热处理原理与工艺 教学课件 作者 赵乃勤 第3章　钢的过冷奥氏体转变及热处理概述.ppt

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1、第3章　钢的过冷奥氏体转变及热处理概述3.1　过冷奥氏体的转变类型3.1.1　珠光体转变3.1.2　贝氏体转变3.1.3　马氏体转变3.2　过冷奥氏体等温转变3.2.1　过冷奥氏体等温转变动力学图［8⁃12］3.2.2　过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式3.2.3　影响过冷奥氏体等温转变的因素3.3　过冷奥氏体连续冷却转变3.3.1　过冷奥氏体连续冷却转变动力学图3.3.2　CCT图与TTT图的比较3.3.3　钢的临界冷却速度3.3.4　过冷奥氏体转变图的应用第3章　钢的过冷奥氏体转变及热处理概述3.4　常规热处理方法3.4.1　

2、退火3.4.2　正火3.4.3　淬火3.4.4　回火3.1　过冷奥氏体的转变类型按照钢的过冷奥氏体转变温度区间的不同和转变特点及转变产物的结构和力学性质，习惯上将过冷奥氏体转变分为珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变［4-7］。3.1.1　珠光体转变铁碳合金经奥氏体化后，在比较缓慢的冷却速度下，奥氏体将在略低于A1的温度发生共析转变，分解为由铁素体相与渗碳体相组成的珠光体组织。这种转变是铁碳合金共析转变的一种基本类型，在过冷奥氏体转变的高温区进行，通常称为高温转变，属于扩散型相变。奥氏体可以被过冷到A1以下宽达200℃的温度区间发生珠

3、光体转变。3.1.2　贝氏体转变在珠光体转变温度区间下方的较宽的温度区间里，过冷奥氏体按另一种机制进行转变。对于共析钢，这种转变发生在550～250℃区间。由于这一转变在中间温度范围内发生，故被称为中温转变，其转变特点和转变产物的显微组织结构均不同于珠光体。为了纪念对贝氏体研究作出重要贡献的美国冶金学家Bain，此转变被命名为“贝氏体转变”，转变所得产物则被称为“贝氏体(Bainite)”。3.1.3　马氏体转变在过冷奥氏体转变的低温区域，即贝氏体转变温度区以下，将发生完全不同于珠光体转变和贝氏体转变的第三种类型的转变，即无扩散的共

4、格切变式相变。这种转变被命名为马氏体转变(MartensiteTransformation)，转变产物称为马氏体(Martensite)3.2　过冷奥氏体等温转变图3-1　共析钢过冷奥氏体等温转变图(重合C曲线)3.2.1　过冷奥氏体等温转变动力学图［8⁃12］1)在不同温度区间，过冷奥氏体转变所需要的孕育期是不相同的。2)转变完成所需要的时间同样随等温温度而变化，其规律和孕育期基本相同。3)在制定马氏体淬火的热处理工艺时，就要保证在从奥氏体化温度快速冷却到Ms以下的过程中，避免在过冷奥氏体最不稳定的温度区间停留而发生非马氏体类型的

5、转变，即不能使实际冷却曲线穿过珠光体转变或贝氏体转变C曲线的鼻子。4)在Ms和Mf之间发生马氏体转变。3.2.1　过冷奥氏体等温转变动力学图［8⁃12］图3-2　过冷奥氏体转变图的建立示意图a)动力学曲线　b)TTT图3.2.2　过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式1)在第一种等温转变图(图3-5a)中，珠光体区和贝氏体区重叠成为一个C曲线。2)在第二种等温转变图(图3-5b、c和d)中，珠光体和贝氏体转变区发生分离。3)在第三种等温转变图(图3-5e)中，只出现贝氏体转变区，珠光体转变被抑制。4)在第四种等温转变图(图3-5f)中

6、，仅出现珠光体转变区，贝氏体转变被抑制。5)在第五种等温转变图(图3-5g)中，转变后期发生珠光体转变和贝氏体转变分离的情形。3.2.2　过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式6)在第六种等温转变图(图3-5h)中，仅有碳化物析出，奥氏体在室温以上不发生分解。3.2.2　过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式图3-3　亚共析钢的TTT图3.2.2　过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式图3-4　过共析钢的TTT图3.2.2　过冷奥氏体等温转变动力学图的基本形式图3-5　六种典型过冷奥氏体等温转变图的示意图a)第一种　b)、c)、d)第二种

7、　e)第三种　f)第四种　g)第五种　h)第六种3.2.3　影响过冷奥氏体等温转变的因素1.合金元素的影响2.奥氏体晶粒尺寸的影响3.原始组织、奥氏体化温度和保温时间的影响4.奥氏体变形的影响1.合金元素的影响(1)碳的影响　在所有合金元素中，对等温转变图影响最大的是碳元素。(2)非碳化物形成元素的影响　含这类合金元素(如Si、Ni、Cu等)的钢往往具有第一种类型的等温转变图，即单一的C曲线，具有代表性的如图3-7所示，其C曲线的鼻尖温度为500～600℃。(3)弱碳化物形成元素的影响　如锰，锰对奥氏体等温转变图的影响较为特殊。(4

8、)强碳化物形成元素的影响　钢中加入强碳化物形成元素(如Cr、Mo、W、V等)能使贝氏体转变温度范围下降，或使珠光体转变温度范围上升，即第二种及第三种类型的等温转变图，其TTT图呈双“C”形曲线。(5)硼、钴和铝的影响　这几种合金元素的