贝氏体相变ppt课件.ppt

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1、贝氏体相变课件第四章 贝氏体相变第一节第一节 贝氏体贝氏体(B)(B)转变的基本特征转变的基本特征一一.贝氏体转变温度范围贝氏体转变温度范围 在在AA11以下，以下，MMSS以上，有一转变的上限温度以上，有一转变的上限温度BBSS和下和下限温度限温度BBff,碳钢的碳钢的BBSS约为约为550550左右。左右。二二.贝氏体转变产物贝氏体转变产物 一般地，贝氏体转变产物为一般地，贝氏体转变产物为相与碳化物的二相混相与碳化物的二相混合物，为非层片状组织。合物，为非层片状组织。相形态类似于相形态类似于MM而不同而不同于珠光体中的于珠光体中的FF。三三.转变动力学转变动力学 由形核与长大完成，等温转变

2、动力学图是由形核与长大完成，等温转变动力学图是CC形。形。四四.转变的不完全性转变的不完全性 转变结束时总有一部分未转变的转变结束时总有一部分未转变的AA，继续冷却，继续冷却AMAM，形成，形成B+M+AB+M+ARR组织，其中组织，其中AARR为残余为残余AA。五五.扩散性扩散性 转变形成高碳相和低碳相，故有碳原子扩散，但转变形成高碳相和低碳相，故有碳原子扩散，但合金元素和铁原子不扩散或不作长程扩散。合金元素和铁原子不扩散或不作长程扩散。六六.晶体学特征晶体学特征 贝氏体形成时，有表面浮突，位向关系和惯习面贝氏体形成时，有表面浮突，位向关系和惯习面接近于接近于MM。总之，贝氏体转变的某些特征

3、与。总之，贝氏体转变的某些特征与PP相似，相似，某些方面又与某些方面又与MM相似。相似。第二节第二节 贝氏体组织形态和晶体学贝氏体组织形态和晶体学贝氏体有下列主要的组织形态：贝氏体有下列主要的组织形态：一一.无碳化物贝氏体无碳化物贝氏体 在靠近在靠近BBSS的温度处形成这种贝氏体，是由的温度处形成这种贝氏体，是由F+AF+A组成。组成。其形态可见图，是在其形态可见图，是在AA晶界上形成了晶界上形成了FF核后，向晶内核后，向晶内一侧成束长大，形成的平行的板条束，条间为富碳一侧成束长大，形成的平行的板条束，条间为富碳的的AA，板条宽度随转变温度下降而变窄，板条宽度随转变温度下降而变窄.继续冷却，继

4、续冷却，AA可能转变为可能转变为MM、PP、B(B(其他类型其他类型)或保留或保留至室温。至室温。FF条形成时在抛光表面会形成浮凸条形成时在抛光表面会形成浮凸.B B与与AA的位向关系为的位向关系为K-SK-S关系，惯习面为关系，惯习面为111111AA。二 二.上贝氏体 上贝氏体(B(B上 上)B B上 上在 在B B 转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢 转变的较高温度区域内形成，对于中、高碳钢,此 此温度约在 温度约在350 350 550 550 区间。组织为 区间。组织为(F+(F+碳化物 碳化物)的二相混合 的二相混合物。其形态在光镜下为羽毛状 物。其形态在光镜下为羽毛状(见图

5、 见图)。在电镜下为一束平。在电镜下为一束平行的自 行的自A A 晶界长入晶内的 晶界长入晶内的F F 条。束内 条。束内F F 有小位向差，束间有 有小位向差，束间有大角度差，大角度差，F F 条与 条与M M 板条相近。碳化物分布在铁素体条 板条相近。碳化物分布在铁素体条间，随 间，随A A 中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至杆状发 中含碳量增高，其形态由粒状向链状甚至杆状发展 展(见图 见图)。F F 内亚结构为位错，惯习面为 内亚结构为位错，惯习面为111 111A A，与，与A A 之间的位向接近 之间的位向接近K-S K-S 关系，碳化物惯习面为 关系，碳化物惯习面为227 22

