05-3 第三节 过冷奥氏体转变曲线图.pptx

第1页：过冷奥氏体转变曲线

过冷奥氏体转变曲线

第五章钢的热处理本节重点： 掌握不同碳含量铁碳合金的组织结构特点及性能； 熟练掌握铁碳相图并会运用相律分析相图

第2页：过冷奥氏体转变产物的组织形态与性能

过冷奥氏体转变产物的组织形态与性能

第二节过冷奥氏体转变产物的组织形态与性能

第3页：珠光体型转变—高温转变

珠光体型转变—高温转变

1、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃）共析碳钢三种珠光体型组织σb/MPaHRC特征转变类型相组成转变温度/℃符号组织名称1 00010～20片层间距＝0.6～0.8 μm，500×分清扩散型（铁原子和碳原子都扩散）F+Fe3CA1～650P珠光体珠光体型1 20025～30片层间距＝0.25～0.4 μm，1 000×分清，细珠光体650～600S索氏体1 40030～40片层间距＝0.1～0.2 μm，2 000×分清，极细珠光体600～550T屈氏体一、珠光体类型组织形态与性能

第4页：珠光体型转变—高温转变（续）

珠光体型转变—高温转变（续）

1、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃）一、珠光体类型组织形态与性能

第5页：珠光体形貌与形成温度

珠光体形貌与形成温度

⑴珠光体形貌形成温度为A1～650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示.光镜下形貌电镜下形貌三维珠光体如同放在水中的包心菜

第6页：索氏体形貌像形成温度

索氏体形貌像形成温度

2）索氏体形貌像形成温度为650-600℃,片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S表示。

电镜形貌光镜形貌

第7页：屈氏体形貌像形成温度

屈氏体形貌像形成温度

3）屈氏体形貌像形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T表示。

电镜形貌光镜形貌

第8页：珠光体的形成过程

珠光体的形成过程

珠光体转变也是形核和长大的过程。

渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团. 珠光体转变是扩散型转变。

第9页：珠光体型转变

珠光体型转变

• 珠光体的组织形态及力学性能
• 珠光体的形成机理珠光体的形成过程，包含两个同时进行的过程:一个是碳的扩散，生成高碳的渗碳体和低碳的铁素体;另一个是晶体的点阵重构，由面心立方的奥氏体转变成体心立方的铁素体和复杂斜方的渗碳体。

第10页：片状珠光体形成过程示意

片状珠光体形成过程示意

图珠光体的形成机理

第11页：当奥氏体过冷到

当奥氏体过冷到

Ms以下将转变为马氏体类型组织。

马氏体转变是强化钢的重要途径之一。

(1)马氏体的晶体结构碳在-Fe中的过饱和固溶体称马氏体，用M表示。

马氏体组织 马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中.二、马氏体类型组织形态与性能

第12页：马氏体具有体心正方晶格

马氏体具有体心正方晶格

马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c）•轴比c/a称马氏体的正方度。

•C%越高，正方度越大，正方畸变越严重。

•当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.

第13页：马氏体的形态 马氏

马氏体的形态 马氏

• 马氏体的形态 马氏体的形态分板条和针状两类。
• 板条马氏体 立体形态为细长的扁棒状 在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。光镜下电镜下

第14页：电镜下光镜下

电镜下光镜下

②针状马氏体 立体形态为双凸透镜形的片状。

显微组织为针状。

在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶马氏体。

第15页：马氏体形态与含碳量

马氏体形态与含碳量

③马氏体的形态主要取决于其含碳量 C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。

C%大于1.0%C时几乎全部是针状马氏体. C%在0.2～1.0%之间为板条与针状的混合组织。

第16页：马氏体的性能•高硬度是马氏

马氏体的性能•高硬度是马氏

• 马氏体的性能•高硬度是马氏体性能的主要特点。•马氏体的硬度主要取决于其含碳量。•含碳量增加，其硬度增加。 当含碳量大于
• 6%时，其硬度趋于平缓。 合金元素对马氏体硬度的影响不大。马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%

