钢的过冷奥氏体转变图

第六章钢的过冷奥氏体转变图重点：1.掌握“C”曲线的含义；2.掌握影响过冷奥氏体转变曲线的因素。意义：1.钢件热处理后的性能在很大程度上取决于冷却时A转变产物类型和形态；2.转变温度及冷却速度不同，过冷奥氏体将按不同机理转变成不同组织（P、B、M）；3.通过研究不同冷却条件下钢中A组织的转变规律对于正确制定热处理工艺、合理选材有重要的实际意义。过冷奥氏体：在临界点以下存在且不稳定的将要发生转变的奥氏体。等温冷却----TTT或IT图连续冷却----CCT或CT§6-1IT图一、IT图的建立1.金相法步骤：1）加热奥氏体化，保温15min；2）T1(Ac1)---t1t2t3t4...，迅速淬入盐水中；3)确定转变开始时间（1%）和转变终了时间(98%),绘出T1下以A转变量—时间为坐标的等温转变动力学曲线；4）同样方法绘出不同温度下的动力学曲线；5）将各个温度下的等温转变开始和终了时间绘在T—t坐标图上（时间用对数表示），转变开始线、转变终了线。C曲线优缺点----直观、结果不连续、费时2.膨胀法：利用钢在相变时发生的比容变化。AFPBM优点—测量时间短，需要试样少；缺点—拐点的确定。3.磁性法：利用奥氏体为顺磁性，其转变产物F、B、M为铁磁性的特点。优点—试样少、测试时间短和易确定各转变产物达到一定百分数所需时间。缺点—无法测出过共析钢的先共析产物的析出线、亚共析钢珠光体转变的开始线。Why？4.热分析法：利用钢相变时的热效应。优点—适用于潜热大、转变速率快的过程，如熔化、凝固缺点—不适用潜热小、转变速率慢的过程，如大部分扩散型固态相变5.电阻法:利用相变时电阻值的变化缺点：精度不高二、C曲线的特点和分析1.特点两条曲线—转变开始和转变终了曲线；三条水平线—A1线、Ms、Mf；六个区域—稳定奥氏体区、过冷奥氏体区域、过冷奥氏体转变产物区、过冷奥氏体与转变产物共存区、马氏体与过冷奥氏体共存区、马氏体区特点：1）过冷奥氏体在不同温度的等温转变都有一个孕育期；2）随温度下降，孕育期先缩短后增加；3）过冷奥氏体在不同温度范围内的转变产物A1~550℃P转变区高温550℃~MsB转变区中温Ms~MfM转变区低温珠光体：A等温分解为片状和片状Fe3C的机械混合物----片层状组织。等温转变的温度越低，形成的和Fe3C越细。按片层的粗细分别称为：珠光体、索氏体（细P）S、屈氏体（极细P）T共析钢：A1~650℃P650~600℃S600~550℃T珠光体型组织----片层越细，硬度贝氏体：过饱和的和Fe3C非片层状的混合物，上贝氏体550~350℃羽毛状HRC45下贝氏体350℃~Ms针状HRC55马氏体：过饱和碳的-Fe固溶体。残余奥氏体珠光体组织下贝氏体组织马氏体组织2.过冷奥氏体稳定性分析由两个因素决定：1）新、母相的自由能差G；2）原子的扩散系数D。G和D的增大都使A稳定性，转变加快。但是这两个因素随过冷度的变化是恰好相反，相互矛盾的“鼻子”的形成三、影响IT图的因素1.含碳量的影响1）亚共析钢--c，C曲线右移，过共析钢--c，C曲线左移；共析钢最稳定2）c，Ms、Mf点下降；3）亚共析钢—多了一条先共析铁素体析出线，过共析钢—多了一条先共析渗碳体析出线。2.合金元素的影响除钴、铝（2.5%）外凡溶于A中----C曲线右移未溶于A中----C曲线左移非（弱）碳化物形成元素：Ni、Mn、Si、Cu、BC曲线形状碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、TiP转变移向高温B转变移向低温1）钴的影响：溶入A中，使C曲线左移。2）Ni的影响：C曲线右移3）Mn的影响：C曲线右移4）Cr的作用：①C曲线右移，对B的推迟作用大于对P的推迟作用；②C曲线分离，3%Cr，完全分离。