钢的热处理——钢的冷却转变要点

,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基 本 要 求,1.,过冷,A,冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型,2.,过冷,A,等温转变动力学图、,（,1,）共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图（,C,曲线）分析：线、区，过冷,A,发生的三种转变（,P,型转变、,M,型转变、,B,型转变）；过冷,A,等温转变动力学图为何呈,“,C,”,字形,（,2,）非共析钢的过冷,A,等温转变动力学图与共析钢的过冷,A,等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷,A,等温转变图类型,（,3,）影响过冷,A,等温转变动力学图形状的因素,3.,过冷,A,连续冷却转变图,（,1,）共析钢,CCT,图分析：线、区，不同的冷却速度下,A,发生的转变，临界冷却速度；,（,2,）非共析钢,CCT,图与非共析钢,CCT,图的异同，,（,3,）过冷奥氏体连续转变动力学图的应用,第二章 钢的冷却转变,冷却方式：,1.,等温冷却,把加热到,A,状态的钢，快速冷却到低于,Ar1,某一温度，等温一段时间，使,A,发生转变，然后再冷却到室温。,2.,连续冷却,把加热到,A,状态的钢，以不同的冷却速度（空冷，随炉冷，油冷，水冷）连续冷却到室温。,2-1,过冷奥氏体恒温转变动力学曲线,表,45,钢经,840,加热后，不同条件冷却后的机械性能,冷却方法,b,MN/m,2,s,MN/m,2,，,%,，,%,HRC,随炉冷却,530,280,32.5,49.3,15,18,空气冷却,670,720,340,15,18,45,50,18,24,油中冷却,900,620,18,20,48,45,60,水中冷却,1100,720,7,8,12,14,52,6,一过冷奥氏体恒温转变动力学曲线的建立,过冷奥氏体恒温转变动力学曲线：在各种过冷度下，过冷奥氏体向其他组织转变的转变量与恒温保温时间的关系曲线。（,TTT,）（,C,曲线）,TTT,Temperature Time Transformation,方法：金相,-,硬度法、膨胀法、磁性法、热分析法等。,步骤,:,（,1,）选择一系列试样，将试样加热奥氏体化；,（,2,）将试样在,A1,点下不同温度保温不同时间；,（,3,）淬水冷却，以保留，固定转变产物；,（,4,）确定各温度、时间下转变产物及转变量；,（,5,）建立转变温度，转变时间与转变产物、转变量的关系曲线。,共析碳钢,TTT,曲线建立过程示意图,(1),时间,(s),300,10,2,10,3,10,4,10,1,0,800,-,100,100,200,500,600,700,温度,(),0,400,A,1,共析碳钢,TTT,曲线建立过程示意图,(2),二 过冷奥氏体恒温转变产物动力学曲线及特点,过冷奥氏体等温转变动力学图（,TTT,图,）,过冷奥氏体等温转变曲线又称,TTT,图、,IT,图或,C,曲线,。综合反映了过冷奥氏体在冷却时的等温转变温度、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过冷度下等温转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变量与等温温度、等温时间的关系）。,TTT,Temperature Time Transformation,IT,Isothermal Transformation,1,、,过冷,A,等温转变动力学图的基本形式,（一）共析钢的,C,曲线分析,1.,线、区的意义,线,：纵坐标为温度，横坐标为时间,，,临界点,A,1,线，,M,S,线,，,M,f,线,，,转变开始线，转变终了线。,区,：,A,1,以上为稳定,A,区，过冷,A,区,，,过冷,A,等温转变区（,AP,、,AB,），转变产物区（,P,、,B,），,M,形成区（,AM,）、,M,转变产物区（,M,或,M+Ar,）,孕育期最短的部位，即转变开始线的突出部分，称为鼻子。,共析碳钢,TTT,曲线的分析,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,A,1,550,;,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),300,10,2,10,3,10,4,10,1,0,800,-,100,100,200,500,600,700,温度,(),0,400,A,1,Ms,M,f,2.,转变产物依等温温度不同，大体可分为三个温度区,(,转变类型,),：,(1).P,型转变,：高温区（临界点,A,1,550,）、过冷度小，,P,型组织转变区，,AP,；扩散型相变,(2).M,型转变,：低温区（在,M,S,以下）、过冷度大，发生,M,转变的区域，,AM,；非扩散型相变,(3).B,型转变,：中温区（,550,M,S,），发生,B,转变的区域，,AB,。