一文看懂過冷奧氏體轉變動力學圖！
2022-08-11 14:40:30
作者：理化檢驗物理分冊 來源：理化檢驗物理分冊
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過冷奧氏體等溫轉變曲線又稱TTT圖、IT圖或C曲線，綜合反映了過冷奧氏體在冷卻時的等溫轉變溫度、等溫時間和轉變量之間的關系（即反映了過冷奧氏體在不同的過冷溫度下等溫轉變的轉變開始時間、轉變終了時間、轉變產物類型、轉變量與等溫溫度、等溫時間的關系）。
共析碳鋼 TTT 曲線的分析
非共析鋼的過冷A 等溫轉變圖
與共析鋼的A等溫轉變圖不同的是：
對亞共析鋼在發生P轉變之前有先共析F析出，因此亞共析鋼的過冷A等溫轉變曲線在左上角有一條先共析F析出線，且該線隨含碳量增加向右下方移動，直至消失。
對過共析鋼在發生P轉變之前有先共析滲碳體析出，因此過共析鋼的過冷A等溫轉變曲線在左上角有一條先共析滲碳體析出線，且隨含碳量增加向左上方移動，直至消失。
合金鋼的過冷A 等溫轉變曲線
合金鋼的過冷A 等溫轉變曲線由于受碳和合金元素的影響，圖形比較復雜。
常見的C曲線有四種形狀：
(a) 表示A→P和A→B轉變線重疊；
(b) 表示轉變終了線出現的二個鼻子；
(c) 表示轉變終了線分開，珠光體轉變的鼻尖離縱軸遠；
(d) 表示形成了二組獨立的C曲線。
影響過冷奧氏體C曲線形狀的因素
1 奧氏體的成分
1.含碳量
含碳量增加時，貝氏體轉變減慢，C曲線右移Ms和Mf下降。
含碳量不改變C曲線的形狀，但對珠光體轉變、貝氏體轉變的影響不同。
（1）對珠光體轉變
①非共析鋼在發生珠光體轉變之前有先共析相（鐵素體、滲碳體）析出，因此非共析鋼的過冷奧氏體等溫轉變C曲線，在左上角有一條先共析相析出線，且先共析相析出線隨含碳量的變化而移動。
②共析鋼的C曲線最靠右，亞共析鋼的C曲線隨含碳量增加向右移動，過共析鋼的C曲線隨含碳量增加向左移動。
③碳對C曲線的影響不如Me。
因此，共析鋼的C曲線離縱軸最遠，共析鋼的過冷奧氏體最穩定。
（2）對貝氏體轉變
貝氏體長大速度是受碳擴散控制（碳在鐵素體內的脫溶）。這是由于貝氏體轉變時領先相為鐵素體，隨奧氏體中碳含量的增加，獲得鐵素體晶核幾率下降。含碳量增加時，轉變時需擴散的原子量增加，貝氏體轉變之前鐵素體轉變速度下降，貝氏體轉變也減慢，C曲線右移。
（3）對馬氏體轉變
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顯著下降；Wc>0.2%，Ms直線下降。
②Wc<0.6%，Mf顯著下降；Wc>0.6%，Mf下降緩慢，Mf<0℃（低于室溫）。
2.合金元素
除Co、Al (＞2.5%) 外，所有合金元素溶入奧氏體中，會引起：
總之，Co、Al可促進冷卻轉變，其他合金元素大多阻礙轉變。
（1）對珠光體轉變
除Co、Al以外，大多數合金元素是延緩P轉變。
合金元素對P轉變動力學影響的原因：合金元素的自擴散、對碳的擴散、改變了A→F轉變速度、改變了臨界點、對奧氏體/F界面的拖拽作用。
在這些合金元素中Mo的影響最為強烈，W為Mo的影響一半，Cr、Mn、Ni明顯提高過冷A的穩定性，Si、Al稍有提高過冷A體的穩定性，Co減小過冷A的穩定性。
（2）對馬氏體轉變
除Co、Al以外，大多數合金元素使Ms 、Mf下降。
化學成分對Ms點的影響的原因：改變了T0，改變了奧氏體的強度。
（3）對貝氏體轉變
除Co、Al以外，大多數合金元素是延緩B轉變。
原因：合金元素溶入A后，增大其穩定性，從而使C曲線右移。
合金元素對B轉變動力學影響的原因：合金元素影響碳在A和F中擴散，改變了A→F轉變速度，改變了BS點，影響在一定溫度下的相間自由能差，影響驅動力。強碳化物形成元素減緩B轉變速度。
2 奧氏體的形態
1. 奧氏體晶粒大小的影響
奧氏體晶粒度增加，晶粒愈細，晶界面積增多，使晶界形核的珠光體易于形核，有利于珠光體轉變發生，C曲線左移。雖然使貝氏體轉變速度增加，C曲線左移，但對晶內形核的貝氏體轉變影響不如珠光體轉變大。對馬氏體轉變奧氏體晶粒長大，缺陷減少及奧氏體均勻化，馬氏體形成的阻力減小，Ms升高。
2.加熱溫度和保溫時間
加熱溫度和保溫時間主要是通過改變奧氏體成分和狀態來影響珠光體轉變和貝氏體轉變。因為奧氏體成分不一定是鋼的成分，所以加熱溫度和保溫時間不同，得到的奧氏體也不一樣，必然對隨后的冷卻轉變起影響。
3.原始組織
主要影響奧氏體成分均勻性。原始組織愈細，加熱后奧氏體均勻化快，奧氏體成分愈均勻，隨之冷卻后珠光體轉變和貝氏體轉變的形核率下降，C曲線右移。原始組織愈粗，奧氏體成分不均勻，促進奧氏體分解，C曲線左移。
3 塑性變形
珠光體：塑性變形加速轉變，C曲線左移。
貝氏體：高溫塑變（800～1000℃）減慢低溫塑變（ BS點以下低溫亞穩區）加速。
馬氏體：應變誘發馬氏體轉變（Ms-Md之間少量變形）機械穩定化作用（Ms-Md之間大量變形）。
4 應力
在奧氏體狀態下施加拉應力或單向壓應力，促進奧氏體分解，珠光體轉變和貝氏體轉變加快，C曲線左移，Ms升高。
在奧氏體狀態下施加多向壓應力，減慢奧氏體分解，珠光體轉變和貝氏體轉變減慢，C曲線右移，Ms下降。
綜上所述，過冷奧氏體等溫轉變曲線的形狀和位置受上述多種因素的影響，因此在使用時必須注意其標明的試驗條件，包括鋼的成分（包括微量元素）、奧氏體化條件、外界條件等。
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