钢的热处理——钢的冷却转变要点优秀PPT.ppt

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1、基 本 要 求n n1.1.1.1.过冷过冷过冷过冷A A A A冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型n n2.2.2.2.过冷过冷过冷过冷A A A A等温转变动力学图、等温转变动力学图、等温转变动力学图、等温转变动力学图、n n （1 1 1 1）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图（）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图（）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图（）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图（C C C C曲线）曲线）曲线）曲线）分析：线、区，过冷分析：线、区，过冷分析：线、区，过冷分析：线、区，

2、过冷A A A A发生的三种转变（发生的三种转变（发生的三种转变（发生的三种转变（P P P P型转变、型转变、型转变、型转变、M M M M型转变、型转变、型转变、型转变、B B B B型转变）；过冷型转变）；过冷型转变）；过冷型转变）；过冷A A A A等温转变动力学图为何呈等温转变动力学图为何呈等温转变动力学图为何呈等温转变动力学图为何呈“C”“C”“C”“C”字形字形字形字形n n （2 2 2 2）非共析钢的过冷）非共析钢的过冷）非共析钢的过冷）非共析钢的过冷A A A A等温转变动力学图与共析钢等温转变动力学图与共析钢等温转变动力学图与共析钢等温转变动力学图与共析钢的过冷的过冷的过

3、冷的过冷A A A A等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷A A A A等等等等温转变图类型温转变图类型温转变图类型温转变图类型n n （3 3 3 3）影响过冷）影响过冷）影响过冷）影响过冷A A A A等温转变动力学图形态的因素等温转变动力学图形态的因素等温转变动力学图形态的因素等温转变动力学图形态的因素n n 3.3.3.3.过冷过冷过冷过冷A A A A连续冷却转变图连续冷却转变图连续冷却转变图连续冷却转变图n n （1 1 1 1）共析钢）共析钢）共析钢）共析钢CCTCCTCC

4、TCCT图分析：线、区，不同的冷却速度图分析：线、区，不同的冷却速度图分析：线、区，不同的冷却速度图分析：线、区，不同的冷却速度下下下下A A A A发生的转变，临界冷却速度；发生的转变，临界冷却速度；发生的转变，临界冷却速度；发生的转变，临界冷却速度；n n （2 2 2 2）非共析钢）非共析钢）非共析钢）非共析钢CCTCCTCCTCCT图与非共析钢图与非共析钢图与非共析钢图与非共析钢CCTCCTCCTCCT图的异同，图的异同，图的异同，图的异同，n n （3 3 3 3）过冷奥氏体连续转变动力学图的应用）过冷奥氏体连续转变动力学图的应用）过冷奥氏体连续转变动力学图的应用）过冷奥氏体连续转变

5、动力学图的应用 其次章其次章 钢的冷却转变钢的冷却转变n n冷却方式：n n1.1.等温冷却等温冷却n n把加热到把加热到A A状态的钢，快速状态的钢，快速冷却到低于冷却到低于Ar1Ar1某一温度，某一温度，等温一段时间，使等温一段时间，使A A发生转发生转变，然后再冷却到室温。变，然后再冷却到室温。n n2.2.连续冷却连续冷却n n把加热到把加热到A A状态的钢，以不状态的钢，以不同的冷却速度（空冷，随炉同的冷却速度（空冷，随炉冷，油冷，水冷）连续冷却冷，油冷，水冷）连续冷却到室温。到室温。n n2-12-1过冷奥氏体恒温转变动力学曲线过冷奥氏体恒温转变动力学曲线表表表表45454545钢

6、经钢经钢经钢经840840840840加加加加热热热热后，不同条件冷却后的机械性能后，不同条件冷却后的机械性能后，不同条件冷却后的机械性能后，不同条件冷却后的机械性能冷却方法冷却方法b b,MN/m,MN/m2 2s s,MN/m,MN/m2 2，%，%HRCHRC随炉冷却随炉冷却53053028028032.532.549.349.315151818空气冷却空气冷却 670670720720340340151518184545505018182424油中冷却油中冷却90090062062018182020484845456060水中冷却水中冷却110011007207207 78 81212

