1、熱處理C曲線,過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖,熱處理C曲線,過冷A在非平衡條件下冷卻，可有如圖的幾種形式： 其中： (a) dT/d= 0，為等溫冷卻； (b) dT/d= C，為連續(xù)冷卻； (c) dT/d= f()，為實(shí)際冷卻,第一節(jié) 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖,熱處理C曲線,過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又稱TTT圖、IT圖或C曲線。綜合反映了過冷奧氏體在冷卻時(shí)的等溫轉(zhuǎn)變溫度、等溫時(shí)間和轉(zhuǎn)變量之間的關(guān)系（即反映了過冷奧氏體在不同的過冷度下等溫轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變開始時(shí)間、轉(zhuǎn)變終了時(shí)間、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物類型、轉(zhuǎn)變量與等溫溫度、等溫時(shí)間的關(guān)系）。 TTTTemperature Time Transformation ITIs

2、othermal Transformation,熱處理C曲線,一、過冷A等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的基本形式,（一）共析鋼的C曲線分析 1.線、區(qū)的意義 線：縱坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為時(shí)間，臨界點(diǎn)A1線，MS線，Mf線，轉(zhuǎn)變開始線，轉(zhuǎn)變終了線。 區(qū)：A1以上為穩(wěn)定A區(qū)，過冷A區(qū)，過冷A等溫轉(zhuǎn)變區(qū)（AP、AB），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)（P、B）， M形成區(qū)（AM）、M轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)（M或M+Ar） 孕育期最短的部位，即轉(zhuǎn)變開始線的突出部分，稱為鼻子。,熱處理C曲線,共析碳鋼 TTT 曲線的分析,穩(wěn)定的奧氏體區(qū),過冷奧氏體區(qū),A向產(chǎn) 物轉(zhuǎn)變開始線,A向產(chǎn)物 轉(zhuǎn)變終止線,A + 產(chǎn) 物 區(qū),產(chǎn)物區(qū),A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū); 擴(kuò)散

3、型轉(zhuǎn)變;P 轉(zhuǎn)變區(qū)。,550230;中溫轉(zhuǎn)變 區(qū);半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū);,230 - 50;低溫轉(zhuǎn) 變區(qū);非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。,說明：在中部區(qū)域P轉(zhuǎn)變區(qū)和B轉(zhuǎn)變區(qū)可能重疊，得到P和B的混合組織；在下部區(qū)域M轉(zhuǎn)變和B轉(zhuǎn)變可能重疊，得到M和B的混合組織；,熱處理C曲線,3.共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖為何呈“C”字形？ 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變速度受兩個(gè)主要因素：新相與母相間的自由能差Gv和原子的擴(kuò)散系數(shù)D。這兩個(gè)因素作用是矛盾的。 （1）高溫時(shí)，過冷度小，驅(qū)動(dòng)力Gv小，擴(kuò)散系數(shù)D大，原子擴(kuò)散能力大，以驅(qū)動(dòng)力Gv影響為主。 （2）低溫時(shí)，過冷度大，驅(qū)動(dòng)力

4、Gv大，擴(kuò)散系數(shù)D小，原子擴(kuò)散能力小，以擴(kuò)散系數(shù)D影響為主。 上述兩個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，在550是驅(qū)動(dòng)力和原子的擴(kuò)散的作用都充分發(fā)揮，使孕育期最短，使TTT圖呈“C”字形。 綜上所述， TTT圖為珠光體等溫轉(zhuǎn)變、馬氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變、貝氏體等溫轉(zhuǎn)變的綜合。,熱處理C曲線,（二）非共析鋼的過冷A等溫轉(zhuǎn)變圖 與共析鋼的A等溫轉(zhuǎn)變圖不同的是： 對(duì)亞共析鋼在發(fā)生P轉(zhuǎn)變之前有先共析F析出，因此亞共析鋼的過冷A等溫轉(zhuǎn)變曲線在左上角有一條先共析F析出線，且該線隨含碳量增加向右下方移動(dòng)，直至消失。 對(duì)過共析鋼在發(fā)生P轉(zhuǎn)變之前有先共析滲碳體析出，因此過共析鋼的過冷A等溫轉(zhuǎn)變曲線在左上角有一條先共析滲碳體析出線，且隨

