过冷奥氏体转变图.ppt
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1、过冷奥氏体转变图现在学习的是第1页,共72页第十九章第十九章 过冷奥氏体冷却转变图过冷奥氏体冷却转变图现在学习的是第2页,共72页前前 言言冷却方式有两种:冷却方式有两种:等等温温冷冷却却:将将钢钢迅迅速速过过冷冷到到临临界界点点(Ar1)以以下下某某一一温温度度,并并保保持持在在该该温温度度下下进进行组织转变。行组织转变。连连续续冷冷却却:将将钢钢以以某某一一固固定定速速度度不不停停顿顿地地冷冷却却到到室室温温,使使奥奥氏氏体体在在连连续续降降温温的过程种转变。的过程种转变。1等温冷却等温冷却2连续冷却连续冷却现在学习的是第3页,共72页本章学习的意义:本章学习的意义:前前 言言p钢件热处理
2、后的性能很大程度取决于冷却时奥氏体钢件热处理后的性能很大程度取决于冷却时奥氏体转变产物类型和形态。转变产物类型和形态。p转变温度、冷却速度不同,奥氏体将按不同机制转转变温度、冷却速度不同,奥氏体将按不同机制转变为不同组织变为不同组织珠光体、贝氏体、马氏体等。珠光体、贝氏体、马氏体等。p研究不同冷却条件下钢的奥氏体组织转变规律对于研究不同冷却条件下钢的奥氏体组织转变规律对于正确制订热处理工艺、合理选材、判别各种非平衡正确制订热处理工艺、合理选材、判别各种非平衡组织乃至研制新材料都具有十分重要的意义。组织乃至研制新材料都具有十分重要的意义。现在学习的是第4页,共72页前前 言言本章学习重点:本章学
3、习重点:p过冷奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义,各温度过冷奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义,各温度区域内奥氏体转变产物区域内奥氏体转变产物;p过冷奥低体连续冷却转变曲线的特点过冷奥低体连续冷却转变曲线的特点;p影响过冷奥氏体转变曲线的因素;影响过冷奥氏体转变曲线的因素;本章学习难点:本章学习难点:p影响过冷奥氏体转变曲线的因素;影响过冷奥氏体转变曲线的因素;p冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响。冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响。现在学习的是第5页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图现在学习的是第6页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲
4、线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图p过冷奥氏体等温转变曲过冷奥氏体等温转变曲线线是表示奥氏体急速冷是表示奥氏体急速冷却到临界点却到临界点A1 以下在各以下在各不同不同温度温度下的保温过程下的保温过程中中转变量转变量与与转变时间转变时间的的关系曲线。关系曲线。共析钢共析钢 C C 曲线曲线现在学习的是第7页,共72页TTTTime-Temperature-TransformationITIsothermal Transformation第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 因其形状呈因其形状呈“C”形,形,过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线又又称称C 曲
5、线曲线、TTT曲线曲线或或IT曲线曲线。现在学习的是第8页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立p测定方法测定方法:金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、:金相法、膨胀法、磁性法、电阻法、热分析法。热分析法。p测定原理测定原理:利用:利用过冷奥氏体转变产物的组织形态过冷奥氏体转变产物的组织形态和物理性能变化测定。和物理性能变化测定。现在学习的是第9页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图1、金相法、金相法 试样制备:试样制备:试样制备:试样制备:将钢材加工成
6、尺寸为将钢材加工成尺寸为101.5mm的圆片试样,的圆片试样,分分成若干组,每组成若干组,每组510个个。现在学习的是第10页,共72页取若干组试样加热并充分取若干组试样加热并充分奥氏体化。奥氏体化。将试样将试样分组淬入分组淬入低于低于A1点的点的不同温度的盐浴不同温度的盐浴中,保温中,保温一定时间。一定时间。将试样逐个淬入水中,使未将试样逐个淬入水中,使未转变奥氏体转变为马氏体,转变奥氏体转变为马氏体,故马氏体量即为未转变奥氏故马氏体量即为未转变奥氏体量。体量。第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图现在学习的是第11页,共72页t1t3t2t3(a)(b)100
