一文看懂过冷奥氏体转变动力学图！
2022-08-11 14:40:30
作者：理化检验物理分册 来源：理化检验物理分册
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过冷奥氏体等温转变曲线又称TTT图、IT图或C曲线，综合反映了过冷奥氏体在冷却时的等温转变温度、等温时间和转变量之间的关系（即反映了过冷奥氏体在不同的过冷温度下等温转变的转变开始时间、转变终了时间、转变产物类型、转变量与等温温度、等温时间的关系）。
共析碳钢 TTT 曲线的分析
非共析钢的过冷A 等温转变图
与共析钢的A等温转变图不同的是：
对亚共析钢在发生P转变之前有先共析F析出，因此亚共析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析F析出线，且该线随含碳量增加向右下方移动，直至消失。
对过共析钢在发生P转变之前有先共析渗碳体析出，因此过共析钢的过冷A等温转变曲线在左上角有一条先共析渗碳体析出线，且随含碳量增加向左上方移动，直至消失。
合金钢的过冷A 等温转变曲线
合金钢的过冷A 等温转变曲线由于受碳和合金元素的影响，图形比较复杂。
常见的C曲线有四种形状：
(a) 表示A→P和A→B转变线重叠；
(b) 表示转变终了线出现的二个鼻子；
(c) 表示转变终了线分开，珠光体转变的鼻尖离纵轴远；
(d) 表示形成了二组独立的C曲线。
影响过冷奥氏体C曲线形状的因素
1 奥氏体的成分
1.含碳量
含碳量增加时，贝氏体转变减慢，C曲线右移Ms和Mf下降。
含碳量不改变C曲线的形状，但对珠光体转变、贝氏体转变的影响不同。
（1）对珠光体转变
①非共析钢在发生珠光体转变之前有先共析相（铁素体、渗碳体）析出，因此非共析钢的过冷奥氏体等温转变C曲线，在左上角有一条先共析相析出线，且先共析相析出线随含碳量的变化而移动。
②共析钢的C曲线最靠右，亚共析钢的C曲线随含碳量增加向右移动，过共析钢的C曲线随含碳量增加向左移动。
③碳对C曲线的影响不如Me。
因此，共析钢的C曲线离纵轴最远，共析钢的过冷奥氏体最稳定。
（2）对贝氏体转变
贝氏体长大速度是受碳扩散控制（碳在铁素体内的脱溶）。这是由于贝氏体转变时领先相为铁素体，随奥氏体中碳含量的增加，获得铁素体晶核几率下降。含碳量增加时，转变时需扩散的原子量增加，贝氏体转变之前铁素体转变速度下降，贝氏体转变也减慢，C曲线右移。
（3）对马氏体转变
碳含量（Wc）增加，Ms下降、Mf下降，Ms和Mf下降不一致。Wc<0.6%，Mf比Ms下降得快。
①碳含量增加，Wc<0.2%，Ms显著下降；Wc>0.2%，Ms直线下降。
②Wc<0.6%，Mf显著下降；Wc>0.6%，Mf下降缓慢，Mf<0℃（低于室温）。
2.合金元素
除Co、Al (＞2.5%) 外，所有合金元素溶入奥氏体中，会引起：
总之，Co、Al可促进冷却转变，其他合金元素大多阻碍转变。
（1）对珠光体转变
除Co、Al以外，大多数合金元素是延缓P转变。
合金元素对P转变动力学影响的原因：合金元素的自扩散、对碳的扩散、改变了A→F转变速度、改变了临界点、对奥氏体/F界面的拖拽作用。
在这些合金元素中Mo的影响最为强烈，W为Mo的影响一半，Cr、Mn、Ni明显提高过冷A的稳定性，Si、Al稍有提高过冷A体的稳定性，Co减小过冷A的稳定性。
（2）对马氏体转变
除Co、Al以外，大多数合金元素使Ms 、Mf下降。
化学成分对Ms点的影响的原因：改变了T0，改变了奥氏体的强度。
（3）对贝氏体转变
除Co、Al以外，大多数合金元素是延缓B转变。
原因：合金元素溶入A后，增大其稳定性，从而使C曲线右移。
合金元素对B转变动力学影响的原因：合金元素影响碳在A和F中扩散，改变了A→F转变速度，改变了BS点，影响在一定温度下的相间自由能差，影响驱动力。强碳化物形成元素减缓B转变速度。
2 奥氏体的形态
1. 奥氏体晶粒大小的影响
奥氏体晶粒度增加，晶粒愈细，晶界面积增多，使晶界形核的珠光体易于形核，有利于珠光体转变发生，C曲线左移。虽然使贝氏体转变速度增加，C曲线左移，但对晶内形核的贝氏体转变影响不如珠光体转变大。对马氏体转变奥氏体晶粒长大，缺陷减少及奥氏体均匀化，马氏体形成的阻力减小，Ms升高。
2.加热温度和保温时间
加热温度和保温时间主要是通过改变奥氏体成分和状态来影响珠光体转变和贝氏体转变。因为奥氏体成分不一定是钢的成分，所以加热温度和保温时间不同，得到的奥氏体也不一样，必然对随后的冷却转变起影响。
3.原始组织
主要影响奥氏体成分均匀性。原始组织愈细，加热后奥氏体均匀化快，奥氏体成分愈均匀，随之冷却后珠光体转变和贝氏体转变的形核率下降，C曲线右移。原始组织愈粗，奥氏体成分不均匀，促进奥氏体分解，C曲线左移。
3 塑性变形
珠光体：塑性变形加速转变，C曲线左移。
贝氏体：高温塑变（800～1000℃）减慢低温塑变（ BS点以下低温亚稳区）加速。
马氏体：应变诱发马氏体转变（Ms-Md之间少量变形）机械稳定化作用（Ms-Md之间大量变形）。
4 应力
在奥氏体状态下施加拉应力或单向压应力，促进奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变加快，C曲线左移，Ms升高。
在奥氏体状态下施加多向压应力，减慢奥氏体分解，珠光体转变和贝氏体转变减慢，C曲线右移，Ms下降。
综上所述，过冷奥氏体等温转变曲线的形状和位置受上述多种因素的影响，因此在使用时必须注意其标明的试验条件，包括钢的成分（包括微量元素）、奥氏体化条件、外界条件等。
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