Page 66 - 理化检验-物理分册2024年第十期

孙 忍，等：29CrMo钢连续冷却转变曲线的测定

表2 不同冷却速率下29CrMo钢的显微组织与硬度
−1
冷却速率/（℃ ·s ） 显微组织 硬度/HV
0.1 F+P+B 202
0.2 F+P+B 228
0.5 F+P+B 263
1.0 F+B 294
2.0 B 350
3.0 B+M 400
5.0 B+M 460
10 B+M 523
15 M 534
20 M 536
图 5 29CrMo 钢的静态 CCT 曲线
因此，只有在冷却速率为0.1~0.2 ℃/s的情况下，铁
素体才会出现 [6-8] 。当冷却速率为2.0 ℃/s时，先共析
铁素体的析出会被抑制，这主要是因为冷却速率的
增大减弱了原子活动能，导致先共析铁素体长大受
[9]
扩散控制，致使其组织占比减小 。同时，29CrMo
钢中Cr、Mo、V、Nb等合金元素可以延缓过冷奥氏
体转变成珠光体的速率 [10] 。在珠光体转变阶段，碳
元素和合金元素会在铁素体与渗碳体间二次分配，
合金元素的自扩散速率慢，因其与碳元素的亲和作
用，减缓了碳元素的扩散速率，进而珠光体形核得到
图 4 不同冷却速率下 29CrMo 钢的硬度曲线
了抑制。因此，珠光体相变仅在较慢的冷却速率下
线法测定该钢在不同冷却速率下的膨胀曲线，得到 出现 [11-12] 。当冷却速率为 0.1~10 ℃/s时，29CrMo
29CrMo钢的静态CCT曲线， 如图5所示。由图5可知： 钢存在贝氏体。通常，贝氏体转变受合金元素的作
其CCT曲线可划分为3个相变区域，高温区相变温 用效果关键在于γ相到α相的转变速率及碳元素的
度为650~800 ℃， 该区域内过冷奥氏体发生铁素体 扩散速率。Mo、V等元素会提高γ相到α相的转变
析出、珠光体转变，中温区相变温度为400~550 ℃， 速率，但同时减缓了碳元素的扩散速率，最终推迟
该区域内过冷奥氏体发生贝氏体转变，低温区相变 了贝氏体的转变进程 [13] 。当以3 ℃/s的冷却速率将
温度为250~391 ℃， 该区域内过冷奥氏体发生马氏
29CrMo钢冷却至391 ℃时，在奥氏体晶粒内的位错
体转变。因此，可知29CrMo钢的马氏体转变开始温 和层错处，会出现结构和能量的涨落，并通过位错和
度M s 为391 ℃，临界冷却速率为10~15 ℃/s。当冷 层错的运动，这种涨落会被迅速放大，进而过冷奥氏
却速率不小于15 ℃/s时，29CrMo钢的组织为单一
体开始转变为马氏体，并伴随冷却速率的增大，马氏
马氏体，随着冷却速率的减小，材料产生贝氏体，同
体转变含量逐渐增大 [14] 。
时转变开始温度随冷却速率的减小而逐步升高，且 根据试验结果可知：29CrMo钢在淬火热处理冷
转变量不断增多。当冷却速率达到2 ℃/s时，转变
却速率达到15 ℃/s及以上时，即可得到以马氏体为
产物只存在贝氏体。当冷却速率减小到 1 ℃/s时，
主的组织。工业生产中，29CrMo钢的淬火方式建议
29CrMo钢中逐渐有少量铁素体析出。直至冷却速
选用水淬，以确保回火后具备最优的组织与性能。
率减小到 0.5 ℃/s时，29CrMo钢开始出现珠光体
3 结论
转变。
在29CrMo钢中添加Cr、Mo等合金元素，在高 （1）29CrMo钢的临界点温度A c1 为759 ℃， A c3

温时可提高碳元素在奥氏体中的扩散激活能，减缓 为856 ℃， M s 为391 ℃，马氏体转变完成温度M f 为
碳的扩散速率，进而使奥氏体的扩散分解时间延长。 235 ℃。该CCT曲线可划分成4部分：当冷却速率小
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