第五章过冷奥氏体转变课件

第五章第五章 过冷奥氏体转变动力学过冷奥氏体转变动力学聊城大学材料学院聊城大学材料学院5.1四种冷却类型冷冷却却条条件件平衡冷却平衡冷却非平衡冷却非平衡冷却等温冷却等温冷却恒速冷却恒速冷却变速冷却变速冷却 钢在冷却时，主要的冷却方式有两种钢在冷却时，主要的冷却方式有两种:一种是一种是等温冷却等温冷却，另一种是，另一种是连续冷却连续冷却，如图所示。，如图所示。不同冷却方式示意图不同冷却方式示意图 5.25.2过冷奥氏体等温转变动力过冷奥氏体等温转变动力学图学图一、过冷奥氏体等温转变图一、过冷奥氏体等温转变图 用用来来描描述述转转变变开开始始和和转转变变终终了了时时间间、转转变变产产物物和和转转变变量量与与温温度度、时时间间之之间间的的关关系系曲曲线线，称称为为过过冷冷奥氏体等温转变曲图奥氏体等温转变曲图。（。（C C曲线、曲线、TTTTTT图）图）（一）过冷奥氏体等温转变图的建立（一）过冷奥氏体等温转变图的建立 将将奥奥氏氏体体的的试试样样迅迅速速冷冷至至临临界界温温度度以以下下的的一一定定温温度度，进进行行等等温温，在在等等温温过过程程中中所所发发生生的的相相变变称称为为等等温温转转变变。测测量量转转变变的的方方法法很很多多，如如金金相相法法、硬硬度度法法、膨膨胀胀法法、磁磁性性法法、电电阻阻法法、热热分分析析法法等等。通通常常用用金金相相硬硬度度法法和和膨膨胀胀法法配配合合使使用用，利利用用过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变产产物物的形态或物理性能的变化进行测定。的形态或物理性能的变化进行测定。共析碳钢共析碳钢TTT曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线A+产产物物区区产产物物区区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变;P转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变;贝氏体贝氏体(B)转变区转变区;230-50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体(M)转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf线、区的意义线、区的意义线：纵坐标为温度，横坐标为时间，以对数分线：纵坐标为温度，横坐标为时间，以对数分度。度。图上部一条虚线表示临界点图上部一条虚线表示临界点A1线，下部一条实线，下部一条实线表示马氏体转变开始点线表示马氏体转变开始点MS，MS线下面为线下面为Mf线。线。两横线之间有三条两横线之间有三条C形曲线：左边一条为转变开形曲线：左边一条为转变开始线，右为转变终了线，中间一条为转变量为始线，右为转变终了线，中间一条为转变量为50%的线。的线。纵坐标和转变开始线之间的区域为孕育区。这纵坐标和转变开始线之间的区域为孕育区。这个区域横坐标的长度称为孕育期。孕育期最短的部个区域横坐标的长度称为孕育期。孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。区：稳定区：稳定A区、过冷区、过冷A区（过冷区（过冷A等温转变的孕等温转变的孕育期）、过冷育期）、过冷A等温转变区、等温转变产物区、等温转变区、等温转变产物区、M形形成区、成区、M转变产物区。转变产物区。三个温度区（过冷度增加，过冷三个温度区（过冷度增加，过冷A发生的三种转变）：发生的三种转变）：(1)、珠光体型转变：高温区（在临界点、珠光体型转变：高温区（在临界点A1以下）、过以下）、过冷度小，珠光体型组织转变区，冷度小，珠光体型组织转变区，AP；扩散型相变；扩散型相变(2)、马氏体型转变：低温区（在、马氏体型转变：低温区（在MS以下）、过冷度以下）、过冷度大，发生马氏体转变的区域，大，发生马氏体转变的区域，AM；非扩散型相变；非扩散型相变(3)、贝氏体型转变：中温区（在、贝氏体型转变：中温区（在A1以下、以下、MS以上），以上），发生贝氏体转变的区域，发生贝氏体转变的区域，AB。