，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱc降低 奥氏体中非金属夹杂物和稳定碳化物阻碍晶粒长大， 使Vc增加
淬火速度大于Vc，但要尽可能 降低淬火应力。 理想淬火冷却曲线：
a. 单液淬火，碳钢多用水，合金钢常用油 b. 双液淬火，“先水后油” c. 分级淬火，投入温度在Ms附近的熔盐中 等温，再置于油中冷却，变形小 d. 等温淬火