6、7 A A，与，与A A 有确定位向关 有确定位向关系。系。三 三.下贝氏体 下贝氏体B B 下 下在 在B B 转变的低温转变区形成，大致在 转变的低温转变区形成，大致在350 350，组织为，组织为(F+(F+碳 碳化物 化物)的二相混合物。的二相混合物。F F 的形态与 的形态与A A 碳含量有关 碳含量有关:碳量低时呈 碳量低时呈板条状 板条状(见图 见图)。碳量高时，呈片状。碳量高时，呈片状(见图 见图)。片内存在细小。片内存在细小碳化物，呈短杆状与 碳化物，呈短杆状与F F 的长轴成 的长轴成55-60 55-60 度，度，成分为 成分为Fe Fe3 3C C 或 或Fe Fe2-

7、3 2-3C C。四 四.粒状贝氏体 粒状贝氏体在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为 在一定的冷速范围内连续冷却得到的，组织为(F+A)(F+A)的二 的二相混合物。其形态为 相混合物。其形态为F F 基体上分布着小岛状的 基体上分布着小岛状的A(A(见图 见图)。富 富碳的 碳的A A 小岛在随后的冷却过程中有三种可能 小岛在随后的冷却过程中有三种可能:分解为 分解为F F 与碳化物 与碳化物;转变为 转变为M;M;以 以A A 态保留至室温。态保留至室温。第三节第三节 贝氏体转变动力学贝氏体转变动力学一 一.贝氏体等温转变动力学曲线 贝氏体等温转变动力学曲线 n n 贝氏体等温转变动力

8、学曲线也呈 贝氏体等温转变动力学曲线也呈S S 形，但与珠光体转变不同，贝氏体 形，但与珠光体转变不同，贝氏体n n 等温转变不能继续到终了。根据贝氏体转变动力学曲线，可作出等温 等温转变不能继续到终了。根据贝氏体转变动力学曲线，可作出等温n n 转变动力学图，如图。可见，此动力学图也呈 转变动力学图，如图。可见，此动力学图也呈C C 形。转变在 形。转变在 B BS S温度以 温度以n n 下才能实行，转变速度先增后减。下才能实行，转变速度先增后减。n n 近年来，由于测试灵敏度的提高，人们发现贝氏体转变的 近年来，由于测试灵敏度的提高，人们发现贝氏体转变的C C 曲线是由 曲线是由n n

9、二个独立的曲线，即上贝氏体转变和下贝氏体转变合并而成，如图。二个独立的曲线，即上贝氏体转变和下贝氏体转变合并而成，如图。二二.转变时碳的扩散转变时碳的扩散 三.影响贝氏体转变的动力学的主要因素 1.碳含量的影响 A 中碳含量的增加，转变时需扩散的原子量增加，转变速度下降。2.奥氏体晶粒大小和奥氏体化温度的影响 奥氏体晶粒越大，晶界面积越少，形核部位越少,孕育期越长,贝氏体转变速度下降;奥氏体化温度越高，奥氏体晶粒越大，转变速度先降后增。第四节第四节 贝氏体转变热力学及转变机制贝氏体转变热力学及转变机制一 一.贝氏体转变热力学 贝氏体转变热力学 贝氏体转变可有三种可能 贝氏体转变可有三种可能:(

10、1)(1)奥氏体分解为平衡浓度的 奥氏体分解为平衡浓度的+Fe+Fe3 3C C，即，即+Fe+Fe3 3C C(2)(2)奥氏体先析出先共析铁素体，即 奥氏体先析出先共析铁素体，即+1 1,1 1在随后的冷却过 在随后的冷却过程中进一步转变 程中进一步转变.(3)(3)奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的 奥氏体以马氏体相变方式先形成同成分的(过饱和 过饱和)，然后，然后 分 分解成 解成Fe Fe3 3C C 及低饱和度 及低饱和度，即，即(过饱和 过饱和)，+Fe+Fe3 3C C，经，经计算后发现：计算后发现：以方式 以方式(1)(1)机制转变的相变驱动力最大，这就表示 机制转变的相变

11、驱动力最大，这就表示(2)(2)、(3)(3)中的 中的 1 1和 和 都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相 都是热力学不稳定的，最终要分解为平衡相 和 和Fe Fe3 3C C。以 以(3)(3)中的切变方式转变，驱动力为 中的切变方式转变，驱动力为180J/mol 180J/mol，而在，而在 B BS S时相变的阻力 时相变的阻力在 在600 J/mol 600 J/mol 以上 以上,阻力大于驱动力 阻力大于驱动力,所以至少在贝氏体转变的上限温 所以至少在贝氏体转变的上限温度 度(3)(3)中的方式不可能而以 中的方式不可能而以(2)(2)中的 中的 1 1扩散方式进行。扩散方式进行