5）Mo和W的影响：推迟P转变，对B转变影响不大。6）B的影响：微量，过冷奥氏体的稳定性不改变C曲线位置C曲线右移、Ms点下降C曲线分离Mn的作用大于Ni影响鼻温3.奥氏体状态的影响1）奥氏体的晶粒度—主要影响先共析、P、B转变。晶粒越小，C曲线左移，即转变越快。对M转变，晶粒越粗大，Ms点。2）奥氏体均匀性：A成分越不均匀，先共析和P转变加快，部分C曲线左移；B转变时间延长，转变终了线右移；Ms点升高，Mf点降低。4.外加应力与塑性变形的影响外加应力：拉应力加速转变，压应力阻碍转变外加应力对比容的影响塑性变形：造成晶粒破碎和晶格扭曲，缺陷密度，还可能伴有碳化物析出A稳定性，转变加快。四、IT图的基本类型1.P转变与B转变曲线部分相重叠：一个“鼻子”鼻温P转变鼻温B转变碳钢或含非（弱）碳化物形成元素的低合金钢2.P转变与B转变曲线相分离，出现过冷A稳定区，P转变的孕育期比B转变的长。含有Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素的钢3.只呈现B转变曲线合金元素大大推迟P转变孕育期，P转变曲线未出现。镍含量较多的低碳和中碳铬镍钼钢或铬镍钨钢4.P转变与B转变曲线相分离，P转变的孕育期比B转变的短。碳含量较高的合金钢5.只呈现P转变曲线。合金元素大大延长B转变孕育期。碳和强碳化物形成元素含量较高的钢6.只析出碳化物，无任何其它相变。碳和合金元素含量较高的钢图6.8过冷奥氏体等温转变图（IT图）的类型§6-2CT图一、CT图的建立1.金相—硬度法：加热A化恒定冷速至不同温度，立即急冷。组织观察测量硬度M转变量-时间-冷速关系曲线，对应到T—t图上。2.端淬法：标准试样--25×100㎜等距钻孔。末端喷水不同时间，各点冷速不同，对各点进行金相观察各点转变产物及相对量。3.膨胀法：利用膨胀仪测定膨胀曲线的有关转折点。二、CT图的分析共析钢：只出现P和M转变区，无B转变区P转变区:三条曲线—转变开始线、转变终了线、转变中止线M转变区：两条线—Ms线(该温度下M开始形成）Vc1--冷速高于该值时部分或全部A可过冷到M区临界冷却速度：Vc和Vc1Vc—保证奥氏体在连续冷却过程中不发生分解而全部过冷到马氏体区的最小冷速上临界冷却速度，淬火临界冷却速度Vc1—保证奥氏体在连续冷却过程中全部分解而不发生马氏体转变的最大冷却速度下临界冷却速度与共析钢的区别：①亚共析钢：出现铁素体析出区V析出量，出现B转变区Ms右侧下降②过共析钢：出现先共析渗碳体析出线，无B转变区Ms右侧升高亚共析钢的CT图过共析钢的CT图§6-3IT图和CT图的比较和应用一、IT图与CT图的比较区别：1）连续转变时，过冷A是在一个温度范围内完成的组织不均匀2）共析钢和过共析钢连续冷却时无贝氏体转变?；3）CT图位于IT图的右下方—表明什么问题？i----Ti----ii/i----孕育作用或孕育分数∑i/i=1孕育作用完成，转变开始二、IT图与CT图的应用1.确定淬火临界冷却速度2.分析转变产物及性能3.确定工艺规程普通退火、等温退火、分级淬火、等温淬火、形变热处理4.根据试棒直径由CT图确定其应有的显微组织改型CT图（温度与棒材直径）本章总结1、IT、CT图的特点和两者的比较、应用；2、影响过冷奥氏体等温转变的因素；3、重要概念：过冷奥氏体、淬火临界冷却速度本章习题1、概念解释：过冷奥氏体、淬火临界冷却速度、下临界冷却速度2、试解释在IT图中“鼻子”形成的原因；3、试述影响过冷奥氏体等温转变的因素；4、试验设计：马氏体转变的开始温度Ms一般是采用膨胀法或磁性法来测定，请你设计一个试验，如何通过金相法确定Ms点的温度？