鋼的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖

鋼的過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖6.1.1IT圖的建立

共析鋼等溫轉(zhuǎn)變C曲線A→PA→BA過(guò)冷轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變開(kāi)始線PBM6.1IT圖IT圖的測(cè)定常采用金相法、磁性法、膨脹法等。第2頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天將試樣加熱奧氏體化后，迅速轉(zhuǎn)入給定溫度的等溫浴爐中，分別停留不同時(shí)間(如t1，t2，t3，…)，隨即迅速淬入鹽水中。以出現(xiàn)1％轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的等溫時(shí)間作為轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)，以得到95％轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的等溫時(shí)間作為轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)。試樣的處理方法（1）金相法利用金相顯微鏡直接觀察組織的變化來(lái)確定過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的起止時(shí)間。6.1.1IT圖的建立第3頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）膨脹法采用熱膨脹儀，利用鋼在相變時(shí)發(fā)生的比容變化來(lái)測(cè)定過(guò)冷奧氏體在等溫過(guò)程中轉(zhuǎn)變的起止時(shí)間。將A1(或A3)至Ms點(diǎn)的溫度范圍劃分成一定數(shù)量的等溫溫度間隔，每一等溫溫度使用一個(gè)試樣。測(cè)定時(shí)，將試樣加熱奧氏體化，隨后迅速轉(zhuǎn)入預(yù)先控制好的等溫爐中，作等溫停留，由膨脹儀自動(dòng)記錄出等溫轉(zhuǎn)變時(shí)所引起的膨脹效應(yīng)與時(shí)間的關(guān)系曲線。最后將所得到的一系列膨脹—時(shí)間曲線加以整理便可繪制出等溫轉(zhuǎn)變圖。冷卻收縮孕育期轉(zhuǎn)變過(guò)程轉(zhuǎn)變開(kāi)始轉(zhuǎn)變結(jié)束第4頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）磁性法利用奧氏體為順磁性，而其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為鐵磁性的特性，通過(guò)過(guò)冷奧氏體在居里點(diǎn)以下等溫或降溫過(guò)程中引起由順磁性到鐵磁性的變化來(lái)確定轉(zhuǎn)變的起止時(shí)間以及轉(zhuǎn)變量與時(shí)間的關(guān)系。優(yōu)點(diǎn)：試樣少、測(cè)試時(shí)間短和易于確定各轉(zhuǎn)變產(chǎn)物達(dá)到一定百分?jǐn)?shù)時(shí)所需的時(shí)間。缺點(diǎn)：不能測(cè)出過(guò)共析鋼的先共析產(chǎn)物的析出線和亞共析鋼珠光體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始線。原因—滲碳體的居里點(diǎn)為230oC，在高于該溫度析出時(shí)無(wú)磁性表現(xiàn)；而鐵素體與珠光體都具有鐵磁性，使兩者在轉(zhuǎn)變過(guò)程中無(wú)法區(qū)分。第5頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.1.2影響IT圖的因素（一）碳的影響

亞共析碳鋼的C曲線隨著碳含量的增加向右移；過(guò)共析碳鋼的C曲線，隨著碳含量的增加向左移。在碳鋼中以共析鋼的過(guò)冷奧氏體最為穩(wěn)定，亦即其C曲線處于最右的位置。P偽P偽A→BA→BA→BF+PFe3C+PP第6頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天7(1)非(或弱)碳化物形成元素(如Co、Ni、Mn、Si、Cu、B）除Co外，上述元素均不同程度地同時(shí)降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變的速度，使C曲線右移，但不改變C曲線的形狀。（二）合金元素6.1.2影響IT圖的因素(2)碳化物形成元素(如Cr、Mo、W、V、Ti)

降低珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變速度，同時(shí)使珠光體轉(zhuǎn)變C曲線移向高溫和貝氏體轉(zhuǎn)變C曲線移向低溫。當(dāng)鋼中合金元素含量較高時(shí)，將出現(xiàn)雙C曲線的特征。第7頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天Co對(duì)高碳鋼IT圖的影響(a)轉(zhuǎn)變開(kāi)始線(b)轉(zhuǎn)變終了線Co的影響。Co溶入奧氏體，使等溫轉(zhuǎn)變的開(kāi)始線和終了線左移，即縮短孕育期，但不改變C曲線的形狀。6.1.2影響IT圖的因素第8頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天Ni的影響。Ni不改變C曲線的形狀，但能顯著提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)孕育期，并使鼻子略向下移。隨C和Ni含量的增加，C曲線的位置右移，即孕育期增長(zhǎng)。Ni對(duì)中、高碳鋼IT圖的影響(a)含0.56%C(b)含1.0%C6.1.2影響IT圖的因素第9頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天Mn對(duì)高碳鋼IT圖的影響Mn的影響。作用與Ni相似，使C曲線右移但不改變其形狀。Mn使C曲線右移的作用大于Ni。6.1.2影響IT圖的因素第10頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天Cr對(duì)中、高碳鋼IT圖的影響(a)含0.5%C(b)含1.0%CCr的影響。Cr顯著提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使轉(zhuǎn)變?cè)杏谘娱L(zhǎng)；鉻含量超過(guò)3％，兩曲線完全分離；鉻對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變的推遲作用大于對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變的推遲作用。當(dāng)Cr含量相近時(shí)，碳含量高的其孕育期將更長(zhǎng)一些。