7、141452526 6一过冷奥氏体恒温转变动力学曲线的建立一过冷奥氏体恒温转变动力学曲线的建立n n过冷奥氏体恒温转变动力学曲线：在各种过冷度下，过冷过冷奥氏体恒温转变动力学曲线：在各种过冷度下，过冷奥氏体向其他组织转变的转变量与恒温保温时间的关系曲奥氏体向其他组织转变的转变量与恒温保温时间的关系曲线。（线。（TTTTTT）（）（C C曲线）曲线）TTTTTTTemperature Time Temperature Time TransformationTransformationn n方法：金相方法：金相-硬度法、膨胀法、磁性法、热分析法等。硬度法、膨胀法、磁性法、热分析法等。n n步骤步骤

8、:n n（1 1）选择一系列试样，将试样加热奥氏体化；）选择一系列试样，将试样加热奥氏体化；n n（2 2）将试样在）将试样在A1A1点下不同温度保温不同时间；点下不同温度保温不同时间；n n（3 3）淬水冷却，以保留，固定转变产物；）淬水冷却，以保留，固定转变产物；n n（4 4）确定各温度、时间下转变产物及转变量；）确定各温度、时间下转变产物及转变量；n n（5 5）建立转变温度，转变时间与转变产物、转变量的关）建立转变温度，转变时间与转变产物、转变量的关系曲线。系曲线。共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图(1)时间时间(s)3001021031041010800-100100200500

9、600700温度温度()0400A1共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图(2)二二二二 过冷奥氏体恒温转变产物动力学曲线及特点过冷奥氏体恒温转变产物动力学曲线及特点过冷奥氏体恒温转变产物动力学曲线及特点过冷奥氏体恒温转变产物动力学曲线及特点过冷奥氏体等温转变动力学图（TTT图）过过过过冷冷冷冷奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体等等等等温温温温转转转转变变变变曲曲曲曲线线线线又又又又称称称称TTTTTTTTTTTT图图图图、ITITITIT图图图图或或或或C C C C曲曲曲曲线线线线。综综综综合合合合反反反反映映映映了了了了过过过过冷冷冷冷奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体在在在在冷冷冷冷却却却却时时时时的的的的

10、等等等等温温温温转转转转变变变变温温温温度度度度、等等等等温温温温时时时时间间间间和和和和转转转转变变变变量量量量之之之之间间间间的的的的关关关关系系系系（即即即即反反反反映映映映了了了了过过过过冷冷冷冷奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体在在在在不不不不同同同同的的的的过过过过冷冷冷冷度度度度下下下下等等等等温温温温转转转转变变变变的的的的转转转转变变变变起起起起先先先先时时时时间间间间、转转转转变变变变终终终终了了了了时时时时间间间间、转转转转变变变变产产产产物物物物类类类类型型型型、转转转转变变变变量量量量与与与与等等等等温温温温温温温温度度度度、等温时间的关系）。等温时间的关系）。等温时间的关系）

11、。等温时间的关系）。TTTTTTTTTTTTTemperature Temperature Temperature Temperature Time Time Time Time TransformationTransformationTransformationTransformation ITITITITIsothermal Isothermal Isothermal Isothermal TransformationTransformationTransformationTransformation1、过冷A等温转变动力学图的基本形式 （一）共析钢的（一）共析钢的（一）共析钢的（一）共析

12、钢的C C C C曲线分析曲线分析曲线分析曲线分析 1.1.1.1.线、区的意义线、区的意义线、区的意义线、区的意义 线线线线：纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标为为为为温温温温度度度度，横横横横坐坐坐坐标标标标为为为为时时时时间间间间，临临临临界界界界点点点点A1A1A1A1线线线线，MSMSMSMS线线线线，MfMfMfMf线线线线，转转转转变变变变起起起起先先先先线线线线，转变终了线。转变终了线。转变终了线。转变终了线。区区区区：A1A1A1A1以以以以上上上上为为为为稳稳稳稳定定定定A A A A区区区区，过过过过冷冷冷冷A A A A区区区区，过过过过冷冷冷冷A A A A等等等等温温温温转转