第17页：马氏体强化的原因

马氏体强化的原因

马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。

此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。

马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。

针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性.针状马氏体板条马氏体马氏体的透射电镜形貌

第18页：马氏体转变的特点

马氏体转变的特点

• 马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是
• 无扩散性 铁和碳原子都不扩散，因而马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量相同。

第19页：马氏体点与降温形成

马氏体点与降温形成

②降温形成•马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms表示. 马氏体转变终了温度称下马氏体点，用Mf表示. 只要温度达到Ms以下即发生马氏体转变。

在Ms以下，随温度下降,转变量增加，冷却中断,转变停止。

MfMsM(50%)M(90%)

第20页：高速长大 马氏体形成速度极快

高速长大 马氏体形成速度极快

• 高速长大 马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。 当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹。
• 转变不完全’ 即使冷却到Mf点，也不可能获得100%的马氏体，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，称残余奥氏体，用A’或’表示。

第21页：总结过冷奥氏体转变产物

总结过冷奥氏体转变产物

共析钢）获得工艺HRC显微组织特征转变机制形成温度，℃转变产物转变类型退火5-20粗片状，F、Fe3C相间分布扩散型A1～650P珠光体正火20-30细片状，F、Fe3C相间分布650～600S等温处理30-40极细片状，F、Fe3C相间分布600～550T等温处理40-50羽毛状，短棒状Fe3C分布于过饱和F条之间半扩散型550～350B上贝氏体等温竹叶状，细片状Fe3C分

第22页：贝氏体的组织形态和力学性能

贝氏体的组织形态和力学性能

• 贝氏体的组织形态和力学性能
• 贝氏体的形成机理上贝氏体和下贝氏体的转变机理见。贝氏体形成机理示意图三、贝氏体类型组织形态与性能

第23页：贝氏体型

贝氏体型

• 贝氏体型( B )转变( 550～230℃ )
• 550～350℃: B上; 40～45HRC;脆性大，几乎无价值。B上=过饱和碳α-Fe条状+ Fe3C细条状过饱和碳α-Fe条状羽毛状

第24页：上贝氏体的显微形貌

上贝氏体的显微形貌

在光镜下呈羽毛状.在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。

光镜下电镜下上贝氏体形貌

第25页：贝氏体型

贝氏体型

• 贝氏体型( B )转变( 550～230℃ )
• 350～230℃: B下; 45～55HRC;良好综合力学性能，生产中常等温淬火获得。B下=过饱和碳α-Fe针叶状+ Fe3C细片状过饱和碳α-Fe针叶状Fe3C细片状针叶状

第26页：下贝氏体形貌在光镜下呈竹叶状

下贝氏体形貌在光镜下呈竹叶状

。

在电镜下为细片状碳化物分布于铁素体针内，并与铁素体针长轴方向呈55-60º角。

光镜下电镜下

第27页：上贝氏体与下贝氏体性能比较

上贝氏体与下贝氏体性能比较

上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。

下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。

上贝氏体贝氏体组织的透射电镜形貌下贝氏体

第28页：共析碳钢两种贝氏体型组织

共析碳钢两种贝氏体型组织

HRC特征转变类型相组成转变温度/℃符号组织名称40～45羽毛状：平行密排的过饱和F板条间，不均匀分布短杆状，使条间容易脆性断裂，工业上不应用半扩散型（铁原子不扩散，碳原子扩散）F过饱和+Fe3C550～350B上上贝氏体贝氏体型50～60针状：在过饱和F针内均匀分布（与针轴成55º～65º）排列小薄片ε碳化物。

