钢的奥氏体等温转变图测定

实验三钢的奥氏体等温转变图测定

一、概述

奥氏体等温转变：钢加热奥氏体化后，冷却到临界点以下进行等温转变时所发生的组织转变为奥氏体等温转变。

奥氏体等温转变图：描述过冷奥氏体在等温转变过程中的转变温度与转变开始和转变终了时间的关系图为奥氏体等温转变图。

奥氏体等温转变图根据转变产物的形态和性质不同分三个区域，低温转变区、中温转变区和高温转变区。

高温转变区转变产物为珠光体。

中温转变区转变产物为贝氏体。

低温转变区转变产物为马氏体和残余奥氏体。

二、实验目的

1、用金相法研究并建立GCr15钢奥氏体的等温转变图。

2、了解不同加热温度对GCr15钢奥氏体等温转变图的影响。

三、实验内容

1、影响奥氏体等温转变的因素

（1）化学成分的影响。

（2）奥氏体晶粒大小对过冷奥氏体转变的影响。

（3）塑性变形的影响。

2、测定奥氏体等温转变图的方法

（1）金相法

（2）硬度法

（3）磁性法

（4）膨胀法

金相法：

金相法能直接而精确地观察到奥氏体分解产物的数量和组织特征。可以确定奥氏体分解的开始点和结束点，还可以精确确定在等温过程中不同等温时间内的奥氏体的分解量。

测量面积法、画线法、定点法和称重法。

硬度法：

随等温停留时间的延长，奥氏体分解量增加，随后淬火得到的马氏体量减少，硬度值随之下降。点1处硬度开始下降，为转变开始时间。到点2处硬度值不再下降，为转变的终了时间。

3、实验步骤

将GCr15钢加热至840℃保温5分钟将试样分别迅速投入到保持在不同温度的盐浴中进行不同时间的等温，然后取出，淬入水中冷却。进行金相组织观察，用画线法测出转变开始时间和结束时间。最后画出GCr15钢奥氏体的等温转变图。

不同温度各等温时间对应试样编号

第三章 奥氏体在冷却时的转变

第六节钢在冷却时的转变 一、共析钢的过冷奥氏体转变 由铁碳相图可知，共析钢从奥氏体状态冷却到临界点A1点以下时将要发生珠光体转变。实际上，迅速冷却到A1点以下温度时，转变并不是立即开始的，在A1点以下未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。 1．过冷奥氏体转变曲线 (1)过冷奥氏体等温转变曲线图10—38是通过实验测定的共析钢过冷奥氏体等温转变 动力学曲线，又称过冷奥氏体等温转变 等温图(又称TTT图或C曲线)。图中 左边的曲线是转变开始线，右边的曲线 是转变完了线。它的上部向A1线无限 趋近，它的下部与Ms线相交。Ms点是 奥氏体开始向马氏体转变的温度。由图 可以看出，过冷奥氏体开始转变需要经 过一段孕育期，在550～500℃等温时孕 育期最短，转变最快，称为C曲线的 “鼻子”。在鼻温以上的高温阶段，随过冷 度的增加，转变的孕育期缩短，转变加 快；在鼻温以下的中温阶段，随过冷度的 增加，转变的孕育期变长，转变变慢。这 是因为共析转变是扩散型相变，转变速 率是由相变驱动力和扩散系数D两个 因素综合决定的(参看第三节)。 过冷奥氏体在不同的温度区间会发 生三种不同的转变。在A1～500~C区间 发生珠光体转变，转变的产物是珠光体(P)，其硬度值较低，在11～40HRC之间；550~C～