半扩散型相变。半扩散型相变 在转变终了线右边，对在转变终了线右边，对AP而言，而言，A全部转变为全部转变为P；在转变终了线右边，对在转变终了线右边，对AB而言，而言，A不能全部转变为不能全部转变为B，会保留有未转变的，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。在转变开始线和终了线之间为二相组织。由于形状的缘故，上述由于形状的缘故，上述C形曲线也称为形曲线也称为C曲线，或曲线，或TTT曲线。曲线。（二）奥氏体等温转变图的特点二）奥氏体等温转变图的特点开开始始线线以以左左部部分分为为过过冷冷奥奥氏氏体体区区，转转变变终终了了线线以以右右区区域域为为P或或B区区，两两条条线线之之间间为为转转变变过过渡渡区区（A+P或或A+B），水水平平线线MS为为马马氏氏体体转转变变开开始始温温度度，MS以以下下为为马氏体区。马氏体区。1、过冷奥氏体在不同温度等温分解都有一个孕育期。、过冷奥氏体在不同温度等温分解都有一个孕育期。孕孕育育期期的的长长短短随随等等温温温温度度而而变变，鼻鼻子子点点处处的的孕孕育育最最短短，即即，在在此此温温度度奥奥氏氏体体最最不不稳稳定定、最最易易分分解解。鼻鼻子子点点的的出出现现是是因因为为转转变变的的形形核核及及长长大大均均受受C原原子子及及Fe原子扩散的控制。原子扩散的控制。2、在不同温度下等温具有不同的转变产物、在不同温度下等温具有不同的转变产物（1）珠光体转变区）珠光体转变区（2）贝氏体转变区）贝氏体转变区（3）马氏体转变区）马氏体转变区（4）珠光体与贝氏体、贝氏体与马氏体可能重叠珠光体与贝氏体、贝氏体与马氏体可能重叠珠光体转变珠光体转变过冷奥氏体在过冷奥氏体在A1到到550间将转变为间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同，片层厚薄不同，又可细分为：又可细分为：珠光体珠光体:形成温度为形成温度为A1-650，片，片层较厚，层较厚，500倍光镜下可辨，用符号倍光镜下可辨，用符号P表示。如图所示。表示。如图所示。索氏体索氏体:形成温度为形成温度为650-600，片层较，片层较薄，薄，800-1000倍光镜倍光镜下可辨，用符号下可辨，用符号S表表示。如图所示。示。如图所示。托氏体托氏体:形成温度形成温度为为600-550，片层，片层极薄，电镜下可辨，极薄，电镜下可辨，用符号用符号T表示。如图表示。如图所示。所示。贝氏体转变贝氏体转变过冷奥氏体在过冷奥氏体在550-Ms（对于共析钢，（对于共析钢，Ms为为230）间将转变为贝氏体）间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号类型组织，贝氏体用符号B表示。根据其组织形态不同，表示。根据其组织形态不同，又分为上贝氏体（又分为上贝氏体（B上）和上）和下贝氏体（下贝氏体（B下）下）上贝氏体上贝氏体:形成温度为形成温度为550-350，在光镜下呈羽毛状，在光镜下呈羽毛状，在电镜下为不连续棒状的渗在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之晶内平行生长的铁素体条之间，如图所示。间，如图所示。下贝氏体下贝氏体:形成温度为形成温度为350-Ms（230），在），在光镜下呈竹叶状，在电镜光镜下呈竹叶状，在电镜下为细片状碳化物分布于下为细片状碳化物分布于铁素体针上，并与铁素体铁素体针上，并与铁素体针长轴方向呈针长轴方向呈55-60角，角，如图所示。如图所示。马氏体转变马氏体转变当奥氏体过冷到当奥氏体过冷到Ms以下时将转变为马氏体类型组以下时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。