第六章-过冷奥氏体转变图课件.ppt

11.1 过冷奥氏体等温转变图的建立过冷奥氏体等温转变图的建立 表示转变量与转变温度和时间的关系表示转变量与转变温度和时间的关系 TTT 图图-Time Temperature TransformationIT 图图 -Isothermal TransformationC 曲线曲线1. 过冷奥氏体等温转变图过冷奥氏体等温转变图2图图6-1 6-1 从从S S曲线曲线(a)(a)到到C C曲线曲线(b)(b)转变开始转变开始转变终了转变终了孕育期孕育期鼻子鼻子n 孕育期孕育期 Incubation Period转变开始线与纵坐标轴转变开始线与纵坐标轴之间的距离，表示在各之间的距离，表示在各不同温度下过冷奥氏体不同温度下过冷奥氏体等温分解所需的等温分解所需的准备时准备时间。间。n 鼻子鼻子-C 曲线上转曲线上转变开始线的突出部，变开始线的突出部，孕孕育期最短育期最短的部位。的部位。3n 金相硬度法金相硬度法奥氏体和转变产物的奥氏体和转变产物的金相形态和硬度金相形态和硬度不同。不同。n 膨胀法膨胀法奥氏体和转变产物的奥氏体和转变产物的比容比容不同。不同。n 磁性法及电阻法磁性法及电阻法 奥氏体为顺磁性，转变产物为铁磁性。奥氏体为顺磁性，转变产物为铁磁性。C 曲线的测定方法曲线的测定方法4图图6-2 6-2 共析碳钢的共析碳钢的C C曲线曲线5图图6-3 6-3 具有先共析线的具有先共析线的C C曲线曲线 a) a) 亚共析钢亚共析钢 b) b) 过共析钢过共析钢6（1）碳含量）碳含量亚共析钢中，随碳含量的上升亚共析钢中，随碳含量的上升, C曲曲线右移；过共析钢中，随碳含量的线右移；过共析钢中，随碳含量的上升，上升，C曲线左移。因此，曲线左移。因此，共析钢共析钢的的C曲线离纵轴最远，共析钢的过冷奥曲线离纵轴最远，共析钢的过冷奥氏体最稳定。氏体最稳定。1.2 影响影响C曲线的因素曲线的因素7（2）合金元素）合金元素除除Co、Al以外，合金元素均使以外，合金元素均使C曲线右移，曲线右移，即增加过冷奥氏体的稳定性，具体影响见图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）加热条件奥氏体化温度越高，保温时间越长，则形成奥氏体化温度越高，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，增加奥氏体的稳低奥氏体分解时的形核率，增加奥氏体的稳定性，使定性，使C曲线右移。曲线右移。8图图6-4 6-4 合金元素对合金元素对C C曲线位置及形状的影响曲线位置及形状的影响9n CCT 曲线曲线 Continuous Cooling Transformationn 一般采用一般采用快速膨胀仪快速膨胀仪测定。测定。2. 过冷奥氏体连续冷却转变图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过冷奥氏体连续冷却转变图的建立10n cc 线为珠光体转变线为珠光体转变中中止线。止线。转变并未最后完成，但转变并未最后完成，但过冷奥氏体已停止分解。过冷奥氏体已停止分解。n 临界冷却速度临界冷却速度 VC 是使过冷奥氏体不发生是使过冷奥氏体不发生分解，得到完全马氏体分解，得到完全马氏体组织（包括组织（包括AR ）的最低）的最低冷却速度。冷却速度。珠光体转变中止线珠光体转变中止线图图6-5 6-5 共析碳钢的共析碳钢的CCTCCT曲线曲线112.2 CCT 图的特点分析图的特点分析图图6-6 6-6 亚共析钢的亚共析钢的CCTCCT图图 向下曲折向下曲折12图图6-7 6-7 过共析钢的过共析钢的CCTCCT图图向上曲折向上曲折13 共析、过共析钢的共析、过共析钢的CCT图上无贝氏体转变区图上无贝氏体转变区原因：原因：n 由于碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更多由于碳含量较高，使贝氏体相变需要扩散更多的碳原子，转变速度太慢，从而在连续冷却条件的碳原子，转变速度太慢，从而在连续冷却条件下，转变难以实现。下，转变难以实现。n 母相奥氏体的碳含量较高时，奥氏体的屈服强母相奥氏体的碳含量较高时，奥氏体的屈服强度也较高，导致切变阻力增大，难以按切变机制度也较高，导致切变阻力增大，难以按切变机制实现点阵改组。实现点阵改组。14 MS 线发生曲折线发生曲折n 有部分贝氏体相变时，有部分贝氏体相变时， 贝氏体铁素体先析出，贝氏体铁素体先析出，提高了提高了A中的碳含量，中的碳含量，MS ，向下曲折向下曲折。n 有部分珠光体相变时，渗碳体是领先相，使有部分珠光体相变时，渗碳体是领先相，使A的的C%，MS ，向上曲折向上曲折。 CCT曲线位于曲线位于C曲线的右下方曲线的右下方 连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。连续冷却转变时转变温度较低，孕育期较长。153. 