第六章过冷奥氏体转变图
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§6.1.2 影响C曲线的因素
(1)碳含量
亚共析钢中,随碳含量的上升, C曲 线右移;过共析钢中,随碳含量的 上升,C曲线左移。因此,共析钢的 C曲线离纵轴最远,共析钢的过冷奥 氏体最稳定。
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(2)合金元素
除Co、Al以外,合金元素均使C曲线右移, 即增加过冷奥氏体的稳定性,具体影响见图 6-4。
珠光体转变中止线
图6-5 共析碳钢的CCT曲线
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§6.2.2 CCT 图的特点分析
向下曲折
图6-6 亚共析钢的CCT图
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向上曲折
图6-7 过共析钢的CCT图
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① 共析、过共析钢的CCT图上无贝氏体转变区
原因: 由于碳含量较高,使贝氏体相变需要扩散更多 的碳原子,转变速度太慢,从而在连续冷却条件 下,转变难以实现。
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(3)根据C曲线估计VC
从纵轴上的A1 点作冷却曲线VC’与C曲线的转 变开始线的鼻子相切,切点所对应的温度和孕
育期分别为TR 和ZR ,则
Vc'
A1 TR ZR
由于CCT曲线总在TTT曲线的右下方,所以
Vc
Vc' 1.5
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§6.3.2 冷速变化时的孕育期消耗量
③ CCT曲线位于C曲线的右下方 连续冷却转变时转变温度较低,孕育期较长。
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§6.3 用C曲线估计临界冷却速度
§6.3.1 过冷奥氏体的孕育期消耗
(1)等温转变时 在温度T下,等温的孕育期为Z(T),则在温度T 下保温Δτ时间所消耗的孕育期为:
IP
Z (T ) IP(IncubationPeriod) 孕育期消耗量, Z (T )函数由C曲线转变开始线决定。
第六章 过冷奥氏体转变图
§6.1 过冷奥氏体等温转变图
§6.1.1 过冷奥氏体等温转变图的建立
表示转变量与转变温度和时间的关系 TTT 图----Time Temperature Transformation IT 图 ----Isothermal Transformation C 曲线
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(3)加热条件
奥氏体化温度越高,保温时间越长,则形成 的奥氏体晶粒越粗大,成分也越均匀,同时 也有利于难溶碳化物的溶解。所有这些都降 低奥氏体分解时的形核率,增加奥氏体的稳 定性,使C曲线右移。
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图6-4 合金元素对C曲线位置及形状的影响
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§6.2 过冷奥氏体连续冷却转变图
解释:
在 锻 件 表面 , 由 于在 空 气 中预 冷 ( 从临 界 点 A1到 P 点),空冷冷速(β)低于淬火冷速(α),当继续以 淬火冷速(α)冷却到 TR’ 温度时,孕育期消耗量已超 过1,从而发生部分珠光体相变,使淬火后的表面硬度 下降。而在锻件内部,从A1点到 TR’ 温度,一直以淬 火冷速(α)冷却,孕育期消耗量小于1,未发生珠光 体相变,全部淬成马氏体组织,所以硬度反而比表面 高。
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③ 大型锻件的逆硬化现象
温度 T(℃)
A1
TP 锻件内部
TR’
β
P
在空气中预冷 锻件表面
珠光体转变中止线
淬α
火
α
淬 火
时间τ
图6-10 解释大型锻件的逆硬化现象
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现象:
大型锻件在淬火时,如果在空气中停留时间比较长, 则淬火后,锻件的表面硬度会低于内部硬度,即出现 逆硬化。
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若把冷却曲线无限细分,即令Δτi →0,则(61)式可写成:
IP(Tn
)
lim
n
i 0
n i 1
i
Zi
Tn d
A1 Z (T )
Tn d / dT dT
A1 Z (T )
1 Tn dT
A1 Z (T )
(6 2)
式中为冷却速度 dT , 1 d d dT
若冷却速度不变,则(6 2)式可写成:
IP(Tn
)
1
Tn dT A1 Z (T )
(6 3)
