1、热处理原理及工艺李学伟Tel:13104517877 E-mail:,HEILONGJIANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY School of Material Sci. & Eng.,1、动力学曲线 2、等温成形图,转变温度、转变时间和转变产物之间的关系；,P,B,M,P,B,过冷奥氏体连续转变图,过冷奥氏体等温转变图,奥氏体,转变温度、转变时间和转变产物之间的关系；,第二章 钢的过冷奥氏体转变图,2.1 过冷奥氏体等温转变图,2.2 过冷奥氏体连续转变图,2.3 过冷奥氏体转变图的应用,2.1 过冷奥氏体等温转变图,过冷奥氏体：,在临界温度A1以
2、下处于不稳定状态的奥氏体。,一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立,1、等温转变：,将奥氏体迅速冷却到临界温度以下的一定温度，并在此温度下等温，在等温过程中发生的相变，称之为。,2、等温转变曲线的意义,可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程：,转变开始和终了时间；,转变产物的类型；,转变量与温度和时间的关系；,3、金相法测定等温转变曲线（以共析钢为例）,Time;Temperature;Transformation,TTT图,式样加热获单相，等温冷却，盐水中激冷，残M,金相法测定定温下产物类型和转变量，绘成-曲线。,将-曲线中转变开始和终了时间转变t- 坐标中连线。,600,400,700
3、,A,AP,AB,P,S,T,B上,B下,M+AR,A,C-曲线,650,250,TTT图的建立,左C-曲线：转变开始线,右C-曲线：转变终了线,Ms：马氏体转变开始线,Mf：马氏体转变结束线,珠光体：,转变产物,贝氏体:,马氏体：,珠光体P,索氏体S,屈氏体T,上贝氏体B上,下贝氏体B下,马氏体M+残余奥氏体AR,转变反应物：,过冷奥氏体A,孕育期,4、过冷奥氏体等温转变曲线分析,过冷奥氏体的稳定性同时受两个因素控制：G和D,其中，G,旧相与新相之间的自由能差；,D,原子的扩散系数。,奥氏体转变速度与过冷度的关系,200,高温时，G起主导作用；,低温时，D起主导作用；,鼻尖温度时，G和D共同
4、作用的结果，转变孕育期最短，转变速度最大。,G1/t,Dt,5、过冷奥氏体的转变速度与等温温度之间的关系,二、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素,1、含碳量的影响,珠光体转变：,亚共析钢,随C，C曲线右移；,过共析钢,随C，C曲线左移；,贝氏体转变：,随C， C曲线右移；,相对共析钢,马氏体转变：,随C， Ms和Mf下移；,先共析铁素体的析出减慢,未溶渗碳体量增多,随C增加，稳定性上升。,奥氏体中含碳量的影响:,一般说来，除Co和WAl2.5%以外所有合金元素，溶入奥氏体使得奥氏体等温转变曲线右移，Ms降低。,碳化物形成元素，Cr、Mo、W、V、Ti等,含Cr合金钢,C-曲线右移，且改变形状；,
5、2、合金元素的影响,非碳化物或弱碳化物形成元素，Ni、Mn、Si、Cu、B等，C-曲线右移，不改变形状；,多种元素综合作用，见下图。,3、奥氏体状态的影响,晶粒细小，P转变左移，B转变不影响，Ms点升高；,成分越均匀，越稳定，C-曲线右移；,形变细化晶粒，形变量越大，P转变左移。,2、合金元素的影响,练习题：,画出TTT图，为获得下列组织，应选用何种冷却方式？并在TTT图中标出冷却曲线。,S+P；全部B下；M+AR；T+M+ AR； T+B+M+ AR。,第二章 钢的过冷奥氏体转变图,2.1 过冷奥氏体等温转变图,2.2 过冷奥氏体连续转变图,2.3 过冷奥氏体转变图的应用,一、过冷奥氏体等温
6、转变曲线,二、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素,1、含碳量的影响,珠光体转变：,亚共析钢,随C，C曲线右移；,过共析钢,随C，C曲线左移；,贝氏体转变：,随C， C曲线右移；,相对共析钢,马氏体转变：,随C， Ms和Mf下移；,先共析铁素体的析出减慢,未溶渗碳体量增多,随C增加，稳定性上升。,2、合金元素的影响,一般说来，除Co和WAl2.5%以外所有合金元素，溶入奥氏体使得奥氏体等温转变曲线右移，Ms降低。,碳化物形成元素，,C-曲线右移，且改变形状；,非碳化物或弱碳化物形成元素，Ni、Mn、Si、Cu、B等，C-曲线右移，不改变形状；,3、奥氏体状态的影响,晶粒细小，,成分越均匀，,形变细
7、化晶粒，,多种元素综合作用。,P转变左移，B转变不影响，Ms点升高；,越稳定，C-曲线右移；,形变量越大，P转变左移。,三、冷却方式对组织产物的影响,AP,AB,P,S,T,B上,B下,2.2 过冷奥氏体连续转变图,一、过冷奥氏体连续转变曲线的建立,过冷奥氏体连续转变曲线反映了在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律，又称CCT图。,Continuous Cooling Transformation,1、利用快速膨胀仪将式样加热到奥氏体状态，控制冷速。,2、测定不同速度曲线上的转变开始点和终了点所对应温度和时间；,3、将温度和时间标在温度-时间半坐标系中，连接得CCT图。,Ms,M,开始线,终了线
8、,中止线,共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线,A,AP,P,开始线,终了线,中止线,A,AP,P,P,S或T,M,炉冷,空冷,水冷,碳钢：P+M,合金钢：M,油冷,二、过冷奥氏体连续转变曲线的分析,三、亚共析钢和过共析钢CCT图分析,F9,P91,A化温度830,时间和晶粒度,220,HV,1、亚共析钢CCT图分析,有先共析F析出区和B转变区,Ms线右端降低。,为什么？,先共析Fe3C析出使A周围贫碳,组织产物分析,vvc：P+F,vvc：M+AR, vc vvc：P+F+B+M +AR,2、过共析钢CCT图分析,有先共析Fe3C析出区,无B转变区,Ms线右端升高。,为什么？,先共析F析出和B转
9、变使A周围富碳,组织产物分析,vvc：P+ Fe3C,vvc：M+AR, vc vvc：P +Fe3C +M+AR,三、TTT图与CCT图的比较（以共析钢为例）,1、CCT图位于TTT图下方；,说明连续转变比等温转变孕育期长，且转变温度更低。,2、CCT图无贝氏体转变区；,说明奥氏体碳浓度高，B转变孕育期长，来不及发生B转变，便冷却至低温。,3、TTT图转变产物为单一的组织；,4、 TTT图的vc大于 CCT图的vc；,连续转变曲线比等温转变曲线复杂而且难测试，在没有CCT图的情况下，可以用TTT图的vc定性地分析钢淬火时得到马氏体的难易程度。,vc 1.5vc,CCT图是不同温度下等温转变组织的混合组织。,2.3 过冷奥氏体转变图的应用,一、TTT图的应用,1、分级淬火,2、等温淬火,分级淬火,等温淬火,TTT图可以确定A比较稳定区域的位置、Ms温度和分级淬火所需要的冷却速度。,TTT图可以指出A等温转变为B的温度区间，完成这种转变所需要的时间，为等温淬火工艺制定提供依据。,单液淬火,二、CCT图的应用,1、已知钢材截面上各点的冷却速度，可根据CCT图预先估计出热处理后钢件各部位的组织和硬度；,2、根据组织和硬度的要求来合理选择钢材。,F9,P91,
