C曲線

解釋過冷奧氏體等溫轉變曲線——TTT曲線(Time，Temperature，Transformation)

過冷奧氏體等溫轉變曲線可綜合反映過冷奧氏體在不同過冷度下的等溫轉變過程：轉變開始和轉變終了時間、轉變產物的類型以及轉變數與時間、溫度之間的關係等。因其形狀通常像英文字母“C”，故俗稱其為C曲線，亦稱為TTT圖。過冷奧氏體等溫轉變曲線的建立由於過冷奧氏體在轉變過程中不僅有組織轉變和性能變化，而且有體積膨脹和磁性轉變，因此可以採用膨脹法、磁性法、金相—硬度法等來測定過冷奧氏體等溫轉變曲線。現以金相—硬度法為例介紹共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線的建立過程。

將共析鋼加工成圓片狀試樣(φ10×1.5mm)，並分成若干組，每組試樣5個～10個。首先選一組試樣加熱至奧氏體化后，迅速轉入A1以下一定溫度的熔鹽浴中等溫，各試樣停留不同時間之後，逐個取出試樣，迅速淬入鹽水中激冷，使尚未分解的過冷奧氏體變為馬氏體，這樣在金相顯微鏡下就可觀察到過冷奧氏體的等溫分解過程，記下過冷奧氏體向其他組織轉變開始的時間和轉變終了的時間；顯然，等溫時間不同，轉變產物量就不同。一般將奧氏體轉變數為1%～3%所需的時間定為轉變開始時間，而把轉變數為98%所需的時間定為轉變終了的時間。由一組試樣可以測出一個等溫溫度下轉變開始和轉變終了的間，根據需要也可以測出轉變數為20%、50%、70%等的時間。多組試樣在不同等溫溫度下進行試驗，將各溫度下的轉變開始點和終了點都繪在溫度—時間坐標系中，並將不同溫度下的轉變開始點和轉變終了點分別連接成曲線，就可以得到共析鋼的過冷奧氏體等溫轉變曲線，如圖所示。C曲線中轉變開始線與縱軸的距離為孕育期，標誌著不同過冷度下過冷奧氏體的穩定性，其中以550℃左右共析鋼的孕育期最短，過冷奧氏體穩定性最低，稱為C曲線的“鼻尖”。

圖中最上面一條水平虛線表示鋼的臨界點A1(723℃)，即奧氏體與珠光體的平衡溫度。圖中下方的一條水平線Ms(230℃)為馬氏轉變開始溫度，Ms以下還有一條水平線Mf(-50℃)為馬氏體轉變終了溫度。A1與Ms線之間有兩條C曲線，左側一條為過冷奧氏體轉變開始線，右側一條為過冷奧氏體轉變終了線。A1線以上是奧氏體穩定區。Ms線至Mf線之間的區域為馬氏體轉變區，過冷奧氏體冷卻至Ms線以下將發生馬氏體轉變。過冷奧氏體轉變開始線與轉變終了線之間的區域為過冷奧氏體轉變區，在該區域過冷奧氏體向珠光體或貝氏體轉變。在轉變終了線右側的區域為過冷奧氏體轉變產物區。A1線以下，Ms線以上以及縱坐標與過冷奧氏體轉變開始線之間的區域為過冷奧氏體區，過冷奧氏體在該區域內不發生轉變，處於亞穩定狀態。在A1溫度以下某一確定溫度，過冷奧氏體轉變開始線與縱坐標之間的水平距離為過冷奧氏體在該溫度下的孕育期，孕育期的長短表示過冷奧氏體穩定性的高低。在A1以下，隨等溫溫度降低，孕育期縮短，過冷奧氏體轉變速度增大，在550℃左右共析鋼的孕育期最短，轉變速度最快。此後，隨等溫溫度下降，孕育期又不斷增加，轉變速度減慢。過冷奧氏體轉變終了線與縱坐標之間的水平距離則表示在不同溫度下轉變完成所需要的總時間。轉變所需的總時間隨等溫溫度的變化規律也和孕育期的變化規律相似。因為過冷奧氏體的穩定性同時由兩個因素控制：一個是舊相與新相之間的自由能差ΔG；另一個是原子的擴散係數D。等溫溫度越低，過冷度越大，自由能差ΔG也越大，則加快過冷奧氏體的轉變速度；但原子擴散係數卻隨等溫溫度降低而減小，從而減慢過冷奧氏體的轉變速度。高溫時，自由能差ΔG起主導作用；低溫時，原子擴散係數起主導作用。處於“鼻尖”溫度時，兩個因素綜合作用的結果，使轉變孕育期最短，轉變速度最大。

下圖所示分別為共析鋼、亞共析鋼和過共析鋼的等溫冷卻曲線（TTT曲線）。