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在C曲线鼻尖以上温度
Z1 Z 2 Z3 Z n
而1 2 3 n Z n
IP(Tn )
1 2 n
Z1
Z2
Zn
1 2 n
Zn
Zn
Zn
1 2 n Z n 1
§6.2.1 过冷奥氏体连续冷却转变图的建立
CCT 曲线 Continuous Cooling Transformation
一般采用快速膨胀仪测定。
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cc’ 线为珠光体转变中 止线。
转变并未最后完成,但 过冷奥氏体已停止分解。
临界冷却速度 VC 是使过冷奥氏体不发生 分解,得到完全马氏体 组织(包括AR )的最低 冷却速度。
母相奥氏体的碳含量较高时,奥氏体的屈服强 度也较高,导致切变阻力增大,难以按切变机制 实现点阵改组。
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② MS 线发生曲折
有部分贝氏体相变时, 贝氏体铁素体先析出, 提高了A中的碳含量,MS ↓,向下曲折。
有部分珠光体相变时,渗碳体是领先相,使A 的C%↓,MS ↑,向上曲折。
从A1到TP温度,按β冷速冷却;从TP到Tn温度, 按α冷速冷却。
温度 T(℃)
A1
β
TP
P
Tn
αα
时间τ
图6-9 冷速变化时的孕育期消耗量
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IP(Tn )(T )
Tn dT TP Z (T )
与以α恒速冷却相比, 若β<α,则孕育期消耗量增大,相变提前; 若β>α,则孕育期消耗量减少,相变推迟。
Zn
Zn
即
IP(Tn
)
1
Tn dT 1 A1 Z (T )
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这就是说,冷却速度为α的冷却曲线与C
曲线转变开始线相交时(温度为Tn ),IP<1, 转变未开始。只有进一步冷却到更低温度
Tn’,并满足
时,转变 IP(Tn'
)
1
Tn' dT 1 A1 Z (T )
①
IP (Tn
)
1
Tn dT A1 Z (T )
(6 3)
若冷却速度β<α,则
IP(Tn )
1
Tn dT 1
A1 Z (T )
Tn dT A1 Z (T )
即冷却速度越慢,在相同的温度范围内, 孕育期消耗量越大,转变将提前发生。
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② 冷却过程中,冷速变化
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1
孕育期
Incubation Period
转变开始线与纵坐标轴 之间的距离,表示在各 不同温度下过冷奥氏体 等温分解所需的准备时 间。
鼻 子 ----C 曲 线 上 转 变开始线的突出部,孕 育期最短的部位。
孕育期 鼻子
转变开始 转变终了
图6-1 从S曲线(a)到C曲线(b)
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判据: IP = 1 时,珠光体相变开始。 IP < 1 时,珠光体相变尚未进行。 IP > 1 时,珠光体相变正在进行。
(2)连续冷却时 把连续冷却看成是许多时间非常短的等 温冷却的合成。
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Δτi Zi
Z(T)
珠光体转变中止线
图6-8 CCT曲线与C曲线的关系
才开始,这就是CCT曲线位于C曲线右下方
的原因。
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在临界冷却速度VC 下,从A1点 冷 却 到 珠 光 体 转 变 中 止 线 温 度 TR’ 时,IP = 1。
IP 1 TR' dT 1 Vc A1 Z (T )
Vc
TR' dT A1 Z (T )
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每一个极小的时间段 i 都对应一个相应的
温度 Ti ,同时在C曲线上也对应一定的孕育期
Zi ,在任一温度Ti下,孕育期消耗量
IP i
Zi
从 A1冷至Tn时的IP为:
IP 1 2 n
Z1
Z2
Zn
n i
Z i 1
i
(6 1)
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C 曲线的测定方法
金相硬度法 奥氏体和转变产物的金相形态和硬度不同。
膨胀法 奥氏体和转变产物的比容不同。
磁性法及电阻法 奥氏体为顺磁性,转变产物为铁磁性。
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图6-2 共析碳钢的C曲线
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图6-3 具有先共析线的C曲线 a) 亚共析钢 b) 过共析钢