12、。二 二.贝氏体转变过程 贝氏体转变过程 1.1.无碳化物贝氏体 无碳化物贝氏体(高温范围转变 高温范围转变)，组织为，组织为F+A(F+A(富碳 富碳).).(1)A(1)A 中形成贫碳及富碳区，首先是在贫碳区形成 中形成贫碳及富碳区，首先是在贫碳区形成F F 核 核;(2)(2)由于转变温度较高，碳原子可在 由于转变温度较高，碳原子可在F F 中越过 中越过F/A F/A 界面向 界面向A A 扩散，直至达 扩散，直至达到平衡浓度 到平衡浓度;(3)A(3)A、F F 界面上的碳原子向 界面上的碳原子向A A 中远离界面处扩散 中远离界面处扩散;(4)(4)继续形成 继续形成F F 核，并

13、长大成条 核，并长大成条;(5)A(5)A 继续富化，当达到 继续富化，当达到Fe Fe3 3C C 浓度时会析出 浓度时会析出Fe Fe3 3C C，在继续冷却或保温，在继续冷却或保温过程中 过程中A A 也能发生转变，成为 也能发生转变，成为P P、M M、其它类型、其它类型B B 或保留至室温成为残 或保留至室温成为残余奥氏体 余奥氏体A AR R。整个过程可见图。整个过程可见图。2.2.上贝氏体转变 上贝氏体转变(中温范围转变，在 中温范围转变，在350 350 550 550 之间 之间)，组织为，组织为F+F+Fe Fe3 3C.C.(1)(1)在 在A A 中贫碳区形成 中贫碳区

14、形成F F 核 核;(2)(2)碳越过 碳越过F/A F/A 界面向 界面向A A 扩散 扩散;(3)(3)由于温度降低，碳不能进行远程扩散，而在 由于温度降低，碳不能进行远程扩散，而在A A 界面附近堆积，界面附近堆积，形 形成 成Fe Fe3 3C;C;(4)(4)同时 同时F F 长大，形成羽毛状上贝氏体 长大，形成羽毛状上贝氏体.可见 可见,上贝氏体的转变速度受碳 上贝氏体的转变速度受碳在 在A A 中扩散控制。中扩散控制。整个过程可见图。整个过程可见图。3 3 下贝氏体转变 下贝氏体转变(低温范围转变，低于 低温范围转变，低于350 350)(1)(1)在贫碳区形成 在贫碳区形成F

15、F 核，具有过饱和的碳 核，具有过饱和的碳;(2)(2)由于温度低，碳原子不能越过 由于温度低，碳原子不能越过F/A F/A 界面扩散至 界面扩散至A A 中 中;(3)(3)碳原子在 碳原子在F F 内扩散 内扩散;(4)(4)在 在F F 内一定晶面上析出 内一定晶面上析出Fe Fe3 3C C，以降低能量，以降低能量,同时铁素体长大 同时铁素体长大.可见 可见,下贝氏体转变速度受碳在 下贝氏体转变速度受碳在F F 中的扩散所控制。整个过程可见图。中的扩散所控制。整个过程可见图。珠光体、贝氏体、马氏体转变主要特征内 内 容 容 珠光体转变 珠光体转变 贝氏体转变 贝氏体转变 马氏体 马氏体

16、转变 转变温度范围 温度范围 高 高 温 温 中 中 温 温 低 低 温 温转变上限温度 转变上限温度 A A1 1B BS SM MS S领先相 领先相 渗碳体或铁素体 渗碳体或铁素体 铁素体 铁素体形核部位 形核部位 奥氏体晶界 奥氏体晶界 上贝氏体在晶 上贝氏体在晶界 界,下贝氏体大 下贝氏体大多在晶内 多在晶内在晶内 在晶内转变时点阵切变 转变时点阵切变 无 无？有 有碳原子的扩散 碳原子的扩散 有 有 有 有 基本上 基本上无 无铁及合金元素原子 铁及合金元素原子的扩散 的扩散有 有 无 无 无 无等温转变完全性 等温转变完全性 完 完 全 全 视转变温度定 视转变温度定 不完全 不