7、806040200温度温度 时间时间 转变量转变量/%t1t2t3t4Ms第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图用金相法用金相法测定测定每个试每个试样的样的转变量转变量,确定各温,确定各温度下转变量与转变时间度下转变量与转变时间的关系。的关系。将各温度下转变开始将各温度下转变开始时间及终了时间标在时间及终了时间标在温度温度时间坐标时间坐标中,中,并分别连线。并分别连线。现在学习的是第12页,共72页5506502s10s5s2s5s10s30s40s现在学习的是第13页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图p一般将奥氏体转变
8、量一般将奥氏体转变量为为13%所用的时间所用的时间定为定为转变开始时间转变开始时间,而把转变量为而把转变量为98%所所需的时间定为需的时间定为转变终转变终了时间了时间。pMs点与点与Mf点常通过磁点常通过磁性法或膨胀法来测定。性法或膨胀法来测定。现在学习的是第14页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 金相法的优点金相法的优点是可以直接分析显微组织的变化,是可以直接分析显微组织的变化,但是需要大量的试样(通常约但是需要大量的试样(通常约200个),金相分析操作个),金相分析操作者必须具备丰富的鉴别显微组织的经验。者必须具备丰富的鉴别显微组织的经验。现在
9、学习的是第15页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图2、膨胀法、膨胀法 是利用过冷奥氏体转变时发生的比容变化来测是利用过冷奥氏体转变时发生的比容变化来测定转变曲线的。定转变曲线的。优点优点:每测一个温度的等温转变只需一个试样,适:每测一个温度的等温转变只需一个试样,适合于确定不同转变量所需的时间。合于确定不同转变量所需的时间。缺点:所用小试样(通常为缺点:所用小试样(通常为353050mm的圆的圆柱)测定的转变百分数准确性不高。柱)测定的转变百分数准确性不高。现在学习的是第16页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT
10、图图3、电阻法、电阻法 利用过冷奥利用过冷奥氏体转变时出现的氏体转变时出现的电阻变化来表征珠电阻变化来表征珠光体或贝氏体等温光体或贝氏体等温转变。转变。奥氏体奥氏体试样进入等温浴槽试样进入等温浴槽孕育期孕育期0 T始始T终终时间时间电阻值电阻值典型的等温转变电阻典型的等温转变电阻-时间曲线时间曲线现在学习的是第17页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 然而,电阻变化值并是转变体积的简单函数,然而,电阻变化值并是转变体积的简单函数,其它因素对电阻值也有影响,因此其它因素对电阻值也有影响,因此电阻法电阻法的测量精的测量精度有限,以至于目前电阻法用得不多。
11、度有限,以至于目前电阻法用得不多。现在学习的是第18页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图4、磁性法、磁性法 奥氏体是顺磁性的,而其它转变产物在居里温奥氏体是顺磁性的,而其它转变产物在居里温度点以下均是铁磁性的,磁性法就是利用转变时所度点以下均是铁磁性的,磁性法就是利用转变时所伴有的磁性变化来测定转变曲线的。伴有的磁性变化来测定转变曲线的。现在学习的是第19页,共72页二、过冷奥氏体等温转变曲线的分析二、过冷奥氏体等温转变曲线的分析第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 过冷奥氏体过冷奥氏体:如果将奥氏体状态的钢冷却至:如
12、果将奥氏体状态的钢冷却至A1温温度以下,此时奥氏体的自由能比铁素体与渗碳体两相度以下,此时奥氏体的自由能比铁素体与渗碳体两相混合物的总自由能还高,处于热力学不稳定状态,有混合物的总自由能还高,处于热力学不稳定状态,有发生分解、向珠光体或其它组织转变的趋势。因此,发生分解、向珠光体或其它组织转变的趋势。因此,将低于临界温度将低于临界温度A1下处于不稳定状态的奥氏体称过下处于不稳定状态的奥氏体称过冷奥氏体。冷奥氏体。现在学习的是第20页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图温温度度时间时间A1MSMfA过过冷冷PBMAMABAP转变开始线转变开始线转变终了线