Ms点区间发生贝氏体转变，产物是贝氏体(B)，硬度值较高在40～55HRC之间；在Ms点 以下将发生马氏体转变，得到马氏体(M)，马氏体的硬度很高，可达到60HRC以上。碳素 钢的贝氏体转变温度区间与珠光体、马氏体转变的温度区间没有严格的界限，相互之间有重叠。 一般认为过冷奥氏体有了1％的转变即为转变的开始，转变已完成99％即为转变完了。在转变开始线和转变完了线之间，还可以划出转变量为10％、50％、90％等等几条大体平行的曲线(图中以虚线表示)。转变开始线、终止线与A。线、Ms线之间将等温转变图划分成几个区域，各个区域表示组织状态及转变量与温度和时间之间的关系。从等温转变图右侧的纵坐标，还可以看出各温度下转变产物的硬度值。例如，过冷奥氏体在600~C进行等温转变，若等温时间只有1s，钢仍然处在过冷奥氏体状态；如果等温了3s，这时已有50％的奥氏体转变成珠光体，组织状态是奥氏体加珠光体各占50％；若在600~C等温7s以上，过冷奥氏体早已全部转变成珠光体，珠光体的硬度值是38HRC。如果在600~C等温3s后立即淬火，将得到50％马氏体加珠光体的组织。 (2)过冷奥氏体连续冷却转变曲线在绝大多数情况下奥氏体转变是在连续冷却的条件下进行的。如铸造、锻轧、焊接之后，一般都是采用在空气中冷却，或在坑中堆放冷却等连续冷却方式。从奥氏体状态经炉内冷却退火。或空气中冷却正火，或水中急冷淬火等热处理工艺也都是连续冷却过程。因此，研究过冷奥氏体连续冷却转变图(CCT图)，有更大的实际意义。实验测定的不同冷却条件下共析碳钢的CCT图如图10—39所示。由图可以看出，不同冷却速度下，过冷奥氏体开始转变的时间和温度不同，冷却速度越快，开始转变所需的时间越短，转变温度越低。图中还划出该钢的c曲线。与c曲线相比较，CCT图中同样性质的曲线(转变开始线，转变终了线)均位于C曲线的下方。在连续冷却条件下，共析碳钢不发生贝氏体转变。若冷却速度小于33．4~C．s叫(图中的曲线3)时，奥氏体将全部转变成珠光 一、

第六章 钢的热处理参考答案

第六章钢的热处理 习题参考答案 一、解释下列名词 答： 1、奥氏体：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。 过冷奥氏体：处于临界点A1以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。 2、珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。 索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。 屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。 3、临界冷却速度V K：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。 4、退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。 正火：将工件加热到A c3或A ccm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。 淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。 回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。 冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。 时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110～150℃经过6～36小时的人工时效处理，以使组织稳定。 5、调质处理：淬火后再进行的高温回火或淬火加高温回火 6、淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。 淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 7、回火马氏体：过饱和的α固溶体（铁素体）和与其晶格相联系的ε碳化物组成的混合物。 回火索氏体：在F基体上有粒状均匀分布的渗碳体。 回火屈氏体：F和细小的碳化物所组成的混合物。 8、第一类回火脆性：淬火钢在250℃～400℃间回火时出现的回火脆性。 第二类回火脆性：淬火钢在450℃～650℃间回火时出现的回火脆性。 10、表面淬火：采用快速加热的方法，将工件表层A化后，淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法。

奥氏体转变

逆转变奥氏体 科技名词定义 中文名称：逆转变奥氏体 英文名称：reverse transformed austenite 定义：在铁素体或马氏体稳定存在的温度范围内，局部区域的铁素体或马氏体向奥氏体转变所形成的奥氏体。 应用学科：材料科学技术（一级学科）；金属材料（二级学科）；钢铁材料（三级学科）；钢铁材料基础及组织和性能（四级学科） 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 在碳钢中，淬火获得马氏体后，再次加热到奥氏体化温度应该可以获得奥氏体，这种奥氏体不能叫逆转变奥氏体。 一般材料很少提到逆变奥氏体，马氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢时见的可能多点。 1. 逆变奥氏体的形成(形核和长大)必须具备的条件：原生马氏体板条直到加热至稍高于Ac1点是稳定的。在略低于Ac1(As)点回火时，马氏体中过饱和的C部分以碳化物的形式在板条间界面弥散析出，使马氏体转变为回火马氏体。当回火温度升至稍高于As点时，逆变奥氏体相的核心就通过切变方式在此高Ni区直接生成，并沿板条界面纵向长大成极细的针条状逆变奥氏体。在-196℃，逆变奥氏体也是稳定的，可能因为其富集奥氏体化元素，很低的温度下也不发生转变。 2. 回火后样品中逆变奥氏体含量受两个因素控制：即高温时奥氏体转变量及其在回火冷却过程中的稳定性。As-Af之间回火时，室温得到的逆变奥氏体量随着回火温度的升高出现先增后减的趋势，中间存在最优化回火温度，能使室温逆变奥氏体量达到最大。

