共析钢TTT-CCT图分析

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(723℃)，即奥氏体与珠光体的平衡温度。图中下方的一条水平线Ms(230℃)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Mf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kV′。从图可以看出：①当冷却速度V＜Vk′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Vk′＜V＜Vk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＞Vk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，Vk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”。Vk′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。共析钢的ttt图与cct图的异同点：相同点：1）横纵坐标一样，都可以表示在同一坐标系中，均位于M1和Mf线之间。2）都是制定合理热处理工艺的重要依据，都可以反映不同热处理后金相组织与性能。不同点：1）在连续冷却曲线中，珠光体转变所需的孕育期要比相应过冷度下的等温转变略长，而且是在一定温度范围中发生的，有转变终止点。2）共析碳钢连续冷却时一般不会得到贝氏体组织。3）连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下方。