5、含碳量增加向左上方移動(dòng)，直至消失。,熱處理C曲線,亞共析鋼的TTT曲線,P + F,S + F,T,B,M + A殘,熱處理C曲線,過共析鋼的TTT曲線,P + Fe3C,S + Fe3C,T,B,M + A殘,熱處理C曲線,（三）合金鋼的過冷A 等溫轉(zhuǎn)變曲線 合金鋼的過冷A 等溫轉(zhuǎn)變曲線由于受碳和合金元素的影響，圖形比較復(fù)雜。 常見的C曲線有四種形狀： (a) 表示AP和AB轉(zhuǎn)變線重疊； (b) 表示轉(zhuǎn)變終了線出現(xiàn)的二個(gè)鼻子； (c) 表示轉(zhuǎn)變終了線分開， 珠光體轉(zhuǎn)變的鼻尖離縱軸遠(yuǎn)； (d) 表示形成了二組獨(dú)立的C曲線。,熱處理C曲線,二、 影響過冷奧氏體C曲線形狀的因素,A的成分：C和合金

6、元素 奧氏體狀態(tài)：奧氏體晶粒大小的影響、加熱溫度和保溫時(shí)間、原始組織 應(yīng)力 塑性變形,熱處理C曲線,（一）A的成分 1.含碳量 含碳量不改變C曲線的形狀但對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變的影響不同。 （1）對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變 非共析鋼在發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變之前有先共析相（鐵素體、滲碳體）析出，因此非共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變C曲線在左上角有一條先共析相析出線，且先共析相析出線隨含碳量的變化而移動(dòng)。 共析鋼的C曲線最靠右，亞共析鋼的C曲線隨含碳量增加向右移動(dòng)；過共析鋼的C曲線隨含碳量增加向左移動(dòng)。 碳對(duì)C曲線的影響不如Me。 因此，共析鋼的C曲線離縱軸最遠(yuǎn)，共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定。,熱處理C曲線,非共析鋼和共析鋼

7、的TTT圖比較,熱處理C曲線,原因： 在相同條件下，隨亞共析鋼中碳含量增加，獲得鐵素體晶核幾率下降，鐵素體長(zhǎng)大時(shí)需擴(kuò)散去的碳量增大，擴(kuò)散的距離增大，先共析鐵素體析出的孕育期增長(zhǎng)，鐵素體析出速度下降；一般認(rèn)為鐵素體析出有利與珠光體轉(zhuǎn)變，而珠光體的析出在鐵素體之后，鐵素體析出速度減慢，珠光體的析出速度也減慢，C曲線向右移動(dòng)。 在過共析鋼中，若在Ac1Accm之間加熱，隨碳含量增加，奧氏體中碳含量不變，未溶的滲碳體的量增加，未溶的滲碳體有促進(jìn)珠光體形核的作用，降低了奧氏體的穩(wěn)定性，C曲線向左移動(dòng)。若在Accm以上加熱，隨碳含量增加，奧氏體中碳含量增加，獲得滲碳體晶核幾率增加，先共析滲碳體與珠光體孕育