13、转变终了线奥奥氏氏体体p水平线水平线A1表示钢的临界温表示钢的临界温度,度,A1以上是奥氏体的以上是奥氏体的稳定区。稳定区。p转变开始点的连线称转变开始点的连线称转变转变开始线开始线,转变终了点的连,转变终了点的连线称线称转变终了线转变终了线。pA1-Ms 间及转变开始线以间及转变开始线以左的区域为左的区域为过冷奥氏体区过冷奥氏体区。奥氏体稳定区奥氏体稳定区现在学习的是第21页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图p转变开始线与纵坐标之间转变开始线与纵坐标之间的距离称转变的距离称转变孕育期孕育期,它,它表征了过冷奥氏体稳定表征了过冷奥氏体稳定性的高低。性
14、的高低。p转变终了线以右及转变终了线以右及Mf以以下为下为转变产物区转变产物区。p两线之间及两线之间及Ms与与Mf之间之间为为转变区转变区。时间时间温温度度A1MSMfAPBMAMABAP转变区转变区转变产物区转变产物区转变产物区转变产物区孕育期孕育期奥氏体稳定区奥氏体稳定区现在学习的是第22页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 孕育期最孕育期最小处称小处称C 曲线曲线的的“鼻尖鼻尖”。共析钢为。共析钢为550。现在学习的是第23页,共72页转变速度转变速度转变温度转变温度0DA1G第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图
15、 过冷奥氏体等温转过冷奥氏体等温转变的孕育期、转变速度变的孕育期、转变速度与转变温度之间具有极与转变温度之间具有极值的原因,是因过冷奥值的原因,是因过冷奥氏体的稳定性同时受两氏体的稳定性同时受两个因素所控制:新、旧个因素所控制:新、旧相自由能差相自由能差G,原子,原子扩散能力扩散能力D。现在学习的是第24页,共72页p在在鼻鼻尖尖以以上上,过过冷冷度度小小,相变驱动力相变驱动力G小小。p在在鼻鼻尖尖以以下下,温温度度较较低低,扩扩散散困困难难。从从而而使使奥奥氏氏体体稳定性增加。稳定性增加。p高高温温下下,G 起起主主导导作作用用;低温下低温下D起主导作用。起主导作用。第一节第一节 过冷奥氏体
16、等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图转变速度转变速度转变温度转变温度0DA1G现在学习的是第25页,共72页pC曲曲线线明明确确表表示示了了过过冷冷奥奥氏氏体体在在不不同同温温度度下下的的等等温温转转变变产产物物。第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图现在学习的是第26页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种多样,亚共析过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种多样,亚共析钢和过共析钢钢和过共析钢C曲线的上部有曲线的上部有先共析相先共析相析出线。析出线。三、过冷奥氏体等温转变曲线的基本类型
17、三、过冷奥氏体等温转变曲线的基本类型现在学习的是第27页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 过冷奥氏体等温转变曲线的形状特征主要取决于过冷奥氏体等温转变曲线的形状特征主要取决于珠光体、贝氏体和马氏体的转变曲线是重叠还是明显珠光体、贝氏体和马氏体的转变曲线是重叠还是明显分离的,以及这些曲线与纵坐标轴的相对位置。分离的,以及这些曲线与纵坐标轴的相对位置。Morral等人按上述考虑将等温转变图分成五种基等人按上述考虑将等温转变图分成五种基本的类型。本的类型。现在学习的是第28页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图1
18、、A型型TTT图图 珠珠光光体体和和贝贝氏氏体体等等转转变变实实际际上上是是重重叠叠的的,具具有有单单一一的的“C”型型曲曲线线,各各种种亚亚共共析析碳碳钢钢及及非非碳碳化化物物形形成成元元素素(Si、Ni、Cu、1.5%Mn)的的低低合合金钢金钢具有具有A型型TTT图。图。共析碳钢的共析碳钢的TTT图图现在学习的是第29页,共72页1 10 102 103 1048007006005004003002001000时间时间/s温度温度/A1Ms+BPB+P37CrSi(0.36%C,1.65%Cr,1.10Si,0.40Mo)的)的TTT图图奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度8#第一节第一节 过冷奥氏体
19、等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图2、B型型TTT图图 珠珠光光体体和和贝贝氏氏体体等等转转变变部部分分重重叠叠,两两种种曲曲线线的的“鼻鼻尖尖”的的时时间间坐坐标标也也相相近近,但但温温度度坐坐标标不不同。同。现在学习的是第30页,共72页GCr15(1.07%C,1.5%Cr)的)的TTT图图1 10 102 103 104 1058007006005004003002001000时间时间/s温度温度/A1Ms+P+BPB950奥氏体化奥氏体化第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 珠珠光光体体和和贝贝氏氏体体等等转转变变部部分分重重叠叠,但但“鼻鼻