第11頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天Mo對(duì)共析鋼IT圖的影響曲線1～5Mo含量增加Mo的影響。Mo對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變有強(qiáng)烈的抑制作用，但對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變則影響不顯著。Mo對(duì)非共析鋼先共析產(chǎn)物(鐵素體或滲碳體)析出的速度也有抑制作用。W的影響與Mo相似。但只有當(dāng)W量較多時(shí)(＞1.0％)才能使珠光體和貝氏體的轉(zhuǎn)變曲線明顯分離。第12頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天B的影響。鋼中加入微量的硼（0.001～0.005%）就能顯著提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性。超過(guò)0.007%后便會(huì)生成低熔點(diǎn)共晶組織，引起鋼的熱脆性。第13頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天合金元素對(duì)IT圖的影響第14頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天鋼奧氏體化時(shí)，奧氏體成分愈均勻，則奧氏體轉(zhuǎn)變的形核率就愈低，即過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性愈大，使C曲線愈趨向右移。加熱溫度偏低，保溫時(shí)間不足，所獲得的奧氏體成分不均勻，有較多量未溶解的第二相存在，將促進(jìn)過(guò)冷奧氏體的分解，使C曲線左移。（三）奧氏體化條件（四）塑性變形無(wú)論在高溫(指奧氏體穩(wěn)定區(qū))還是低溫(指奧氏體亞穩(wěn)定區(qū))下對(duì)奧氏體進(jìn)行塑性形變，由于形變可促使碳和鐵原子的擴(kuò)散，因而將加速珠光體的轉(zhuǎn)變，使形成珠光體的孕育期縮短；對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變的影響表現(xiàn)為高溫(奧氏體穩(wěn)定區(qū))塑性形變對(duì)之有減緩作用，使形成貝氏體孕育期延長(zhǎng)；而低溫(奧氏體亞穩(wěn)區(qū))塑性形變對(duì)之有加速作用，則孕育期縮短。第15頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天(1)珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線部分重疊碳鋼或含非(或弱)碳化物形成元素的低合金鋼，如鈷鋼、鎳鋼或錳含量較低的錳鋼。(2)珠光體轉(zhuǎn)變曲線與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分離，珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期比貝氏體轉(zhuǎn)變的短碳含量較高的合金鋼，如Crl2MnV鋼。IT圖的基本類型6.1.3IT圖的基本類型第16頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天(3)珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變曲線分離，珠光體轉(zhuǎn)變的孕育期比貝氏體轉(zhuǎn)變的長(zhǎng)含有Cr、Mo、W、V等強(qiáng)碳化物形成元素的鋼，如40CrNiMoA鋼。(4)只呈現(xiàn)珠光體轉(zhuǎn)變曲線碳和強(qiáng)碳化物形成元素含量較高的鋼，如不銹鋼3Crl3、4Crl3和工具鋼Crl2。IT圖的基本類型6.1.3IT圖的基本類型第17頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天(5)只呈現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變曲線Ni含量較多的低、中碳鉻鎳鉬鋼或鉻鎳鎢鋼，如18Cr2Ni4WA鋼。(6)只析出碳化物，而無(wú)任何其它相變奧氏體鋼，如4Crl4Nil4W2Mo。IT圖的基本類型6.1.3IT圖的基本類型第18頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天金相－硬度法測(cè)定CT圖的原理6.2.1CT圖的建立6.2CT圖1.金相－硬度法將一組被測(cè)鋼的試樣(通常Ф15×3mm)加熱至奧氏體化溫度并保溫后，自?shī)W氏體狀態(tài)以一定速度冷至指定的溫度T1、T2、T3…后計(jì)時(shí)，立即淬入水中，將所對(duì)應(yīng)溫度的組織狀態(tài)固定到室溫。第19頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.端淬法

端淬法是將試樣進(jìn)行奧氏體化，隨后從爐中取出并立即在其末端噴水冷卻，測(cè)出沿試樣長(zhǎng)度上各點(diǎn)冷速，得到各冷卻速度下轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)及終了點(diǎn)的方法。

6.2.1CT圖的建立

端淬試驗(yàn)時(shí)，試樣各橫截面的冷卻速度基本上是恒定的。而距端面不同距離的橫截面的冷卻速度是不同的，距水冷端越近，冷卻速度越大，反之則越小。并且冷卻速度是連續(xù)變化的。于是在一個(gè)端淬試樣上有著各種不同恒速冷卻的部位。第20頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天