8、期縮短，析出速度增加，轉(zhuǎn)變速度增加。這是由于隨碳量增加，珠光體的形成是在滲碳體之后，故也加快。C曲線向左移動(dòng)。,熱處理C曲線,（2）對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變 貝氏體長(zhǎng)大速度是受碳擴(kuò)散控制（碳在鐵素體內(nèi)的脫溶）。這是由于貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)領(lǐng)先相為鐵素體，隨奧氏體中碳含量的增加，獲得鐵素體晶核幾率下降。含碳量增加時(shí)，轉(zhuǎn)變時(shí)需擴(kuò)散的原子量增加，貝氏體轉(zhuǎn)變之前鐵素體轉(zhuǎn)變速度下降，貝氏體轉(zhuǎn)變也減慢，C曲線右移。 （3）對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變 碳含量（Wc）增加，Ms下降、Mf下降；Ms和Mf下降不一致。Wc0.2%，Ms直線下降。 Wc0.6%，Mf下降緩慢，Mf0（低于室溫）。,熱處理C曲線,2.合金元素,合金元素對(duì)C曲線影響可

9、分為兩大類： （1）非（或弱）碳化物形成元素：主要有Co、Ni、Mn、Cu、Si、B等。這類元素 除Co外使C曲線右移，但對(duì)C曲線的形狀影響不大。 （2）碳化物形成元素：主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等。這類元素溶入奧氏體，從而使C曲線右移，且改變C曲線的形狀和位置，使珠光體轉(zhuǎn)變的C曲線移向高溫、貝氏體轉(zhuǎn)變的C曲線移向低溫，從而C曲線分離成上下兩部分，呈現(xiàn)雙C曲線的特征。,熱處理C曲線,合金元素的影響: 除Co、Al (2.5% ) 外,所有合金元 素溶入奧氏體中,會(huì)引起:,熱處理C曲線,（1）對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變 除Co、Al以外，大多數(shù)合金元素是延緩P轉(zhuǎn)變。 合金元素對(duì)P轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)影響的原因

10、：合金元素的自擴(kuò)散、對(duì)碳的擴(kuò)散、改變了AF轉(zhuǎn)變速度、改變了臨界點(diǎn)、對(duì)奧氏體/F界面的拖拽作用。在這些合金元素中Mo的影響最為強(qiáng)烈，W為Mo的影響一半，Cr、Mn、Ni明顯提高過冷A的穩(wěn)定性，Si、Al稍有提高過冷A體的穩(wěn)定性，Co減小過冷A的穩(wěn)定性。 （2）對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變 除Co、Al以外，大多數(shù)合金元素使Ms 、Mf下降 化學(xué)成分對(duì)Ms點(diǎn)的影響的原因：改變了T0；改變了奧氏體的強(qiáng)度。 （3）對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變 除Co、Al以外，大多數(shù)合金元素是延緩B轉(zhuǎn)變。 原因：合金元素溶入A后，增大其穩(wěn)定性，從而使C曲線右移。合金元素對(duì)B轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)影響的原因：合金元素影響碳在A和F中擴(kuò)散；改變了AF轉(zhuǎn)變速度；改變

11、了BS點(diǎn)；影響在一定溫度下的相間自由能差，影響驅(qū)動(dòng)力。強(qiáng)碳化物形成元素減緩B轉(zhuǎn)變速度。,總之，Co、Al可促進(jìn)冷卻轉(zhuǎn)變，其他合金元素大多阻礙轉(zhuǎn)變,熱處理C曲線,（二）奧氏體狀態(tài) 1. 奧氏體晶粒大小的影響 奧氏體晶粒度增加，晶粒愈細(xì)，晶界面積增多，使晶界形核的珠光體易于形核，有利于珠光體轉(zhuǎn)變發(fā)生，C曲線左移；雖然使貝氏體轉(zhuǎn)變速度增加，C曲線左移。但對(duì)晶內(nèi)形核的貝氏體轉(zhuǎn)變影響不如珠光體轉(zhuǎn)變大。對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變奧氏體晶粒長(zhǎng)大，缺陷減少及奧氏體均勻化。馬氏體形成的阻力減小，Ms升高。 2.加熱溫度和保溫時(shí)間 加熱溫度和保溫時(shí)間主要是通過改變奧氏體成分和狀態(tài)來影響珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變。因?yàn)閵W氏體成分不一