17、完全转变产物 转变产物+Fe+Fe3 3C C+Fe+Fe3 3C C 或 或-Fe-Fe2-2-3C 3C 冷却过程中的几种转变的主要特征见下表。第五节第五节 贝氏体的力学性能贝氏体的力学性能一 一.贝氏体的强度 贝氏体的强度(硬度 硬度)一般地 一般地,贝氏体的强度随形成温度的降低而提高 贝氏体的强度随形成温度的降低而提高,如图。如图。贝 贝氏体的硬度与形成温度的关系与此相似 氏体的硬度与形成温度的关系与此相似.影响贝氏体强度的因素 影响贝氏体强度的因素:(1)F(1)F 条 条(片 片)的粗细 的粗细：F F 条 条(片 片)越细，晶界越多，贝氏体强度 越细，晶界越多，贝氏体强度越高。由

18、于 越高。由于F F 条 条(片 片)的粗细决定于形成温度，也可认为，的粗细决定于形成温度，也可认为，形成温度越低，条 形成温度越低，条(片 片)越细，强度越高。越细，强度越高。(2)(2)碳化物质点的大小与分布 碳化物质点的大小与分布：根据弥散强化理论，碳化 根据弥散强化理论，碳化物颗粒愈小，分布越弥散，贝氏体强度越高。下贝氏体中 物颗粒愈小，分布越弥散，贝氏体强度越高。下贝氏体中碳化物颗粒小，颗粒量多，故下贝氏体强度高于上贝氏 碳化物颗粒小，颗粒量多，故下贝氏体强度高于上贝氏体。贝氏体形成温度愈低时，碳化物颗粒愈小、越多，强度 体。贝氏体形成温度愈低时，碳化物颗粒愈小、越多，强度越高。越高

19、。(3)F(3)F 的过饱和度 的过饱和度，位错亚结构密度：贝氏体形成温度低，位错亚结构密度：贝氏体形成温度低时，碳原子不易通过界面扩散，时，碳原子不易通过界面扩散，F F 的过饱和增加，位错密 的过饱和增加，位错密度增加，强度增加。度增加，强度增加。总之，贝氏体形成温度越低，强度越高。总之，贝氏体形成温度越低，强度越高。二 二.贝氏体的韧性 贝氏体的韧性 在 在350 350 以上时，组织中大部分为上贝氏体时，冲击韧性会 以上时，组织中大部分为上贝氏体时，冲击韧性会大大下降，如图。上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原 大大下降，如图。上贝氏体的冲击韧性低于下贝氏体的原因有 因有:(1)(1)脆

20、性 脆性Fe3C Fe3C 分布于 分布于F F 条间，造成脆性通道 条间，造成脆性通道;(2)(2)上贝氏体由彼此平行的 上贝氏体由彼此平行的F F 条构成，好似一个晶粒，而下 条构成，好似一个晶粒，而下贝氏体铁素体片彼此位向差很大 贝氏体铁素体片彼此位向差很大,能看作一个晶粒的部位尺 能看作一个晶粒的部位尺寸很小 寸很小,所以上贝氏体的有效晶粒直径远远大于下贝氏体。所以上贝氏体的有效晶粒直径远远大于下贝氏体。第四章 第四章 习 习 题 题(1)(1)一般地 一般地,贝氏体转变产物为 贝氏体转变产物为_ _ 的二相混合物 的二相混合物,为非层片状组织 为非层片状组织.a.A a.A 与 与F

21、 b.A F b.A 与碳化物 与碳化物 c.A c.A 与 与P d.P d.相与碳化物 相与碳化物(2)(2)贝氏体形成时 贝氏体形成时,有 有_,_,位向共系和惯习面接近于 位向共系和惯习面接近于M.M.a.a.表面浮凸 表面浮凸 b.b.切变 切变 c.c.孪晶 孪晶 d.d.层错 层错(3)(3)简述无碳化物贝氏体形成过程 简述无碳化物贝氏体形成过程.(4)(4)简述上贝氏体在光镜和电镜下形态 简述上贝氏体在光镜和电镜下形态.(5)(5)简述下贝氏体在光镜和电镜下形态 简述下贝氏体在光镜和电镜下形态.(6)(6)简述粒状贝氏体的形成过程及形态 简述粒状贝氏体的形成过程及形态.(7)(