织。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。碳在碳在-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体，用符号中的过饱和固溶体称为马氏体，用符号M表示。马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马表示。马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中。马氏体具有体心正方晶格（氏体中。马氏体具有体心正方晶格（a=bc），轴），轴比比c/a称马氏体的正方度，如图所示。马氏体含碳称马氏体的正方度，如图所示。马氏体含碳量越高，其正方度越大，正方畸变也越严重。当含量越高，其正方度越大，正方畸变也越严重。当含碳量小于碳量小于0.25%时，时，c/a=1，此时马氏体为体心立方，此时马氏体为体心立方晶格。晶格。马氏体的形态马氏体的形态钢中马氏体的组织形态可分为板条状和针状两大类。钢中马氏体的组织形态可分为板条状和针状两大类。板条马氏体：呈板条状；具有较高的强度和良好板条马氏体：呈板条状；具有较高的强度和良好的韧性，即良好的综合力学性能。的韧性，即良好的综合力学性能。Ms温度较高、含温度较高、含碳量较低的钢淬火时易得到板条马氏体。碳量较低的钢淬火时易得到板条马氏体。板条马氏体是低、中碳钢和低、中碳合金钢淬火组板条马氏体是低、中碳钢和低、中碳合金钢淬火组织中的一种典型组织形态。织中的一种典型组织形态。针状马氏体：呈针片状或竹叶状；具有高的强度针状马氏体：呈针片状或竹叶状；具有高的强度和硬度，但塑性韧性差，即硬而脆。和硬度，但塑性韧性差，即硬而脆。Mf较低、含碳较低、含碳量较高的钢淬火时易得到。量较高的钢淬火时易得到。针状马氏体主要出现在中高碳钢、中高碳合金钢和针状马氏体主要出现在中高碳钢、中高碳合金钢和高镍的铁镍合金的淬火组织中。必须经过回火处理高镍的铁镍合金的淬火组织中。必须经过回火处理后才能使用。后才能使用。马氏体的形态主要取决于其含碳量。当含碳量小于马氏体的形态主要取决于其含碳量。当含碳量小于0.2%时，转变后的组织几乎全部是板条马氏体，而当含碳量时，转变后的组织几乎全部是板条马氏体，而当含碳量大于大于1.0%时，则几乎全部是针状马氏体。含碳量在时，则几乎全部是针状马氏体。含碳量在0.21.0%之间为板条状与针状的混合组织。之间为板条状与针状的混合组织。马氏体的性能马氏体的性能高硬度是马氏体性能的主要高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取特点。马氏体的硬度主要取决于其含碳量，含碳量增加，决于其含碳量，含碳量增加，其硬度也随之提高，当含碳其硬度也随之提高，当含碳量大于量大于0.6%时，其硬度趋于时，其硬度趋于平缓，如图所示。合金元素平缓，如图所示。合金元素对马氏体的硬度影响不大。对马氏体的硬度影响不大。马氏体的塑性和韧性主要取马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针状决于其亚结构的形式。针状马氏体脆性大，而板条马氏马氏体脆性大，而板条马氏体具有较好的塑性和韧性。体具有较好的塑性和韧性。（三）奥氏体等温转变图的常见类型三）奥氏体等温转变图的常见类型1、碳钢的基本类型、碳钢的基本类型只只有有一一个个鼻鼻子子点点，即即珠珠光光体体转转变变与与贝贝氏氏体体转转变变重重叠叠，亚（过）共析钢比共析钢多出一个亚（过）共析钢比共析钢多出一个F析出线和析出线和Cem析出线。析出线。2、合金钢、合金钢C曲线的常见类型曲线的常见类型归归纳纳起起来来大大体体上上可可以以分分为为六种类型。六种类型。（1）具具有有单单一一的的C字字形形曲曲线线，即即P与与B转转变变重重叠叠（与与碳碳素素钢钢相相似似）。