13、转转变变变变区区区区（APAPAPAP、ABABABAB），转转转转变变变变产产产产物物物物区（区（区（区（P P P P、B B B B），），），），M M M M形成区（形成区（形成区（形成区（AMAMAMAM）、）、）、）、M M M M转变产物区（转变产物区（转变产物区（转变产物区（M M M M或或或或M+ArM+ArM+ArM+Ar）孕育期最短的部位，即转变起先线的突出部分，称为鼻子。孕育期最短的部位，即转变起先线的突出部分，称为鼻子。孕育期最短的部位，即转变起先线的突出部分，称为鼻子。孕育期最短的部位，即转变起先线的突出部分，称为鼻子。共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线的分析曲线的

14、分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变起先线物转变起先线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A+产产 物物 区区产产物物区区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变;P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变;贝氏体贝氏体(B)转变区转变区;230-50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体(M)转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf 2.2.2.2.转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区

15、转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区(转变类型转变类型转变类型转变类型)：(1).P (1).P (1).P (1).P型转变：高温区（临界点型转变：高温区（临界点型转变：高温区（临界点型转变：高温区（临界点A1A1A1A1550550550550）、过冷度小，）、过冷度小，）、过冷度小，）、过冷度小，P P P P型组织转变型组织转变型组织转变型组织转变区，区，区，区，APAPAPAP；扩散型相变；扩散型相变；扩散型相变；扩散型相变 (2).M (2).M (2).M (2).M型转变：低温区（在

16、型转变：低温区（在型转变：低温区（在型转变：低温区（在MSMSMSMS以下）、过冷度大，发生以下）、过冷度大，发生以下）、过冷度大，发生以下）、过冷度大，发生M M M M转变的区域，转变的区域，转变的区域，转变的区域，AMAMAMAM；非扩散型相变；非扩散型相变；非扩散型相变；非扩散型相变 (3).B (3).B (3).B (3).B型转变：中温区（型转变：中温区（型转变：中温区（型转变：中温区（550550550550MSMSMSMS），发生），发生），发生），发生B B B B转变的区域，转变的区域，转变的区域，转变的区域，ABABABAB。半扩。半扩。半扩。半扩散型相变散型相变散型相

17、变散型相变 须要指出的是，在中部区域须要指出的是，在中部区域须要指出的是，在中部区域须要指出的是，在中部区域P P P P转变区和转变区和转变区和转变区和B B B B转变区可能重叠，得到转变区可能重叠，得到转变区可能重叠，得到转变区可能重叠，得到P P P P和和和和B B B B的混的混的混的混合组织；在下部区域合组织；在下部区域合组织；在下部区域合组织；在下部区域M M M M转变和转变和转变和转变和B B B B转变可能重叠，得到转变可能重叠，得到转变可能重叠，得到转变可能重叠，得到M M M M和和和和B B B B的混合组织；的混合组织；的混合组织；的混合组织；为什么呈为什么呈为什

18、么呈为什么呈C C字形（存在鼻点）？字形（存在鼻点）？字形（存在鼻点）？字形（存在鼻点）？n n过冷奥氏体转变速度取决于转变驱动力和扩散实力，而T，G ，D。n n在A1 550区间,随过冷度增大,原子扩散较快,转变速度较快。n n550以下,随过冷度增大,原子扩散速度越来越慢,因而转变速度减慢。（二）非共析钢的过冷（二）非共析钢的过冷A A等温转变曲图等温转变曲图 对亚共析钢在发生对亚共析钢在发生P P转变之前有先共析转变之前有先共析F F析出，因此亚共析钢的过冷析出，因此亚共析钢的过冷A A等温转变曲线在左上角有一条先共析等温转变曲线在左上角有一条先共析F F析出线，且该线随含碳量增加向右

19、下方移动，直至消逝。析出线，且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消逝。对过共析钢在发生对过共析钢在发生对过共析钢在发生对过共析钢在发生P P P P转变之前有先共析渗碳体析转变之前有先共析渗碳体析转变之前有先共析渗碳体析转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷出，因此过共析钢的过冷出，因此过共析钢的过冷出，因此过共析钢的过冷A A A A等温转变曲线在左上角有等温转变曲线在左上角有等温转变曲线在左上角有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一条先共析渗碳体析出线，且随含碳量增加向左上一条先共析渗碳体析出线，且随含碳量增加向左上一条先共析渗碳体析出线，且随含碳量