12、定是鋼的成分，所以加熱溫度和保溫時(shí)間不同，得到的奧氏體也不一樣，必然對(duì)隨后的冷卻轉(zhuǎn)變起影響。 3.原始組織 主要影響奧氏體成分均勻性。原始組織愈細(xì)，加熱后奧氏體均勻化快，奧氏體成分愈均勻，隨之冷卻后珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變的形核率下降，長(zhǎng)大減慢，C曲線右移。 原始組織愈粗，奧氏體成分不均勻，促進(jìn)奧氏體分解，C曲線左移。,熱處理C曲線,（三）塑性變形 塑性變形加速珠光體轉(zhuǎn)變，C曲線左移。但對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變?cè)诟邷兀?001000）進(jìn)行塑性變形，貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期越長(zhǎng)，貝氏體轉(zhuǎn)變的速度減慢，轉(zhuǎn)變的不完全性增大，C曲線右移；在BS點(diǎn)低溫亞穩(wěn)的奧氏體區(qū)進(jìn)行塑性變形加速貝氏體轉(zhuǎn)變，C曲線左移。 對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變來說

13、，若在Ms以上某一溫度范圍內(nèi)經(jīng)塑性變形會(huì)促進(jìn)奧氏體在該溫度下向馬氏體轉(zhuǎn)變，使Ms升高，產(chǎn)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體。若在MsMf溫度范圍內(nèi)的某一溫度進(jìn)行塑性變形也會(huì)促進(jìn)奧氏體在該溫度下向馬氏體轉(zhuǎn)變。若在Md以上某一溫度范圍內(nèi)經(jīng)塑性變形不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體,熱處理C曲線,（四）應(yīng)力 在奧氏體狀態(tài)下施加拉應(yīng)力或單向壓應(yīng)力，促進(jìn)奧氏體分解，珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變加快，C曲線左移，Ms升高。 在奧氏體狀態(tài)下施加多向壓應(yīng)力，減慢奧氏體分解，珠光體轉(zhuǎn)變和貝氏體轉(zhuǎn)變減慢，C曲線右移，Ms下降。 綜上所述，過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的形狀和位置受上述多種因素的影響，因此在使用時(shí)必須注意其標(biāo)明的試驗(yàn)條件，包括鋼的成分（包括

14、微量元素）、奧氏體化條件、外界條件等。,熱處理C曲線,三、 C曲線的應(yīng)用,1.等溫淬火 將加熱到淬火溫度的零件淬入350至MS點(diǎn)之間的恒溫槽中，長(zhǎng)時(shí)間等溫，可得到下貝氏體； 2.等溫退火 用于合金鋼鍛、鑄件，以消除冷卻時(shí)形成的巨大應(yīng)力。操作時(shí)將零件加熱到完全退火的高溫區(qū)域，再冷卻到AP區(qū)域等溫，使發(fā)生P轉(zhuǎn)變。 3.形變熱處理 形變熱處理將合金鋼加熱到兩條C曲線中間的A穩(wěn)定區(qū)域變形，可提高缺陷密度及材料強(qiáng)度。 4.定性解釋連續(xù)冷卻的奧氏體轉(zhuǎn)變過程,熱處理C曲線,等溫淬火工藝曲線示意圖,熱處理C曲線,連續(xù)冷卻過程中 TTT 曲線的分析,V1 = 5.5/s : 爐冷 ; P,V2 = 20/s :

15、 空冷 ; S,V3 = 33/s : 油冷;T+M+A殘,V4 138/s : 水冷 ; M+A殘,熱處理C曲線,第二節(jié) 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖,過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（又稱CCT圖或CT圖）：綜合反映了過冷奧氏體在連續(xù)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變溫度、時(shí)間和轉(zhuǎn)變量之間的關(guān)系（即反映了過冷奧氏體在不同的冷卻速度下轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變開始時(shí)間、轉(zhuǎn)變終了時(shí)間、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物類型、轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系）。 CCTContinuous Cooling Transformation,熱處理C曲線,一、 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的基本形式,（一）共析鋼CCT圖分析 共析鋼過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的基本形式如圖，該

