Fe-c TTT CCT图

TTT曲线

过冷奥氏体等温转变曲线——TTT曲线(Time，Temperature，Transformation) 过冷奥氏体等温转变曲线可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程：转变开始和转变终了时间、转变产物的类型以及转变量与时间、温度之间的关系等。因其形状通常像英文字母“C”，故俗称其为C曲线，亦称为TTT 图。C 曲线中转变开始线与纵轴的距离为孕育期，标志着不同过冷度下过冷奥氏体的稳定性，其中以550℃左右共析钢的孕育期最短，过冷奥氏体稳定性最低，称为C 曲线的“鼻尖”。

图中最上面一条水平虚

线表示钢的临界点A1(7

23℃)，即奥氏体与珠光

体的平衡温度。图中下

方的一条水平线Ms(23

0℃)为马氏转变开始温

度，Ms 以下还有一条水

平线Mf(-50℃)为马氏

体转变终了温度。A1与

Ms线之间有两条C 曲

线，左侧一条为过冷奥

氏体转变开始线，右侧

一条为过冷奥氏体转变

终了线。A1 线以上是奥

氏体稳定区。Ms 线至M

f线之间的区域为马氏体转变区，过冷奥氏体冷却至Ms线以下将发生马氏体转变。过冷奥氏体转变开始线与转变终了线之间的区域为过冷奥氏体转变区，在该区域过冷奥氏体向珠光体或贝氏体转变。在转变终了线右侧的区域为过冷奥氏体转变产物区。A1线以下，Ms线以上以及纵坐标与过冷奥氏体转变开始线之间的区域为过冷奥氏体区，过冷奥氏体在该区域内不发生转变，处于亚稳定状态。在A1温度以下某一确定温度，过冷奥氏体转变开始线与纵坐标之间的水平距离为过冷奥氏体在该温度下的孕育期，孕育期的长短表示过冷奥氏体稳定性的高低。在A1以下，随等温温度降低，孕育期缩短，过冷奥氏体转变速度增大，在550℃左右共析钢的孕育期最短，转变速度最快。此后，随等温温度下降，孕育期又不断增加，转变速度减慢。过冷奥氏体转变终了线与纵坐标之间的水平距离则表示在不同温度下转变完成所需要的总时间。转变所需的总时间随等温温度的变化规律也和孕育期的变化规律相似。因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧相与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原

子的扩散系数D。等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。处于“鼻尖”温度时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。

CCT曲线

过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）

许多热处理工艺是在连续冷却过程中完成的，如炉冷退火、空冷正火、水冷淬火等。在连续冷却过程中，过冷奥氏体同样能进行等温转变时所发生的几种转变，即：珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变等，而且各个转变的温度区也与等温转变时的大致相同。在连续冷却过程中，不会出现新的在等温冷却转变时所没有的转变。但是，奥氏体的连续冷却转变不同于等温转变。因为，连续冷却过程要先后通过各个转变温度区，因此可能先后发生几种转变。而且，冷却速度不同，可能发生的转变也不同，各种转变的相对量也不同，因而得到的组织和性能也不同。所以，连续冷却转变就显得复杂一些，转变规律性也不像等温转变那样明显，形成的组织也不容易区分。

以共析钢为例，

用若干组共析钢的小圆片

试样，经同样奥氏体化以

后，每组试样各以一个恒

定速度连续冷却，每隔一

段时间取出一个试样淬入

水中，将高温分解的状态

固定到室温，然后进行金

相测定，求出每种转变的

开始温度、开始时间和转

变量。将各个冷速下的数

据综合绘在“温度—时间

对数”的坐标中，便得到共

析钢的连续冷却C曲线，

珠光体转变区由三条曲线

构成，左边一条是转变开

始线，右边一条是转变终了线，下面一条是转变中止线。马氏体转变区则由两条曲线构成；一条是温度上限Ms线，另一条是冷速下线k V′。从图可以看出：①当冷却速度V＜k V′时，冷却曲线与珠光体转变开始线相交便发生γ→P，与终了线相交时，转变便告结束，形成全部的珠光体。②当冷速k V′＜V＜k V 时，冷却曲线只与珠光体转变开始线相交，而不再与转变终了线相交，但会与中止线相交，

这时奥氏体只有一部分转变为珠光体。冷却曲线一旦与中止线相交就不再发生转变，只有一直冷却到Ms线以下才发生马氏体转变。并且随着冷速V 的增大，珠光体转变量越来越少，而马氏体量越来越多。③当冷速V＞k V 时，冷却曲线不再与珠光体转变开始线相交，即不发生γ→P，而全部过冷到马氏体区，只发生马氏体转变。此后再增大冷速，转变情况不再变化。由上面分析可见，k V 是保证奥氏体在连续冷却过程中不发生分解而全部过冷到马氏体区的最小冷速，称为“上临界冷速”，通常也叫做“淬火临界冷速”。k V ′则是保证奥氏体在连续冷却过程中全部分解而不发生马氏体转变的最大冷速，称为“下临界冷速”。