22、7)近年来 近年来,人们发现贝氏体转变的 人们发现贝氏体转变的C C 曲线是由二个独立的曲线 曲线是由二个独立的曲线,即 即_ _和 和_ _ 合并而成的 合并而成的.a.P a.P 转变 转变,B,B 转变 转变 b.B b.B 转变 转变,P,P 转变 转变c.B c.B 上转变 上转变,B,B 下转变 下转变 d.P d.P 转变 转变,P,P 转变 转变(8)(8)贝氏体转变时 贝氏体转变时,由于温度较高 由于温度较高,会存在 会存在_ _ 的扩散 的扩散.a.a.铁原子 铁原子 b.b.碳原子 碳原子 c.c.铁和碳原子 铁和碳原子 d.d.合金元素 合金元素(9)(9)随 随A A

23、 中碳含量增加 中碳含量增加,A,A 晶粒增大 晶粒增大,B,B 转变速度 转变速度_._.a.a.下降 下降 b.b.上升 上升 c.c.不变 不变 d.d.先降后增 先降后增(10)(10)贝氏体转变有几种可能 贝氏体转变有几种可能,试用热力学观点加以分析 试用热力学观点加以分析.(11)(11)试图解叙述无碳化物贝氏体的转变过程 试图解叙述无碳化物贝氏体的转变过程.(12)(12)试图解叙述上贝氏体的转变过程 试图解叙述上贝氏体的转变过程.(13)(13)试图解叙述下贝氏体的转变过程 试图解叙述下贝氏体的转变过程.(14)(14)贝氏体的强度随形成温度的降低而 贝氏体的强度随形成温度的降

24、低而_._.a.a.降低 降低 b.b.不变 不变 c.c.无规律变化 无规律变化 d.d.提高 提高(15)(15)碳钢在 碳钢在_ _ 以上等温淬火 以上等温淬火,组织中大部分为上贝氏体 组织中大部分为上贝氏体时 时,冲击韧性会大大降低 冲击韧性会大大降低.a.400 b.450 c.350 d.300 a.400 b.450 c.350 d.300(16)(16)下贝氏体的强度 下贝氏体的强度_ _ 上贝氏体 上贝氏体,韧性 韧性_ _ 上贝氏体 上贝氏体.a.a.高于 高于,优于 优于 b.b.高于 高于,不如 不如 c.c.低于 低于,优于 优于 d.d.低于 低于,不如 不如第五章

25、 过冷奥氏体转变动力学图第一节第一节 过冷奥氏体低温转变动力学图过冷奥氏体低温转变动力学图过冷过冷AA在非平衡条件下冷却在非平衡条件下冷却,可有如图的几种形可有如图的几种形式，其中：式，其中：(a)d T/d=0，为等温冷却;(b)d T/d=C，为连续冷却;(c)d T/d=f()，为实际冷却。一.过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式，见图。纵坐标为温度，横坐标为时间，以对数分度。n n 图上部一条虚线表示临界点 图上部一条虚线表示临界点 A A1 1，下部一条实线表示马氏体转变开始点，下部一条实线表示马氏体转变开始点n n M MS S。两横线之间有三条

26、。两横线之间有三条C C 形曲线 形曲线:左边一条为转变开始线，右为转变 左边一条为转变开始线，右为转变n n 终了线，中间一条为转变量为 终了线，中间一条为转变量为50%50%的线 的线.纵坐标和转变开始线之间的 纵坐标和转变开始线之间的n n 区域为孕育期。孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为 区域为孕育期。孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为n n 鼻子。转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区 鼻子。转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区:n n 高温区 高温区:在临界点 在临界点 A A1 1 以下，珠光体型组织转变区，以下，珠光体型组织转变区，AP A

27、P；n n 低温区 低温区:在 在 M MS S 以下，发生马氏体转变的区域，以下，发生马氏体转变的区域，AM AM；n n 中温区 中温区:在 在 A A1 1 以下、以下、M MS S 以上，发生贝氏体转变的区域，以上，发生贝氏体转变的区域，AB AB。在转变终了线右边，对AP 而言，A 全部转变为P；在转变终了线左边，对AB 而言，A 不能全部转变为B，会保留有未转变的AR；在转变开始线和终了线之间为二相组织。n n 由于形状的缘故，上述 由于形状的缘故，上述C C 形曲线也称为 形曲线也称为C C 曲线，曲线，或 或TTT TTT 曲 曲n n 线 线(Time Temperature