16、圖的縱坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為時(shí)間，采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。 1.線、區(qū)的意義 線：A1線，MS、Mf線、P轉(zhuǎn)變開始線，P轉(zhuǎn)變終了線，P轉(zhuǎn)變中止線。 區(qū)：穩(wěn)定A區(qū)，過冷A區(qū)，過冷A連續(xù)冷卻P轉(zhuǎn)變區(qū)（AP），M形成區(qū)（AM）、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)（P、M）。 注意：共析鋼的過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖無貝氏體轉(zhuǎn)變,熱處理C曲線,過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（CCT圖）,Vk,時(shí)間(lg),溫度,A1,Pf,Ps,AP,K,Ms,Mf,水冷,油冷,Vk1,爐冷,空冷,轉(zhuǎn)變中止線,Vk1不發(fā)生M轉(zhuǎn)變的最大冷速 Vk全部轉(zhuǎn)變成M的最小冷速,Ps珠光體轉(zhuǎn)變開始線 Pf珠光體轉(zhuǎn)變結(jié)束線,馬氏體轉(zhuǎn)變開始線,馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束線,隨冷卻速度增加

17、，A發(fā)生以下轉(zhuǎn)變： （1）VVk ，AM全部,熱處理C曲線,共析碳鋼 TTT 曲線與CCT曲線的比較,熱處理C曲線,(二）非共析鋼CCT圖分析 1. 亞共析鋼CCT圖 亞共析鋼CCT圖出現(xiàn)了先共析F析出區(qū)和貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。馬氏體轉(zhuǎn)變開始線與等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖不同，MS不再為水平線，而是向右下側(cè)傾斜，這是由于珠光體與貝氏體的轉(zhuǎn)化，使奧氏體得到富化，而使MS降低的緣故。,35CrMo鋼的CCT圖,圖內(nèi)有各種產(chǎn)物存在的區(qū)域和各種速度的冷卻曲線。冷卻曲線終端的數(shù)字為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度值，可為洛氏硬度或維氏硬度。冷卻曲線與轉(zhuǎn)變終了線交點(diǎn)處的數(shù)字為該產(chǎn)物所占的百分?jǐn)?shù)。,熱處理C曲線,2. 過共析鋼CCT圖 過共析

18、鋼CCT圖與共析鋼CCT圖相似，無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，不同的是出現(xiàn)了先共析Fe3C析出區(qū)。MS也不為水平線，而是向右上側(cè)傾斜，這是由于馬氏體轉(zhuǎn)變前有先共析Fe3C析出或部分珠光體轉(zhuǎn)變，使周圍奧氏體貧碳，而使MS升高的緣故。,熱處理C曲線,二、 過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的應(yīng)用 (1)確定臨界冷速 (2) 選擇淬火介質(zhì) (3) 預(yù)測(cè)熱處理后零件的組織和性能,熱處理C曲線,熱處理C曲線,不同直徑棒材料在水，油，空氣中冷卻曲線 縱坐標(biāo)為各種奧氏體化的溫度,熱處理C曲線,二、 改型CCT圖,該圖的縱坐標(biāo)為溫度，橫坐標(biāo)為用700時(shí)心部的冷速來表示的。每一確定的冷速又對(duì)應(yīng)了不同冷卻條件(空冷、油冷、水冷)下的某一直徑的心部冷速。如：700 時(shí)的冷速為50 /min，就相當(dāng)于直徑為50 mm空冷的圓棒，直徑為250 mm油冷的圓棒及直徑為270 mm水冷的圓棒心部的冷速。圖中的粗實(shí)線