④共析碳钢的连续冷却转变只发生珠光体转变和马氏体转变，不发生贝氏体转变，也就是说，共析碳钢在连续冷却时得不到贝氏体组织。但有些钢在连续冷却时会发生贝氏体转变，得到贝氏体组织，例如某些亚共析钢、合金钢。要注意的是，亚共析钢的连续冷却C曲线与共析钢的大不相同，主要是出现了铁素体的析出线和贝氏体转变区，还有Ms线右端降低等。

铁碳合金相图

二、铁碳合金相图分析

1铁碳相图分析

Fe—Fe3C相图看起平比较复杂,但它仍然是由一些基本相图组成的,我们可以将Fe—Fe3C相图分成上下两个部分来分析.

1,上半部分-------共晶转变

在1148℃,4.3%C的液相发生共晶转变:

Lc (AE+Fe3C),

转变的产物称为莱氏体,用符号Ld表示.

存在于1148℃~727℃之间的莱氏体称为高温莱氏体,用符号Ld表示,组织由奥氏体和渗碳体组成;存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体或称低温莱氏体,用符号Ldˊ表示,组织由渗碳体和珠光体组成.

低温莱氏体是由珠光体,Fe3CⅡ和共晶Fe3C组成的机械混合物.经4%硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下观察,其中珠光体呈黑色颗粒状或短棒状分布在Fe3C基体上, Fe3CⅡ和共晶Fe3C交织在一起,一般无法分辨.

2,下半部分-----共析转变

在727℃,0.77%的奥氏体发生共析转变:

AS (F+Fe3C),转变的产物称为珠光体.

共析转变与共晶转变的区别是转变物是固体而不非液体.

3,相图中的一些特征点

相图中应该掌握的特征点有:A,D,E,C,G(A3点),S(A1点),它们的含义一定要搞清楚.

4, 铁碳相图中的特性线

相图中的一些线应该掌握的线有:ECF线,PSK线(A1线),GS线(A3线),ES线(AC M线)

水平线ECF为共晶反应线.

碳质量分数在2.11%～6.69%之间的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共晶反应.

水平线PSK为共析反应线.

碳质量分数为0.0218%～6.69%的铁碳合金, 在平衡结晶过程中均发生共析反应. PSK线亦称A1线.

GS线是合金冷却时自A中开始析出F的临界温度线, 通常称A3线.

ES线是碳在A中的固溶线, 通常叫做Acm线.由于在1148℃时A中溶碳量最大可达2.11%, 而在727℃时仅为0.77%, 因此碳质量分数大于0.77%的铁碳合金自1 148℃冷至727℃的过程中, 将从A中析出Fe3C.析出的渗碳体称为二次渗碳体(Fe3 CII). Acm线亦为从A中开始析出Fe3CII的临界温度线.

PQ线是碳在F中固溶线.在727℃时F中溶碳量最大可达0.0218%, 室温时仅为

0.0008%, 因此碳质量分数大于0.0008%的铁碳合金自727℃冷至室温的过程中, 将从F中析出Fe3C.析出的渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII).PQ线亦为从F中开始析出Fe3CIII的临界温度线.Fe3CIII数量极少,往往予以忽略.

三、含碳量对铁碳合金组织和性能的影响

1．含碳量对铁碳合金平衡组织的影响

按杠杆定律计算，可总结出含碳量与铁碳合金室温时的组织组成物和相组成物间的定量关系

2．含碳量对机械性能的影响

渗碳体含量越多，分布越均匀，材料的硬度和强度越高，塑性和韧性越低；但当渗碳体分布在晶界或作为基体存在时，则材料的塑性和韧性大为下降，且强度也随之降低。

3．含碳量对工艺性能的影响

对切削加工性来说，一般认为中碳钢的塑性比较适中，硬度在HB200左右，切削加工性能最好。含碳量过高或过低，都会降低其切削加工性能。

对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。锻造时必须根据铁碳相图确定合适的温度，始轧和始锻温度不能过高，以免产生过烧；始轧和温度也不能过低，以免产生裂纹。

对铸造性来说，铸铁的流动性比钢好，易于铸造，特别是靠近共晶成分的铸铁，其结晶温度低，流动性也好，更具有良好的铸造性能。从相图的角度来讲，凝固温度区间越大，越容易形成分散缩孔和偏析，铸造性能越差。

一般而言，含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。