20、增加向左上方移动，直至消逝。方移动，直至消逝。方移动，直至消逝。方移动，直至消逝。（三）合金钢的过冷（三）合金钢的过冷A A 等温转变曲线等温转变曲线 合金钢的过冷合金钢的过冷A A 等温转变曲线由于受碳和合等温转变曲线由于受碳和合金元素的影响，图形比较困难。金元素的影响，图形比较困难。常见的常见的C C曲线有四种形态：曲线有四种形态：(a)(a)表示表示APAP和和ABAB转变线重叠；转变线重叠；(b)(b)表示转变终了线出现的二个鼻子；表示转变终了线出现的二个鼻子；(c)(c)表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远；纵轴远；(d)(d)表示形成了

21、二组独立的表示形成了二组独立的C C曲线。曲线。综上所述，综上所述，C C曲图为珠光体等温转变、马氏体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。贝氏体转变与贝氏体混合组织。贝氏体转变与MM转变也会叠。转变也会叠。三、TTT曲线的类型n n第一种第一种：两组两组C C曲线完全重迭曲线完全重迭，如亚共析碳钢、含，如亚共析碳钢、含非碳化物形成元素非碳化物形成元素NiNi、CuCu、SiSi、1.5%MnVc 时，A过Mn n当VVc

22、时，A过Pn n当VcVVc时，A过M+Pn n实际中由于CCT曲线测量难，可用TTT曲线代替CCT曲线作定性分析，推断获得M的难易程度。二二 亚共析钢、过共析钢的连续冷却曲线亚共析钢、过共析钢的连续冷却曲线 (二）非共析钢二）非共析钢二）非共析钢二）非共析钢CCTCCT图分析图分析图分析图分析 1.1.亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢CCTCCT图图图图 亚亚亚亚共共共共析析析析钢钢钢钢CCTCCT图图图图与与与与共共共共析析析析钢钢钢钢CCTCCT图图图图有有有有很很很很大大大大的的的的差差差差别别别别，亚亚亚亚共共共共析析析析钢钢钢钢CCTCCT图图图图出出出出现现现现了了了了先先先先共

23、共共共析析析析F F析析析析出出出出区区区区和和和和贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变区区区区。马马马马氏氏氏氏体体体体转转转转变变变变起起起起先先先先线线线线与与与与等等等等温温温温转转转转变变变变动动动动力力力力学学学学图图图图不不不不同同同同，MSMS不不不不再再再再为为为为水水水水平平平平线线线线，而而而而是是是是向向向向右右右右下下下下侧侧侧侧倾倾倾倾斜斜斜斜，这这这这是是是是由由由由于于于于珠珠珠珠光光光光体体体体与与与与贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体的转化，使奥氏体得到富化，而使的转化，使奥氏体得到富化，而使的转化，使奥氏体得到富化，而使的转化，使奥氏体得到富化，而使MSMS降低

24、的原因。降低的原因。降低的原因。降低的原因。35CrMo35CrMo钢钢钢钢的的的的过过过过冷冷冷冷奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体连连连连续续续续转转转转变变变变动动动动力力力力学学学学图图图图，图图图图内内内内有有有有各各各各种种种种产产产产物物物物存存存存在在在在的的的的区区区区域域域域和和和和各各各各种种种种速速速速度度度度的的的的冷冷冷冷却却却却曲曲曲曲线线线线。冷冷冷冷却却却却曲曲曲曲线线线线终终终终端端端端的的的的小小小小圆圆圆圆圈圈圈圈内内内内数数数数字字字字为为为为转转转转变变变变产产产产物物物物的的的的硬硬硬硬度度度度值值值值，可可可可为为为为洛洛洛洛氏氏氏氏硬硬硬硬度度度度或维氏