28、 Transformation(Time Temperature Transformation 的缩写 的缩写)。n n 上图实际是共析钢的 上图实际是共析钢的A A 等温转变图，对亚共析钢和过共析 等温转变图，对亚共析钢和过共析n n 钢的 钢的A A 等温转变，在 等温转变，在C C 曲线的右上方会有先共析相析出 曲线的右上方会有先共析相析出n n 线，如图。其中，线，如图。其中，AF AF 为先共析 为先共析F F 析出线 析出线;AC;AC 为先共析 为先共析n n 碳化物析出线。碳化物析出线。常见的C 曲线有四种形状，如图，其中:(a)表示AP 和AB 转变线重叠;(b)表示转变终了

29、线出现的二个鼻子;(c)表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远;(d)表示形成了二组独立的C 曲线。二 二.影响过冷奥氏体等温转变动力学图形状的因素 影响过冷奥氏体等温转变动力学图形状的因素1 1 碳含量的影响 碳含量的影响亚共析钢中 亚共析钢中,随碳含量的上升 随碳含量的上升,C,C 曲线右移 曲线右移;过共析钢中 过共析钢中,随碳含量的上 随碳含量的上升 升,C,C 曲线左移 曲线左移;因此 因此,共析钢的 共析钢的C C 曲线离纵轴最远，共析钢的过冷 曲线离纵轴最远，共析钢的过冷A A 最 最稳定。稳定。2 2 奥氏体晶粒大小的影响 奥氏体晶粒大小的影响奥氏体晶粒度增加，晶界面积增

30、多，使晶界形核的 奥氏体晶粒度增加，晶界面积增多，使晶界形核的P P 易于形核，有利 易于形核，有利于转变发生，于转变发生，C C 曲线左移 曲线左移,但对晶内形核的 但对晶内形核的B B，影响不大。奥氏体化温，影响不大。奥氏体化温度高，度高，A A 晶粒粗大，使 晶粒粗大，使P P 难于形核 难于形核,A,A 均匀化程度高，浓度梯度下降，均匀化程度高，浓度梯度下降，形核长大减慢，形核长大减慢，C C 曲线右移。曲线右移。要指明 要指明 成分 成分，晶粒度 晶粒度 及 及 奥氏体化温度 奥氏体化温度,才可查得相应的 才可查得相应的C C 曲线 曲线.三 三.C.C 曲线测定方法 曲线测定方法常

31、见测定方法有 常见测定方法有:金相硬度法；金相硬度法；膨胀法；膨胀法；磁性法及电阻法等 磁性法及电阻法等.n n 采用金相硬度法，测定的具体方法如下 采用金相硬度法，测定的具体方法如下:n n 用圆薄片 用圆薄片(直径为 直径为15 mm 15 mm，厚，厚1.5 mm)1.5 mm)试样一组，奥氏体化 试样一组，奥氏体化后，迅速置入恒温盐浴炉中，将各试样停留不同时间后，后，迅速置入恒温盐浴炉中，将各试样停留不同时间后，淬入盐水，则淬火后得到的马氏体量即等温过程中未及转 淬入盐水，则淬火后得到的马氏体量即等温过程中未及转变的奥氏体量 变的奥氏体量(这些马氏体量可用硬度法和金相法配合进 这些马氏

32、体量可用硬度法和金相法配合进行测定 行测定)。将不同停留时间下转变了的奥氏体量记录在时 将不同停留时间下转变了的奥氏体量记录在时间 间-温度坐标中 温度坐标中,就制得了 就制得了C C 曲线 曲线.四 四.C.C 曲线的应用 曲线的应用 1 1 等温淬火 等温淬火将加热到淬火温度的零件淬入 将加热到淬火温度的零件淬入350 350 至 至 M MS S点之间的恒温槽中 点之间的恒温槽中,长时间等温 长时间等温,如图操作 如图操作,以得到下贝氏体 以得到下贝氏体;2.2.等温退火，用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大应力。操 等温退火，用于合金钢锻、铸件，以消除冷却时形成的巨大应力。操作时