奥氏体在冷却时发生的组织转变，既可在恒温下进行，也可在连续冷却过程中进行，随着冷却条件的不同，奥氏体可在A1以下不同的温度发生转变，获得不同的组织。所以，冷却是热处理的关键工序，它决定着钢在热处理后的组织和性能。 在临界转变温度A1以上存在的奥氏体是稳定的，不会发生转变。但一旦冷却到A1以下，则变得不稳定，冷却时要发生组织转变。这种在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。 研究过冷奥氏体的冷却转变行为，通常采用两种方法，一种是利用奥氏体等温转变曲线研究奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程，另一种是利用奥氏体连续冷却转变曲线研究奥氏体在不同冷速下的连续冷却中的转变过程。 亚温区的奥氏体转变 Г.Н.Теплухин魏卓夫 【摘要】：正亚共析钢在亚温区冷却时α-相的析出过程通常看作如同平衡状态一样。这时形成的α-相数量,可根据Fe-Fe_3C平衡图用杠杆定律来估算。计算的正确性只有钢足够缓慢地冷却时才不致引起疑问。亚共析钢在实际热处理条件下(如在完全退火或均匀化退火、正火以及借助轧制加热或特殊加热的热强化时),在亚温区其冷却是被加快的。无论何时所形成的α-相数量 【关键词】：奥氏体转变亚共析钢相数量杠杆定律均匀化退火温区析出过程热处理条件完全退火平衡状态 【正文快照】： 亚共析钢在亚温区冷却时“一相的析出过程通常看作如同平衡状态一样.这时形成的。一相数量,可根据Fe一Fe:C乎衡图用杠杆定律来估算。计算的正确性只有钢足够缓慢地冷却时才不致引起疑问。亚共析钢在实际热处理条件下(如在完全退火或均匀化退火、正火以及借助轧制加热或特殊

第6章 钢的过冷奥氏体转变图

第6章钢的过冷A转变图 ?6.1 IT图 ?6.2 CT图 ?6.3 IT图与CT图的比较和应用

第6章钢的过冷A转变图 ?过冷A的冷却方式 6等温冷却→“C”曲线或IT（I sothermal T ransformation)曲 线或TTT（T i me T emperature T ransformation)曲线 6连续冷却→CT曲线（C ontinuous T ransformation)或CCT （C ontinuous C ooling T ransformation)曲线

6.1 IT 图 一、IT或TTT图的建立 6金相法： h优点：能较准确地测出转变的开始点和终了点，并能直接观 察到转变产物的组织形态、分布状况及其数量 h缺点:所得结果是不连续的，并且需大量金相试片，费时且麻 烦 6膨胀法：采用热膨胀仪，利用钢在相变时发生的比容 变化来测定 h优点：测量时间短，需要试样少，易于确定在各转变量下所 需时间，能测出过共析钢的先共析产物的析出线 h缺点：当膨胀曲线变化较平缓时，转折点不易精确测出6磁性法：利用钢中A向其它组织转变的磁性变化来测量 h优点：试样少、测试时间短、易于确定各转变产物达到一定 百分数时所需的时间 h缺点：不能测出过共析钢的先共析产物的析出线和亚共析钢P 转变的开始线