除除碳碳钢钢以以外外，含含有有Si、Ni、Cu、Co等等合合金金元元素素（非非碳碳化化物物形形成成元元素素）的的钢钢均均属属此此类。类。（2）具具有有双双C字字形形曲曲线线，两两个个鼻鼻子子在在时时间间轴轴上上相相近近，在在温温度度轴轴上上不不同同，P与与B部部分分重重叠叠，如如37CrSi具有这样的具有这样的C曲线。曲线。（3）、具具有有双双C字字形形曲曲线线，两两个个鼻鼻子子在在时时间间和和温温度度轴轴上上都不相同，都不相同，P与与B部分重叠。部分重叠。1）P转转变变曲曲线线右右移移比比较较显显著著，20Cr、40Cr、35CrMn2、40CrMn等。等。2）B转转变变曲曲线线右右移移较较为为显显著著，GCr15、9Cr2、CrMn、CrWMn等。等。（4）P与与B转变曲线完全分开转变曲线完全分开1）B转变曲线右移，转变曲线右移，Cr12、Cr12、VW18Cr4V等。等。2）P转变曲线右移，转变曲线右移，5CrNiMo、3Cr2W8、35CrNi3Mo等。等。（5）只只有有P转转变变区区而而无无B转转变变区区（4Cr13)或或只只有有B转转变变区而无区而无P转变区转变区(18CrNiV)。（6）只只有有一一条条碳碳化化物物析析出出线线，无无P和和B转转变变区区（奥奥氏氏体体钢都具有这类曲线）。钢都具有这类曲线）。TTT图的基本形式图的基本形式（四）影响奥氏体等温转变图的因素四）影响奥氏体等温转变图的因素1、化学成分、化学成分（1）碳含量的影响）碳含量的影响亚共析钢，随碳含量的增加亚共析钢，随碳含量的增加C曲线右移。曲线右移。过共析钢，随碳含量的增加过共析钢，随碳含量的增加C曲线左移。曲线左移。（2）合金元素的影响）合金元素的影响一一般般规规律律：除除Co以以外外，常常用用的的合合金金元元素素均均增增加加过过冷冷奥奥氏氏体体的的稳稳定定性性，推推迟迟转转变变和和降降低低转转变变速速度度，使使等等温温转转变变曲曲线线右右移移，延延长长过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变开开始始和和终终了了时时间间，对对P和和B转变有分离作用。转变有分离作用。Al的作用，对的作用，对B转变与转变与Co相同。相同。注意：注意：合金元素只有溶入奥氏体中才有上述作用。合金元素只有溶入奥氏体中才有上述作用。根根据据合合金金元元素素对对过过冷冷奥奥氏氏体体影影响响的的性性质质不不同同，可可以以把把合金元素分两类：合金元素分两类：第第一一类类：非非（弱弱）碳碳化化物物形形成成元元素素Mn、Ni、Cu、Si对对过过冷冷奥奥氏氏体体的的影影响响在在性性质质上上与与C的的作作用用相相似似，即即减减慢慢P和和B的形成，降低的形成，降低Ms点。点。第第二二类类：碳碳化化物物形形成成元元素素，其其中中大大多多数数减减慢慢F、P形形成的作用大于减慢成的作用大于减慢B形成的作用，同时也降低形成的作用，同时也降低Ms点。点。A、Cr的影响的影响增增加加转转变变的的孕孕育育期期，使使P转转变变部部分分和和B转转变变部部分分分分离离，即即P部部分分移移向向高高温温区区，而而B部部分分移移向向低低温温区区，另另外外，对对B转转变的推迟作用大于对变的推迟作用大于对P转变的推迟作用。转变的推迟作用。B、Ni和和Mn的影响的影响Ni对对C曲曲线线的的形形状状无无影影响响，使使整整个个曲曲线线略略向向右右下下方方移移动，降低动，降低Ms点。点。Mn对对高高碳碳钢钢的的C曲曲线线的的影影响响基基本本上上与与Ni相相似似，但但推推迟迟转转变变的的作作用用大大于于Ni。Mn对对转转变变终终了了线线的的推推迟迟作作用用更更显显著，即降低了奥氏体向珠光体的转变速度。著，即降低了奥氏体向珠光体的转变速度。C、Mo和和W的影响的影响Mo对对P转转变变有有显显著著的的推推迟迟作作用用，对对B转转变变的的影影响响较较小小，随随Mo%的增加，的增加，P部分与部分与B部分会分离，部分会分离，Mo降低降低Ms点。