具有较高的强度、硬度、塑性和韧性F过饱和+ε-Fe2.4C350～230B下下贝氏体

第29页：过冷奥氏体转变曲线图

过冷奥氏体转变曲线图

第三节过冷奥氏体转变曲线图一、过冷奥氏体的等温转变钢在冷却时，主要的冷却方式有两种:一种是等温冷却，另一种是连续冷却，如图所示。

不同冷却方式示意图

第30页：钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体

钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体

二、钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体——暂时保留在A1以下的奥氏体。

连续冷却转变——使加热到奥氏体化的钢连续降温进行组织转变等温冷却转变——使加热到奥氏体化的钢以较快的冷却速度冷到A1以下某温度保温，在等温下发生组织转变。

第31页：建立共析钢过冷奥氏体等温冷

建立共析钢过冷奥氏体等温冷

一）建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线----TTT曲线( C曲线)T---timeT---temperatureT---transformation

第32页：共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线

共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线

本页以图示为主，正文要点详见本页配图。

第33页：共析碳钢

共析碳钢

C曲线建立过程示意图时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1

第34页：等温转变曲线的区域划分

等温转变曲线的区域划分

稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变; P转变区。

550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体( B )转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体( M )转变区。

时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf共析钢的TTT曲线

第35页：亚共析钢

亚共析钢

的TTT曲线FAP + FS + FTBM + A残A3时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf

第36页：过共析钢

过共析钢

的TTT曲线P + Fe3CⅡS + Fe3CⅡTBM + A残Fe3CⅡAACM时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfAcm时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf

第37页：影响TTT曲线形状与位置的因素

影响TTT曲线形状与位置的因素

• 影响TTT曲线形状与位置的因素
• 奥氏体中含碳量的影响:亚共析钢的C曲线随含碳量的增加右移；过共析钢的C曲线随含碳量的增加左移。过共析钢共析钢亚共析钢时间温度A1

第38页：奥氏体中含合金元素

奥氏体中含合金元素

2）奥氏体中含合金元素的影响:除Co外,能溶入奥氏体使过冷奥氏体稳定性增大的合金元素会使C曲线右移动；溶入较多碳化物形成元素，使C曲线出现两个鼻尖。

向右移向下移MsA1A1Ms含Cr合金钢

第39页：加热温度和保温时间

加热温度和保温时间

3）加热温度和保温时间的影响:加热温度越高,保温时间越长,碳化物溶解充分,奥氏体成分均匀,提高了过冷奥氏体的稳定性,从而使TTT曲线向右移。

第40页：过冷奥氏体的连续转变

过冷奥氏体的连续转变

连续冷却的等温转变图二、过冷奥氏体的连续转变

第41页：3.2过冷奥氏体连续冷却转变的近

3.2过冷奥氏体连续冷却转变的近

4.3.2过冷奥氏体连续冷却转变的近似分析共析钢C曲线与CCT曲线关系

第42页：Vk共析碳钢

Vk共析碳钢

CCT曲线建立过程示意图时间温度A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk′炉冷空冷

第43页：连续冷却转变产物分析

连续冷却转变产物分析

• 图中冷却速度v1相当于随炉冷却的速度，根据v1与C曲线相交的位置，过冷奥氏体将转变为珠光体(P)
• 冷却速度v2相当于空气中冷却的速度，根据v2与C曲线相交的位置，过冷奥氏体将转变为索氏体(S)
• 冷却速度v3相当于淬火时的冷却速度，有一部分过冷奥氏体转变为托氏体(T)，剩余的过冷奥氏体冷却到Ms开始转变成马氏体(M)，最终获得托氏体＋马氏体＋残余奥氏体的混合组织
• 冷却速度v4相当于在水中冷却时的冷却速度，它不与C曲线相交，一直过冷到Ms点以下开始转变为马氏体(M)，得到马氏体和残余奥氏体的混合组织。冷却速度vk与C曲线鼻尖相切，为该钢的临界冷却速度。

第44页：同一成分的钢

同一成分的钢

• 同一成分的钢的CCT曲线位于C曲线右下方。要获得同样的组织，连续冷却转变比等温转变的温度要低些，孕育期要长些。
• 连续冷却时，转变时在一个温度范围内进行的，转变产物的类型可能不只一种，有时是几种类型组织的混合。
• 连续冷却转变时，共析钢不发生贝氏体转变。共析碳钢TTT曲线与CCT曲线的比较