6.1 IT 图 二、IT图的分析 ×左侧区域：A不稳定区，孕育期 ×右侧区域：转变产物区 ×中间所夹区域：转变过渡区 ×左侧线：转变开始线 ×右侧线：转变终了线 ×Ms线：低温转变开始温度，开 始生成马氏体 ×Mf线：低温转变终了线 Note:孕育期如何变化？

钢的奥氏体等温转变图测定

实验三钢的奥氏体等温转变图测定 一、概述 奥氏体等温转变：钢加热奥氏体化后，冷却到临界点以下进行等温转变时所发生的组织转变为奥氏体等温转变。 奥氏体等温转变图：描述过冷奥氏体在等温转变过程中的转变温度与转变开始和转变终了时间的关系图为奥氏体等温转变图。 奥氏体等温转变图根据转变产物的形态和性质不同分三个区域，低温转变区、中温转变区和高温转变区。 高温转变区转变产物为珠光体。 中温转变区转变产物为贝氏体。 低温转变区转变产物为马氏体和残余奥氏体。 二、实验目的 1、用金相法研究并建立GCr15钢奥氏体的等温转变图。 2、了解不同加热温度对GCr15钢奥氏体等温转变图的影响。 三、实验内容 1、影响奥氏体等温转变的因素 （1）化学成分的影响。 （2）奥氏体晶粒大小对过冷奥氏体转变的影响。 （3）塑性变形的影响。 2、测定奥氏体等温转变图的方法 （1）金相法 （2）硬度法 （3）磁性法 （4）膨胀法 金相法： 金相法能直接而精确地观察到奥氏体分解产物的数量和组织特征。可以确定奥氏体分解的开始点和结束点，还可以精确确定在等温过程中不同等温时间内的奥氏体的分解量。

测量面积法、画线法、定点法和称重法。 硬度法： 随等温停留时间的延长，奥氏体分解量增加，随后淬火得到的马氏体量减少，硬度值随之下降。点1处硬度开始下降，为转变开始时间。到点2处硬度值不再下降，为转变的终了时间。 3、实验步骤 将GCr15钢加热至840℃保温5分钟将试样分别迅速投入到保持在不同温度的盐浴中进行不同时间的等温，然后取出，淬入水中冷却。进行金相组织观察，用画线法测出转变开始时间和结束时间。最后画出GCr15钢奥氏体的等温转变图。

钢的热处理要点

１．３钢的热处理 钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。 热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。 钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下： 1.3.1 钢在加热时的组织转变 在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线（Ａ１）时，其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线（Ａ３）和ＥＳ线（Ａｃｍ）以上才能全部转变为奥氏体。相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３、Ａｃｍ是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３、Ａｃｃｍ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒｃｍ， 任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。 １．奥氏体的形成 共析钢加热到Ａｃ１以上由珠光体全部转变为奥氏体 第一阶段是奥氏体的形核与长大，第二阶段是剩余渗碳体的溶解，第三阶段是奥氏体成分均匀化。 亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，不同处在于亚共析钢、过共析钢在Ａｃ１稍上温度时，还分别有铁素体、二次渗碳体未变化。所以，它们的完全奥氏体化温度应分别为Ａｃ３、Ａｃｃｍ以上。 ２．奥氏体晶粒的长大及影响因素 钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织则粗大。钢材晶粒细化，既能有效地提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。 （１）奥氏体晶粒度 晶粒度是表示晶粒大小的一种量度。 （2）、影响奥氏体晶粒度的因素 1）加热温度和保温时间：