点。W的的作作用用与与Mo基基本本上上是是相相似似的的，只只是是推推迟迟B转转变变的的作作用用比比Mo要要小小，若若要要达达到到与与Mo相相同同的的程程度度，W的的含含量量应应高于高于Mo的一倍。的一倍。D、B（硼）的影响硼）的影响B对对C曲曲线线有有特特殊殊的的影影响响，含含微微量量的的B(0.0020.005%)就足以使就足以使F的析出和的析出和P转变显著推迟。转变显著推迟。B原原子子吸吸附附在在A晶晶界界上上，降降低低了了晶晶界界的的界界面面能能，从从而而降降低低了了先先共共析析F和和P的的成成核核率率。如如果果B原原子子向向A晶晶内内扩扩散散，使晶界上吸附的数量减少，将使使晶界上吸附的数量减少，将使B的作用明显下降。的作用明显下降。E、Co的影响的影响对对C曲曲线线的的形形状状无无影影响响，随随Co%增增加加C曲曲线线左左移移，Ms升高。升高。2、奥氏体晶粒尺寸的影响、奥氏体晶粒尺寸的影响A晶晶粒粒愈愈细细小小，等等温温转转变变的的孕孕育育期期愈愈短短，加加速速过过冷冷A向向P的的转转变变，对对B转转变变有有相相同同的的作作用用，但但不不如如对对P的的作作用用大大，相反相反A晶粒粗大将晶粒粗大将C曲线右移。曲线右移。3、原始组织、加热温度和保温时间的影响、原始组织、加热温度和保温时间的影响在在相相同同的的加加热热条条件件下下，原原始始组组织织越越细细，越越容容易易得得到到均均匀匀的的A，奥奥氏氏体体成成分分越越均均匀匀，新新相相形形核核和和长长大大过过程程所所需需的的扩散时间就越长，使等温转变曲线右移，扩散时间就越长，使等温转变曲线右移，Ms降低。降低。当当原原始始组组织织相相同同时时，提提高高A化化温温度度，延延长长保保温温时时间间，将促进碳化物溶解，也会使将促进碳化物溶解，也会使C曲线右移。曲线右移。4，塑性变形的影响，塑性变形的影响无论高温和低温塑性变形，均加速过冷无论高温和低温塑性变形，均加速过冷A的转变。的转变。原原因因：未未经经变变形形的的A向向P转转变变时时仅仅在在晶晶界界形形核核，而而变变形后，过冷形后，过冷A在等温转变时，可出现晶内形核。在等温转变时，可出现晶内形核。TTT图图反反映映的的是是过过冷冷A等等温温转转变变的的规规律律，可可以以用用来来指指导导热热处处理理工工艺艺的的制制定定。但但是是在在实实际际热热处处理理中中，很很多多热热处处理理工工艺艺都都是是在在连连续续冷冷却却条条件件下下进进行行的的，如如淬淬火火、正正火火、退退火火等等。虽虽然然可可以以利利用用TTT图图来来分分析析连连续续冷冷却却时时过过冷冷A的的转转变变过过程程，但但这这种种分分析析只只能能是是粗粗略略的的估估计计，有有时时甚甚至至可可以以得得出出错错误误的的结结果果。实实际际上上在在连连续续冷冷却却时时，过过冷冷A是是在在一一个个温温度度范范围围内内发发生生转转变变的的，所所以以人人们们很很早早就就开开始始对对过过冷冷A在在连连续续冷冷却却条条件件下下的的转转变变形形为为，并并试图用图形的方式来描述这一过程。试图用图形的方式来描述这一过程。连连续续冷冷却却转转变变图图通通常常称称为为CCT图图（ContinuousCoolingTransformation)5.3过冷奥氏体连续冷却转变图过冷奥氏体连续冷却转变图CCTCCT图的建立图的建立测测定定CCT图图一一般般说说来来是是比比较较复复杂杂的的，最最常常用用的的方方法法是是综综合合热热分分析析、金金相相、硬硬度度和和膨膨胀胀法法等等多多种种方方法法一一同同测测定某种钢的连续冷却转变图。定某种钢的连续冷却转变图。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二二.三三.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，该图的纵坐标为温度，见图，该图的纵坐标为温度，横坐标为时间，横坐标为时间，采用对数坐标。采用对数坐标。