25、硬度。或维氏硬度。或维氏硬度。或维氏硬度。冷冷冷冷却却却却曲曲曲曲线线线线与与与与转转转转变变变变终终终终了了了了线线线线交交交交点点点点处处处处的的的的数数数数字字字字为为为为该该该该产产产产物物物物所所所所占占占占的的的的百百百百分分分分数数数数。依依依依据据据据各各各各冷冷冷冷却却却却曲曲曲曲线线线线通通通通过过过过的的的的区区区区域域域域及及及及其其其其与与与与转转转转变变变变终终终终了了了了线线线线交交交交点点点点处处处处的的的的数数数数字字字字，就就就就可可可可断断断断定定定定在在在在该该该该冷冷冷冷速速速速下下下下冷冷冷冷却却却却可可可可得得得得到到到到的的的的转转转转变变变变产

26、产产产物及其所占的百分数。物及其所占的百分数。物及其所占的百分数。物及其所占的百分数。2.2.过共析钢过共析钢CCTCCT图图 过共析钢过共析钢CCTCCT图与共析钢图与共析钢CCTCCT图相像，无贝氏体转变区，不图相像，无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析同的是出现了先共析Fe3CFe3C析出区。析出区。MSMS也不为水平线，而是向也不为水平线，而是向右上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共析右上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共析Fe3CFe3C析出或部析出或部分珠光体转变，使四周奥氏体贫碳，而使分珠光体转变，使四周奥氏体贫碳，而使MSMS上升的原因。上升的原因。三、共析碳钢三、共析碳钢 T

27、TT 曲线与曲线与CCT曲线的比较曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线 1、CCT曲线相对于曲线相对于TTT图图向右下方移动向右下方移动 2、CCT曲线只有相当于曲线只有相当于TTT图上半部分图上半部分 3、共析、过共析钢的、共析、过共析钢的CCT图上不出现图上不出现B相变。相变。4、转变在一个温度范围内、转变在一个温度范围内完成，往往获得混合组织完成，往往获得混合组织 主要由于主要由于主要由于主要由于C%C%高，高，高，高，B B体相变须要扩散较多碳

28、原子，相体相变须要扩散较多碳原子，相体相变须要扩散较多碳原子，相体相变须要扩散较多碳原子，相变速度太慢，从而在实际冷却条件下，难以实现相变变速度太慢，从而在实际冷却条件下，难以实现相变变速度太慢，从而在实际冷却条件下，难以实现相变变速度太慢，从而在实际冷却条件下，难以实现相变对成分的要求。母相对成分的要求。母相对成分的要求。母相对成分的要求。母相C%C%高，导致切变阻力增大，难以高，导致切变阻力增大，难以高，导致切变阻力增大，难以高，导致切变阻力增大，难以实现按切变机制实现点阵改组的模式。实现按切变机制实现点阵改组的模式。实现按切变机制实现点阵改组的模式。实现按切变机制实现点阵改组的模式。Ms

29、Ms线发生曲折线发生曲折线发生曲折线发生曲折F F先析出，先析出，先析出，先析出，B B相变，使相变，使相变，使相变，使A A的的的的C%C%，使之向下曲折（，使之向下曲折（，使之向下曲折（，使之向下曲折（MsMs下降）下降）下降）下降）。部分部分部分部分P P相变，使相变，使相变，使相变，使A A的的的的C%C%，MsMs，向上曲折。，向上曲折。，向上曲折。，向上曲折。5 5、存在临界冷却速度（、存在临界冷却速度（、存在临界冷却速度（、存在临界冷却速度（VcVc）过冷奥氏体转变曲线的应用过冷奥氏体转变曲线的应用n n1.从CCT曲线可以知道不同冷却速度下所经验的转变以及应得的组织和性能，可以确定钢的临界冷却速度。n n2.依据TTT曲线可以确定等温淬火、分级淬火、等温退火等热处理规程。n n3.利用TTT曲线替代CCT曲线，可以定性探讨过冷奥氏体的转变复习题复习题n n1.过冷奥氏体转变有那些类型？受那些元素影响？n n2.共析钢C曲线上各线、区域的意义，说明为何C形？n n3.影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素有那些？