过冷奥氏体等温转变曲线参考模板

过冷奥氏体等温转变曲线 一、整体实验目的 1.熟悉用金相硬度法测定过冷奥氏体恒温分解动力学曲线的方法； 2.掌握过冷奥氏体在不同温度范围中恒温转变产物的特征，提高对组织的识别能力。 二、整体实验设备与材料 1.金相显微镜，热处理炉，洛氏硬度计，砂轮，抛光机 2.实验样品：T8钢 三、实验内容 1．硬度结果分析（上节课） 2．结合具体实验温度和保温时间,硬度和金相照片,叙述在本温度下随着保温时间延长奥氏体分解为珠光体的趋势和特点 （一）恒温时间为400摄氏度时，恒温组织转变为奥氏体转变为贝氏体。当恒温时间为1~10s时，常温下观察到的组织为马氏体，当恒温时间为10~100s，常温下观察到的组织为贝氏体。 如图为400℃恒温，恒温转变 原本保温时间为3s，然而根据 硬度，硬度为38.1，属于屈氏 体范围（一般的硬度为: HRC； 35-45左右，如淬火不足） 在此处的，原本应该转变为贝 氏体+马氏体（硬度值约为 62HRC左右）。然而可能因为在 保温过程当中，由于此时间过 短不易操作，所以导致回火。 所以硬度很小 图（1）实验 T8 金相组织图恒温400 恒温时间3s

图（2）百度钢T12 回火屈氏体组织图 500 X 图（3）实验 T8 金相组织图恒温400 恒温时间3s 手机拍摄 实验分析：正常情况下，随恒温时间增长，开始产生贝氏体。硬度会逐渐降低，但是尤其此样品硬度值为突降，故并不是贝氏体，且硬度值范围在屈氏体范围内。通过对比回火曲氏马氏体组织图，可以发现近乎相同。故，可以判断此样品在常温时转变成为了回火屈氏体。 （二）恒温时间为600摄氏度。当未发生转变时，组织全部为马氏体，硬度值很高而且平稳，变化不大。当等温转变有转变产物形成时，由于高温和中温转变组织（如珠光体及贝氏体等）的硬度都低于马氏体，因此硬度下降。 如图（4），此时为恒温温度 600摄氏度，恒温时间为60s 的金相组织。根据硬度，以 及硬度随保温时间变化的曲 线可以分析得到，在60s的 时候，几乎奥氏体都已经分 解，并且转换，由于保温时 间较长，此时均为索氏体。 （硬度为27HRC，属于索氏 体硬度范围即30HRC左右）

奥氏体在冷却时的转变

第三节奥氏体在冷却时的转变 奥氏体在冷却时发生的组织转变，既可在恒温下进行，也可在连续冷却过程中进行，随着冷却条件的不同，奥氏体可在A1以下不同的温度发生转变，获得不同的组织。所以，冷却是热处理的关键工序，它决定着钢在热处理后的组织和性能。 在临界转变温度A1以上存在的奥氏体是稳定的，不会发生转变。但一旦冷却到A1以下，则变得不稳定，冷却时要发生组织转变。这种在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。 研究过冷奥氏体的冷却转变行为，通常采用两种方法，一种是利用奥氏体等温转变曲线研究奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程，另一种是利用奥氏体连续冷却转变曲线研究奥氏体在不同冷速下的连续冷却中的转变过程。 一、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线 这里以金相－硬度法为例，来说明共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线的测定过程。 将共析钢制成圆形薄片试样（Φ10×1.5mm）。试样被加热到临界点Ac1以上某一温度并保温一段时间，得到均匀的奥氏体组织，然后将试样分别迅速投入到不同温度的盐浴炉中，从放入盐浴中开始计时，每隔一段时间从盐浴中取出一块试样迅速放入水中。对各试样做金相组织观察和硬度测定

就可以得出各等温温度下不同等温时间内奥氏体的转变量，就可以得到一系列的奥氏体等温转变开始点和转变终了点。若以等温转变温度为纵坐标，转变时间（以对数表示）为横坐标，将所有的转变开始点连接成一条曲线（称为等温转变开始线）；同样，将所有的转变终了点也连成一条曲线（称为等温转变终了线），就可以得到如所示的共析钢过 图 3-1共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线图冷奥氏体等温转变曲线。由于该曲线具有英文字母“C”的形状，故称C曲线，也称TTT（Time Temperature Transformation）曲线。 C曲线上部的水平线A1是奥氏体和珠光体的平衡温度。