65图内有各种产物存在的区域和各种速度的冷却曲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。冷却曲线与转变度值，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。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，MS不再为水平线，而是向右下侧倾斜，这是由于不再为水平线，而是向右下侧倾斜，这是由于P与与B的转化，使的转化，使A得到富化而使得到富化而使MS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，就可断定在该冷速下冷却可得到的转点处的数字，就可断定在该冷速下冷却可得到的转变产物及其所占的百分数。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，原因同等温转变相似。有关，与奥氏体晶粒度有关，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图图(即即ContinuousCoolingTransformation)。二、连续冷却转变图的特点及其与等温转变图的关系二、连续冷却转变图的特点及其与等温转变图的关系1、共共析析碳碳钢钢和和过过共共析析碳碳钢钢的的连连续续冷冷却却转转变变图图，只只有有高高温温区区的的P转转变变和和低低温温区区的的M转转变变，而而无无中中温温区区的的B转转变变，亚亚共共析析碳碳钢钢可可以以有有B转转变变。亚亚共共析析钢钢和和过过共共析析钢钢有有先先共共析析相相F和和Cem析析出出线线，由由于于先先共共析析相相的的析析出出，可可以以改改变变A的的C含含量量，从从而而使使随随后后在在低低温温区区发发生生M转转变变的的Ms发生相应的变化。发生相应的变化。2、合合金金钢钢的的CCT图图，可可以以有有P转转变变无无B转转变变或或只只有有B转转变变无无P转转变变等等多多种种不不同同的的情情况况，具具体体的的情情况况由由加加入入的的合金元素种类和数量而定。合金元素种类和数量而定。3、在在等等温温条条件件下下合合金金元元素素推推迟迟过过冷冷A的的等等温温转转变变，在在连连续续冷冷却却条条件件下下，合合金金元元素素也也降降低低过过冷冷A的的转转变变速速度度，使使CCT曲线右移。曲线右移。4、A晶晶粒粒度度对对CCT图图的的影影响响规规律律是是，A晶晶粒粒粗粗大大CCT图移向右下方。图移向右下方。5、连连续续冷冷却却转转变变曲曲线线位位于于等等温温转转变变曲曲线线的的右右下下方方。这说明连续冷却转变的温度低，孕育期长。这说明连续冷却转变的温度低，孕育期长。6、不不论论P转转变变，还还是是B转转变变的的连连续续冷冷却却转转变变曲曲线线，都只有相当于都只有相当于C曲线的上半部分。曲线的上半部分。7、连连续续冷冷却却时时，在在一一定定的的冷冷却却条条件件下下，A在在高高温温区区的的转转变变不不能能完完成成，余余下下的的A则则在在中中温温区区及及低低温温的的M转转变变区区继继续续转转变变，最最终终得得到到混混合合组组织织。由由于于在在高高温温和和中中温温区区的的转转变变，会会改改变变余余下下A的的C含含量量，从从而而使使Ms发发生生相相应应的的变化。变化。共析碳钢的等温和连续冷却转变图的比较共析碳钢的等温和连续冷却转变图的比较测定方法有：测定方法有：金相硬度法；金相硬度法；膨胀法；膨胀法；端淬法及磁性法等。端淬法及磁性法等。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(1)已知直径和冷却介质，可算出表面和心部冷速已知直径和冷却介质，可算出表面和心部冷速.根根据这些冷速，据这些冷速，再利用再利用CCT图中的冷速与转变产物的关图中的冷速与转变产物的关系，可得出冷却后的组织。系，可得出冷却后的组织。(2)利用利用CCT图可直接测出临界冷速。