半扩散型相变,需要指出的是，在中部区域,P,转变区和,B,转变区可能重叠，得到,P,和,B,的混合组织；在下部区域,M,转变和,B,转变可能重叠，得到,M,和,B,的混合组织；,为什么呈,C,字形（存在鼻点）？,过冷奥氏体转变速度取决于转变驱动力和扩散能力，而,T,，,G,，,D,。,在,A1 550,区间,随过冷度增大,原子扩散较快,转变速度较快。,550,以下,随过冷度增大,原子扩散速度越来越慢,因而转变速度减慢。,（二）非共析钢的过冷,A,等温转变曲图,对,亚共析钢,在发生,P,转变之前有先共析,F,析出，因此亚共析钢的过冷,A,等温转变曲线在左上角有一条先共析,F,析出线，且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。,对,过共析钢,在发生,P,转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷,A,等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳体析出线，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失。,（,三）合金钢的过冷,A,等温转变曲线,合金钢的过冷,A,等温转变曲线由于受碳和合金元素的影响，图形比较复杂。,常见的,C,曲线有四种形状：,(a),表示,AP,和,AB,转变线重叠；,(b),表示转变终了线出现的二个鼻子；,(c),表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远；,(d),表示形成了二组独立的,C,曲线。,综上所述，,C,曲图为珠光体等温转变、马氏体连续转变、贝氏体等温转变的综合。需指出的是珠光体转变和贝氏体转变可能重叠得到珠光体加贝氏体混合组织。贝氏体转变与,M,转变也会叠。,三、,TTT,曲线的类型,第一种,：,两组,C,曲线完全重迭,，如亚共析碳钢、含非碳化物形成元素,Ni,、,Cu,、,Si,、,Vc,时，,A,过,M,当,VVc,时，,A,过,P,当,VcVVc,时，,A,过,M+P,实际中由于,CCT,曲线测量难，可用,TTT,曲线代替,CCT,曲线作定性分析，判断获得,M,的难易程度。,二 亚共析钢、过共析钢的连续冷却曲线,(,二）非共析钢,CCT,图分析,1.,亚共析钢,CCT,图,亚共析钢,CCT,图与共析钢,CCT,图有很大的差别，亚共析钢,CCT,图出现了先共析,F,析出区和贝氏体转变区。马氏体转变开始线与等温转变动力学图不同，,M,S,不再为水平线，而是向右下侧倾斜，这是由于珠光体与贝氏体的转化，使奥氏体得到富化，而使,M,S,降低的缘故。,35CrMo,钢的过冷奥氏体连续转变动力学图，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。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变产物及其所占的百分数。,2.,过共析钢,CCT,图,过共析钢,CCT,图与共析钢,CCT,图相似，无贝氏体转变区，不同的是出现了先共析,Fe,3,C,析出区。,M,S,也不为水平线，而是向右上侧倾斜，这是由于马氏体转变前有先共析,Fe,3,C,析出或部分珠光体转变，使周围奥氏体贫碳，而使,M,S,升高的缘故。,三、共析碳钢,TTT,曲线与,CCT,曲线的比较,稳定的奥氏体区,时间,(s),300,10,2,10,3,10,4,10,1,0,800,-,100,100,200,500,600,700,温度,(),0,400,A,1,Ms,M,f,CCT,曲线,TTT,曲线,1,、,CCT,曲线相对于,TTT,图向右下方移动,2,、,CCT,曲线只有相当于,TTT,图上半部分,3,、共析、过共析钢的,CCT,图上不出现,B,相变。,4,、转变在一个温度范围内完成，往往获得混合组织,主要由于,C%,高，,B,体相变需要扩散较多碳原子，相变速度太慢，从而在实际冷却条件下，难以实现相变对成分的要求。母相,C%,高，导致切变阻力增大，难以实现按切变机制实现点阵改组的模式。,Ms,线发生曲折,F,先析出，,B,相变，使,A,的,C%,，使之向下曲折（,Ms,下降）。,部分,P,相变，使,A,的,C%,，,Ms,，向上曲折。,5,、存在临界冷却速度（,Vc,）,过冷奥氏体转变曲线的应用,1.,从,CCT,曲线可以知道不同冷却速度下所经历的转变以及应得的组织和性能，可以确定钢的临界冷却速度。,2.,根据,TTT,曲线可以确定等温淬火、分级淬火、等温退火等热处理规程。,3.,利用,TTT,曲线替代,CCT,曲线，可以定性研究过冷奥氏体的转变,复习题,1.,过冷奥氏体转变有那些类型？受那些元素影响？,2.,共析钢,C,曲线上各线、区域的意义，解释为何,C,形？,3.,影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素有那些？,