用用C曲线估计临界冷却速度曲线估计临界冷却速度（1）等温转变时）等温转变时在温度在温度T下，下，等温的孕育期为等温的孕育期为Z(T)，则在温度，则在温度T下保温下保温时间所消耗的孕育期为：时间所消耗的孕育期为：曲线转变开始线决定。函数由孕育期消耗量，CTZPeriodIncubationIPTZIP)()()(3.1 过冷奥氏体的孕育期消耗过冷奥氏体的孕育期消耗16n 判据判据： IP = 1 时，珠光体相变开始。时，珠光体相变开始。 IP 1 时，时，珠光体相珠光体相变正在进行。变正在进行。（2）连续冷却时）连续冷却时把连续冷却看成是许多时间非常短的等把连续冷却看成是许多时间非常短的等温冷却的合成。温冷却的合成。17图图6-8 CCT6-8 CCT曲线与曲线与C C曲线的关系曲线的关系Z Zi iiZ(T)珠光体转变中止线珠光体转变中止线18n 每一个极小的时间段每一个极小的时间段 都对应一个相应的都对应一个相应的温度温度 Ti ，同时在，同时在C曲线上也对应一定的孕育期曲线上也对应一定的孕育期Zi ，在任一温度，在任一温度Ti下，孕育期消耗量下，孕育期消耗量从从 A1冷至冷至Tn时的时的IP为为:iiiZIP)16(12211 niiinnZZZZIP19若把冷却曲线无限细分，即令若把冷却曲线无限细分，即令i 0，则（，则（6-1）式可写成：）式可写成：)36()(1)()26(1,)26()(1)(/)(lim)(111110nnnniTAnTATATAniiinnTZdTTIPdTdddTTZdTdTTZdTdTZdZTIP式可写成：若冷却速度不变，则为冷却速度式中201)(1)(1)(121212211321321 nTAnnnnnnnnnnnnnnnTZdTTIPZZZZZZZZZTIPZZZZZC即而曲线鼻尖以上温度在21n 这就是说，冷却速度为这就是说，冷却速度为的冷却曲线与的冷却曲线与C曲线转变开始线相交时曲线转变开始线相交时(温度为温度为Tn )，IP1，转变未开始。只有进一步冷却到更低温度转变未开始。只有进一步冷却到更低温度Tn，并满足，并满足 时，转变时，转变才开始，这就是才开始，这就是CCT曲线位于曲线位于C曲线右下方曲线右下方的原因。的原因。1)(1)(1nTAnTZdTTIP2211)(1)(1RRTAcTAcTZdTVTZdTVIPn 在临界冷却速度在临界冷却速度VC 下，从下，从A1点点冷却到珠光体转变中止线温度冷却到珠光体转变中止线温度TR时，时，IP = 1。23（3）根据）根据C曲线估计曲线估计VC 从纵轴上的从纵轴上的A1 点作冷却曲线点作冷却曲线VC与与C曲线的转曲线的转变开始线的鼻子相切，切点所对应的温度和孕变开始线的鼻子相切，切点所对应的温度和孕育期分别为育期分别为TR 和和ZR ，则，则RRcZTAV1由于由于CCT曲线总在曲线总在TTT曲线的右下方，所以曲线的右下方，所以5.1ccVV243.2 冷速变化时的孕育期消耗量冷速变化时的孕育期消耗量)36()(1)(1nTAnTZdTTIP若冷却速度若冷却速度，则，则nnTATAnTZdTTZdTTIP11)(1)(1)(n 即冷却速度越慢，在相同的温度范围内，即冷却速度越慢，在相同的温度范围内，孕育期消耗量越大，转变将提前发生。孕育期消耗量越大，转变将提前发生。25 冷却过程中，冷速变化冷却过程中，冷速变化从从A1到到TP温度，按温度，按冷速冷却；从冷速冷却；从TP到到Tn温度，按温度，按冷速冷却。冷速冷却。图图6-9 冷速变化时的孕育期消耗量冷速变化时的孕育期消耗量A1TPPTn时间时间温度温度 T()26PnPTATTnTZdTTZdTTIP1)(1)(1)(与以与以恒速冷却相比，恒速冷却相比，若若，则孕育期消耗量减少，相变推迟。，则孕育期消耗量减少，相变推迟。27 大型锻件的逆硬化现象大型锻件的逆硬化现象图图6-10 解释大型锻件的逆硬化现象解释大型锻件的逆硬化现象 淬淬火火淬淬火火温度温度 T()A1TPPTR时间时间在空气中预冷在空气中预冷珠光体转变中止线珠光体转变中止线锻件表面锻件表面锻件内部锻件内部28n 现象：现象：大型锻件在淬火时，如果在空气中停留时间比较长，大型锻件在淬火时，如果在空气中停留时间比较长，则淬火后，锻件的表面硬度会低于内部硬度，即出现则淬火后，锻件的表面硬度会低于内部硬度，即出现逆硬化。逆硬化。n 解释：解释：在在锻件表面锻件表面，由于在空气中预冷（从临界点，由于在空气中预冷（从临界点A1到到P点），空冷冷速（点），空冷冷速（）低于淬火冷速（）低于淬火冷速（），当继续以），当继续以淬火冷速（淬火冷速（）冷却到）冷却到 TR 温度时，温度时，孕育期消耗量已超孕育期消耗量已超过过1，从而发生部分珠光体相变，使淬火后的表面硬度，从而发生部分珠光体相变，使淬火后的表面硬度下降。而在下降。而在锻件内部锻件内部，从，从A1点到点到 TR 温度，一直以淬温度，一直以淬火冷速（火冷速（）冷却，）冷却，孕育期消耗量小于孕育期消耗量小于1，未发生珠光，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体相变，全部淬成马氏体组织，所以硬度反而比表面高。高。29l作业：P129 2、5、 8