1、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
2、 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
3、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
4、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
5、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
6、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 G; 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 G 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 G 起 主 导 作 用 ; 低 温 时 , 原 子 扩 散 系 数 起 主 导 作 用 。 处 于 “鼻
7、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
8、 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
9、 , 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
10、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 : 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
11、 P, 与 终 了 线 相 交 时, 转 变 便 告 结 束 , 形 成 全 部 的 珠 光 体 。 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 ,
12、 而马 氏 体 量 越 来 越 多 。 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 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
13、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 ”。 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
14、 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 。