20、尖尖”的的时时间间、温温度度坐坐标标均不同。均不同。P转转变变曲曲线线“鼻鼻尖尖”距距纵纵轴轴较较近近,含含少少量量碳碳化化物物形形成成元元素素的的过过共共析析钢钢,如如GCr15、9Cr2、CrWMn等具有该曲线。等具有该曲线。3、C型型TTT图图现在学习的是第31页,共72页铬镍钼钢(铬镍钼钢(0.50%C,1.04%Cr,0.11%Mo,0.17Ni,0.80Mn)的)的TTT图图第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图1 10 102 103 104 105 1069008007006005004003002001000时间时间/s温度温度/Ac1Ac3Ms
21、+BPB+P850奥氏体化奥氏体化 B转转变变曲曲线线“鼻鼻尖尖”距距纵纵轴轴较较近近。含含少少量量碳碳化化物物形形成成元元素素的的亚亚共共析析钢钢,如如20Cr,40CrMn,40Cr、35CrMo等等具具有有该该类曲线。类曲线。现在学习的是第32页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图1 10 102 103 104 1058007006005004003002001000时间时间/s温度温度/Ms+BP+P25%50%70%1150奥氏体化奥氏体化3Cr2W8(0.34%C,2.86%Cr,8.12%W,0.38%Mn,0.31%Si,0.17%V
22、)的)的TTT图图4、D型型TTT图图 珠珠光光体体和和贝贝氏氏体体转转变变曲曲线线完完全全分分离离,有有一一个个较较宽宽的的间间隔隔(亚亚稳稳定定奥奥氏氏体体区区),且且珠珠光光体体转转变变曲曲线线右右移移。碳碳化化物物形形成成元元素素含含量量较较高高或或成成分分 复复 杂杂 的的 中中 碳碳 钢钢 如如40Cr2Ni4,3Cr2W8,5CrNiMo。现在学习的是第33页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图1 10 102 103 104 1055004003002001000时间时间/s温度温度/Ms+B25%50%75%2%90%有有的的合合金金
23、过过冷冷奥奥氏氏体体的的珠珠光光体体转转变变受受到到抑抑制制,在在等等温温时时间间不不长长的的情情况况下下,其其D型型等等温温转转变变图图中中无无珠珠光光体体转转变变曲曲线线而而只只有有贝贝氏氏体体转转变变曲曲线线。如如18CrNiW,35Cr4NiMo。18CrNiW(0.18%C,1.5%Cr,4.38%Ni,0.8%W,0.31%Mn,0.19Si)的)的TTT图图现在学习的是第34页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图5、E型型TTT图图 与与D型型TTT图图不不同同的的在在于于是是贝贝氏氏体体转转变变曲曲线线右右移移。碳碳化化物物形形成成元元
24、素素含含量量较较多多的的高高碳碳合合金金钢钢 如如W18Cr4V,Cr5MoV,Cr12,Cr12MoV。Cr12(2.08%C,11.48%Cr,0.31Ni,0.35%Mn,0.28%Si)的)的TTT图图1 10 102 103 104 105 10610009008007006005004003002001000时间时间/s温度温度/Ac1eAc1bA1KMs+BcemCem+PP50%B现在学习的是第35页,共72页第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图1 10 102 103 104 105 106100090080070060050040030020
25、01000时间时间/s温度温度/Ac1eAc1bA1KMsCem+PP+Cem 有有的的合合金金过过冷冷奥奥氏氏体体的的贝贝氏氏体体转转变变受受到到极极大大抑抑制制,其其E型型等等温温转转变变图图中中无无贝贝氏氏体体转转变变曲曲线线而而只只有有珠珠光光体体转转变变曲曲线线。如如4Cr13,13Mn。4Cr13(0.44%C,13.2%Cr,0.3Si,0.35%Mn)的)的TTT图图现在学习的是第36页,共72页四、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素四、影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素第一节第一节 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线TTT图图 过冷奥氏体等温转变曲线的形状有多种多样,影
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