图可直接测出临界冷速。(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图选出冷却图选出冷却速度的上下限。再由不同直径棒料在水、油、空气中速度的上下限。再由不同直径棒料在水、油、空气中的冷却曲线图，依照所需的试样直径，选出奥氏体化的冷却曲线图，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，为制定温度和冷却介质，使冷速在所要求的范围内，为制定工艺条件提供依据。工艺条件提供依据。5.4相变动力学形式理论相变过程从动力学机制方面可分为形核、核长相变过程从动力学机制方面可分为形核、核长大、晶粒长大三个阶段。大、晶粒长大三个阶段。长大规律图图液液-固界面上的原子迁移固界面上的原子迁移v一旦核心形成后，晶核就继续长大而形成晶粒。一旦核心形成后，晶核就继续长大而形成晶粒。v系系统统总总自自由由能能随随晶晶体体体体积积的的增增加加而而下下降降是是晶晶体体长长大大的的驱驱动动力力。晶晶体体的的长长大大过过程程可可以以看看作作是是液液相相中中原原子子向向晶晶核核表面迁移、液表面迁移、液-固界面向液相不断推进的过程。固界面向液相不断推进的过程。实际相变中，母相不能百分之百转变为新相，只能实际相变中，母相不能百分之百转变为新相，只能部分转变为新相，设新相的最大转变量为部分转变为新相，设新相的最大转变量为max则：则：等温动力学曲线表示在一定温度等温时，新相转变量与等温动力学曲线表示在一定温度等温时，新相转变量与等温时间关系的曲线，其一般关系就是等温时间关系的曲线，其一般关系就是:对于连续转变，新相转变的体积分数与冷却历程的关系对于连续转变，新相转变的体积分数与冷却历程的关系是：是：其中其中k是温度的函数，恒温转变时是温度的函数，恒温转变时k是常数，连续转变时是常数，连续转变时k随时间而变，该试即适合等温转变，也适合变温转变随时间而变，该试即适合等温转变，也适合变温转变的计算。的计算。连续转变动力图与等温转变动力学图相比有以下几个特连续转变动力图与等温转变动力学图相比有以下几个特点：点：1.等温转变动力学图式唯一的，而连续转变动力学图不等温转变动力学图式唯一的，而连续转变动力学图不是唯一的。与开始计时的温度有关。是唯一的。与开始计时的温度有关。2.冷却时等温转变动力学图曲线往往呈冷却时等温转变动力学图曲线往往呈C形，而连续转形，而连续转变动力学图曲线是半个变动力学图曲线是半个C形。这就会出现等温转变时出形。这就会出现等温转变时出现的组织在连续转变时可能不出现，这是固态相变一个现的组织在连续转变时可能不出现，这是固态相变一个非常重要的特点。非常重要的特点。本章小结：本章小结：1.用来描述转变开始和转变终了时间、转变产物和转变量与温用来描述转变开始和转变终了时间、转变产物和转变量与温度、时间之间的关系曲线，称为过冷奥氏体等温转变曲图。度、时间之间的关系曲线，称为过冷奥氏体等温转变曲图。（C曲线、曲线、TTT图）图）2.在不同温度下等温具有不同的转变产物在不同温度下等温具有不同的转变产物（1）珠光体转变区）珠光体转变区（2）贝氏体转变区）贝氏体转变区（3）马氏体转变区）马氏体转变区3.过冷奥氏体连续冷却转变图（又称过冷奥氏体连续冷却转变图（又称CCT图或图或CT图）：综合图）：综合反映了过冷奥氏体在连续冷却时的转变温度、等温时间和转反映了过冷奥氏体在连续冷却时的转变温度、等温时间和转变量之间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的冷却速度下变量之间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的冷却速度下转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变量与转变温度、转变时间的关系）。量与转变温度、转变时间的关系）。本章完本章完