33、将零件加热到完全退火的高温区域 作时将零件加热到完全退火的高温区域,再冷却到 再冷却到AP AP 区域等温 区域等温,使发生 使发生P P 转变 转变.3 3 形变热处理 形变热处理将合金钢加热到两条 将合金钢加热到两条C C 曲线中间的 曲线中间的A A 稳定区域变形，可提高缺陷密度及材 稳定区域变形，可提高缺陷密度及材料强度。料强度。第二节第二节 过冷奥氏体连续转变动力学图过冷奥氏体连续转变动力学图一 一.过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式 过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式见图 过冷奥氏体连续转变动力学图的基本形式见图,该图的纵坐标为温度，该图的纵

34、坐标为温度，横坐标为时间，采用对数坐标。横坐标为时间，采用对数坐标。图内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲线。冷却曲线终端的小 图内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲线。冷却曲线终端的小圆圈内数字为转变产物的硬度值，可为洛氏硬度或维氏硬度。冷却曲线 圆圈内数字为转变产物的硬度值，可为洛氏硬度或维氏硬度。冷却曲线与转变终了线交点处的数字为该产物所占的百分数。与转变终了线交点处的数字为该产物所占的百分数。马氏体转变开始线与等温转变动力学图不同 马氏体转变开始线与等温转变动力学图不同,M MS S不再为水平线，而是向 不再为水平线，而是向右下侧倾斜，这是由于 右下侧倾斜，这是由于P P 与

35、与B B 的转化，使 的转化，使A A 得到富化而使 得到富化而使 M MS S降低的缘故。降低的缘故。根据各冷却曲线通过的区域及其与转变终了线交点处的数字 根据各冷却曲线通过的区域及其与转变终了线交点处的数字,就可断定 就可断定在 在该冷速下冷却可得到的转变产物及其所占的百分数 该冷速下冷却可得到的转变产物及其所占的百分数.连续转变动力学图与奥氏体化条件 连续转变动力学图与奥氏体化条件(温度、时间 温度、时间)有关，与奥氏体晶粒度 有关，与奥氏体晶粒度有 有关，原因同等温转变相似。关，原因同等温转变相似。不同的冷却速度可得到不同产物，此图也叫 不同的冷却速度可得到不同产物，此图也叫CCT C

36、CT 图 图(即 即Continuous Continuous Cooling Transformation)Cooling Transformation)。35CrMo 钢的CCT 图 AC3二 二.另一种形式的 另一种形式的CCT CCT 图 图 另一种形式的 另一种形式的CCT CCT 图见图 图见图.每一确定的冷速又对应了不同冷却条件 每一确定的冷速又对应了不同冷却条件(空 空冷、油冷、水冷 冷、油冷、水冷)下的某一直径的心部冷速。如 下的某一直径的心部冷速。如:700:700 时的冷速为 时的冷速为50 50/min/min，就相当于直径为，就相当于直径为50 mm 50 mm 空冷

37、的圆棒，直径为 空冷的圆棒，直径为250 mm 250 mm 油冷的圆 油冷的圆棒及直径为 棒及直径为270 mm 270 mm 水冷的圆棒心部的冷速。图中的粗实线表示了不同 水冷的圆棒心部的冷速。图中的粗实线表示了不同的转变，其中，各平行线表示了转变的百分数。的转变，其中，各平行线表示了转变的百分数。上图的应用如下：上图的应用如下：（1 1）了解和确定转变的范围，如在图中可读出，贝氏体转变发生在）了解和确定转变的范围，如在图中可读出，贝氏体转变发生在490 490 至 至 M MS S 之间。又如已知了冷却介质和试样直径，从图上可直接读 之间。又如已知了冷却介质和试样直径，从图上可直接读出心

38、部组织。例如，可读出直径 出心部组织。例如，可读出直径50 mm 50 mm 的试样，空冷后心部得到贝氏 的试样，空冷后心部得到贝氏体组织。体组织。（2 2）确定临界直径和临界冷却速度。临界直径即淬火后，整个圆棒均为）确定临界直径和临界冷却速度。临界直径即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最大直径；临界冷速即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最小 马氏体的最大直径；临界冷速即淬火后，整个圆棒均为马氏体的最小冷速。例如，由图可读出，空冷临界直径为 冷速。例如，由图可读出，空冷临界直径为10 mm 10 mm，油冷临界直径为，油冷临界直径为100 mm 100 mm，水冷临界直径为，水冷临界直径为120 mm