測(cè)試步驟：測(cè)定各部位的冷卻速度先將一標(biāo)準(zhǔn)試樣(Ф25×100mm)的圓周上沿長(zhǎng)度方向每隔一定距離鉆一小孔，每個(gè)孔中均焊一熱電偶。將試樣在一定條件下奧氏體化，隨后從爐中取出并立即在其末端噴水冷卻，記錄各熱電偶所反映的冷卻速度曲線。端淬法測(cè)定CT圖的原理試樣長(zhǎng)度方向上各點(diǎn)的冷卻曲線6.2.1CT圖的建立第21頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天取一組端淬試樣(圓周表面不鉆小孔)，在同一A化條件下加熱并保溫，然后逐個(gè)噴水，每個(gè)試樣噴水時(shí)間各異(τ1、τ2、τ3…)，達(dá)到規(guī)定時(shí)間，停止噴水并立即淬入鹽水中，使未轉(zhuǎn)變的過(guò)冷A轉(zhuǎn)變成M。觀察各試樣距水冷端同樣位置的金相組織，并測(cè)定硬度。從而測(cè)出該位置(實(shí)質(zhì)是某一冷卻速度)的轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)(轉(zhuǎn)變量1%)及終了點(diǎn)(轉(zhuǎn)變量99%)，同時(shí)也可以測(cè)出各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的百分量。分別將所有經(jīng)不同時(shí)間(τ1、τ2、τ3…)試樣上各點(diǎn)在不同溫度下轉(zhuǎn)變的開(kāi)始點(diǎn)和終了點(diǎn)連接起來(lái)，并在其上標(biāo)注出冷卻曲線，從而繪制出CT圖。6.2.1CT圖的建立第22頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天端淬法測(cè)定CT圖的原理CT圖的建立第23頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天3.膨脹法利用快速膨脹儀將Ф3mm試樣真空感應(yīng)加熱到奧氏體狀態(tài)，程序控制冷卻速度；從不同冷卻速度的膨脹曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)、轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度和時(shí)間。由一個(gè)試樣就可得到某一冷卻速度下的各種轉(zhuǎn)變的全部數(shù)據(jù)。如果輔之以電子計(jì)算機(jī)，精度及測(cè)定速度都很高，可以實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)控制。6.2.1CT圖的建立第24頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天

Vc(上)A→M

臨界冷速

Vc'(下)A→P1.五條線(P轉(zhuǎn)變中止線)四個(gè)區(qū)2.孕育期3.兩種轉(zhuǎn)變A→MA→P共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)，共析鋼中不會(huì)出現(xiàn)貝氏體。這是由于奧氏體碳濃度高，使貝氏體孕育期大大延長(zhǎng)，在連續(xù)冷卻時(shí)貝氏體轉(zhuǎn)變來(lái)不及進(jìn)行便冷卻到低溫。6.2.2CT圖的分析第25頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天共析鋼的CCT圖VcVc′Mf

連續(xù)冷卻共析鋼中不會(huì)出現(xiàn)貝氏體！第26頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天0.3%C亞共析鋼的CT圖

六個(gè)區(qū)亞共析鋼四種轉(zhuǎn)變↓

A→F,A→PA→B,A→M曲線5和4→F+P曲線3和2→F+P+B+M曲線1→MMs線右端下降，這是由于先共析鐵素體的析出和貝氏體的轉(zhuǎn)變使周圍奧氏體富碳所致。F+PF+P＋B＋MM連續(xù)冷卻含碳量低的亞共析鋼不能得到全P偽6.2.2CT圖的分析第27頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天

五個(gè)區(qū)過(guò)共析鋼

(1.03%)三種轉(zhuǎn)變↓

A→Fe3CA→P，A→M曲線1-8→Fe3C+P曲線9→P偽1.03%C過(guò)共析鋼的CT圖曲線10→P偽+M+Ar曲線11→M+ArMs線右端升高，這是由于先共析滲碳體的析出或發(fā)生部分珠光體轉(zhuǎn)變使周圍奧氏體貧碳所致。Fe3C+PP偽+M+ArM=ArP偽12834576910116.2.2CT圖的分析連續(xù)冷卻過(guò)共析鋼中不會(huì)出現(xiàn)貝氏體！第28頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天CT圖的基本類型A16.2.3CT圖的基本類型第29頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天6.3.1IT圖與CT圖的比較IT與CT曲線之間的關(guān)系6.3IT圖與CT圖的比較和應(yīng)用連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變比等溫轉(zhuǎn)變的溫度要低，孕育期要長(zhǎng)。等溫轉(zhuǎn)變的臨界淬火冷速大于連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的臨界淬火冷速。在共析鋼和過(guò)共析鋼中連續(xù)冷卻時(shí)不出現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)變。第30頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.確定淬火臨界冷卻速度等溫轉(zhuǎn)變連續(xù)轉(zhuǎn)變冷速單位：℃/s淬火臨界冷速的確定′6.3.2IT圖與CT圖的應(yīng)用第31頁(yè),共35頁(yè)，2024年2月25日，星期天V1相當(dāng)于爐冷得到PV2相當(dāng)于空冷得到SV3相當(dāng)于油冷得到T和MV4相當(dāng)于水冷得到