39、 120 mm。该图的纵坐标为温度，横坐标为用700 时心部的冷速来表示的。每一确定的冷速又对应了不同冷却条件(空冷、油冷、水冷)下的某一直径的心部冷速。如:700 时的冷速为50/min，就相当于直径为50 mm 空冷的圆棒，直径为250 mm 油冷的圆棒及直径为270 mm 水冷的圆棒心部的冷速。图中的粗实线表示了不同的转变，其中，各平行线表示了转变的百分数。n n 三 三.过冷奥氏体连续转变动力学图的测定 过冷奥氏体连续转变动力学图的测定n n 测定的困难：测定的困难：n n(1)(1)维持恒定冷速困难；维持恒定冷速困难；n n(2)(2)各种组织的精确定量困难；各种组织的精确定量困难；

40、n n(3)(3)冷却过程中，时间、温度的精确测量困难。冷却过程中，时间、温度的精确测量困难。n n 测定方法有：测定方法有：n n 金相硬度法；金相硬度法；n n 膨胀法；膨胀法；n n 端淬法及磁性法等。端淬法及磁性法等。n n 以金相硬度法测定 以金相硬度法测定CCT CCT 图的方法如下 图的方法如下:为取得恒定冷速，为取得恒定冷速，采用一组高度和内径相同而外径各不相同的套。将一组高 采用一组高度和内径相同而外径各不相同的套。将一组高度和外径与上述的套相匹配的试样，放入套中 度和外径与上述的套相匹配的试样，放入套中,经奥氏体 经奥氏体化后冷却。在同一种介质中，外径不同的套中的试样有不

41、化后冷却。在同一种介质中，外径不同的套中的试样有不同的冷却速度，这样就可以得到以不同恒速冷却的一组试 同的冷却速度，这样就可以得到以不同恒速冷却的一组试样。经一定时间冷却后淬入盐水中 样。经一定时间冷却后淬入盐水中,自套中取出试样，自套中取出试样，测 测定硬度和观察组织 定硬度和观察组织,就可得到不同途径下转变的开始点和 就可得到不同途径下转变的开始点和结束点。结束点。将这些点连起来就构成了 将这些点连起来就构成了CCT CCT 图。图。n n 四 四.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n n 不同直径棒料在不同介质中的冷却曲线见图，其纵坐标为 不同直径棒料在不

42、同介质中的冷却曲线见图，其纵坐标为各种奥氏体化的温度，横坐标为时间。各种奥氏体化的温度，横坐标为时间。n n(1)(1)已知直径和冷却介质，利用上图可算出表面和心部冷 已知直径和冷却介质，利用上图可算出表面和心部冷速 速.根据这些冷速 根据这些冷速,再利用 再利用CCT CCT 图 图(见书 见书P.144,P.144,图 图6-12)6-12)中的 中的冷速与转变产物的关系，可得出冷却后的组织。冷速与转变产物的关系，可得出冷却后的组织。n n(2)(2)利用另一种形式的 利用另一种形式的CCT CCT 图 图(见书 见书P.145,P.145,图 图6-13)6-13)可直接测 可直接测出临

43、界冷速，或利用 出临界冷速，或利用CCT CCT 图 图(书 书P.144,P.144,图 图6-12)6-12)得到 得到(与非 与非M M转变开始线相切处 转变开始线相切处,即为临界冷速 即为临界冷速)。n n(3)(3)根据设计要求 根据设计要求(组织、硬度等 组织、硬度等)，由，由CCT CCT 图选出冷却速 图选出冷却速度的上下限。再由不同直径棒料在水、油、空气中的冷却 度的上下限。再由不同直径棒料在水、油、空气中的冷却曲线图 曲线图(见书 见书P.146,P.146,图 图6-14)6-14)，依照所需的试样直径，选出奥，依照所需的试样直径，选出奥氏体化温度和冷却介质，使冷速在所要求的范围内 氏体化温度和冷却介质，使冷速在所要求的范围内,为制 为制定工艺条件提供依据。定工艺条件提供依据。