CH6 奥氏体稳定化本章总结级ppt课件.ppt

6 6奥氏体稳定化 奥氏体稳定化是指奥氏体在外界因素作用下 促使内部结构发生了某种变化而使 M的转变呈现迟滞的现象 奥氏体稳定化分为 奥氏体热稳定化和奥氏体机械稳定化 1 6 6 1奥氏体热稳定化一 奥氏体热稳定化现象淬火时 冷却中断会引起奥氏体稳定化 冷却中断后继续冷却 转变并不立即恢复 而要滞后一段温度 转变才继续进行 冷却到室温时 未转变的残余奥氏体量也增多 奥氏体热稳定化程度可用滞后温度 以及室温时的残余奥氏体增量 来表示 冷却缓慢相当于在一连串温度下的短时间停留 故也会造成稳定化 实例 油淬得到的残余奥氏体比水淬多 引起热稳定化的必要条件是 碳和氮的存在 热稳定化有一温度上限 通常以MC表示 只有在MC点以下 等温停留或缓冷才会造成热稳定化 2 2 影响热稳定化的因素影响热稳定化的因素是等温温度和等温时间 同时也受已生成的马氏体量的影响 1 长时间等温时 等温温度越高 稳定化越快 稳定化程度 越低 短时间等温时 等温温度越高 稳定化越慢 稳定化程度 越大 但热稳定化有一温度上限 用MC表示 只有在MC以下停留才会产生热稳定化 2 等温温度一定时 等温时间越长 稳定化程度先增后减 3 已转变的马氏体量越多 奥氏体的稳定化程度也越高 4 冷却速度愈大 奥氏体的稳定化程度也越小 5 奥氏体的含碳 氮 量越高 奥氏体的稳定化程度也越高 碳 氮在缺陷处偏聚 3 6 6 2奥氏体机械稳定化在Md以上 对奥氏体进行塑性变形 当形变量足够大时 可引起奥氏体稳定化使随后的马氏体相变困难 这种稳定化现象称为机械稳定化 即马氏体相变困难 MS点降低 残余奥氏体增多 在Md以下 对奥氏体进行塑性变形 可以诱发马氏体相变 但也会使未转变的奥氏体发生相硬化 从而使残余奥氏体机械稳定化 4 本节小结 1 奥氏体稳定化的定义 2 奥氏体稳定化的类型 形成条件及影响因素 奥氏体热稳定化和奥氏体机械稳定化 5 6 7 1钢的强韧化热处理一 Q P处理工艺淬火后迅速在一定温度下保持 简称为淬火 分配 即Q P处理 6 7马氏体转变的应用 6 二 材料的韧化利用马氏体相变可以使材料韧化 例如相变诱发塑性钢 TRIP钢 其典型成分为 Fe 9Cr 8Ni 4Mo 2Mn 2Si 0 3C wt 这类钢综合利用马氏体相变产生的塑性 以及形变热处理提供的强化 比一般超高强度钢具有更为优越的强韧性 7 1 低碳钢中的马氏体含碳量低于0 2 的低碳钢和低合金碳钢 如15 15MnVB 15SiMn3Mo等钢 的马氏体基本全是板条马氏体 一 工业用钢中马氏体形态及应用 2 中碳结构钢中的马氏体含碳量高于0 2 低于0 6 的中碳钢 如45 40Cr等钢 的马氏体为板条马氏体和片状马氏体的混合组织 残余奥氏体少 但在正常淬火工艺条件下得到的马氏体组织细微 在常用的放大倍数下 不易清晰地辨认出来 8 3 高碳工具钢中的马氏体含碳量高于0 8 的高碳钢 如T8 T12等钢 的马氏体全部为片状马氏体 残余奥氏体多 但在正常淬火工艺条件下得到的马氏体组织为片状马氏体和一定量的板条马氏体 在常用的放大倍数下 片状特征不明显 因为淬火后组织为未溶的碳化物质点加隐晶马氏体 或隐针马氏体 因为马氏体组织极细 在一般显微镜下 其针状晶体很不明显 故而得名 如果提高温度 容易得到粗大的针状马氏体 因为高碳马氏体针的最大尺寸受实际奥氏体晶粒大小所限制 9 先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒 但不能穿过晶界和孪晶界 后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体片 所以越是后形成的马氏体片越细小 原始奥氏体晶粒细 转变后的马氏体片也细 当最大马氏体片细到光镜下无法分辨时 该马氏体称隐晶马氏体 45钢正常淬火组织 奥氏体 马氏体 10 1 低碳钢和低碳合金钢的强烈淬火低碳钢和低碳合金钢采用强烈淬火可以获得几乎全部是板条马氏体 2 中碳低合金钢和中碳合金钢的高温加热淬火中碳低合金钢和中碳合金钢采用一般淬火获得混合马氏体 而采用高温加热淬火可以获得几乎全部是板条马氏体或板条马氏体加少量片状马氏体 可大幅度提高钢的韧性 3 高碳钢的低温快速 短时间加热淬火高碳钢的低温快速 短时间加热淬火 奥氏体中保留碳化物而使奥氏体中含碳量降低 淬火后获得更多的板条马氏体 二 工业用钢中马氏体形态的应用 11 6 7 2奥氏体稳定化的应用1 为减少工件淬火变形而有意保持一定量的残余奥氏体 1 分级淬火 2 等温淬火 3 提高奥氏体化温度 使碳化物较多的溶入奥氏体 降低MS点 2 为保证工件有较高的硬度和耐磨性 尽量减少残余奥氏体的量 1 采用较快冷速的普通淬火 简单工件 2 采用MS点附近作短暂停留的分级淬火 3 淬火后进行冷处理时两者之间的时间间隔应尽量短 残余奥氏体不仅降低淬火钢的硬度和耐磨性 而且在工件使用过程中 残余奥氏体会继续转变成马氏体 使这就要求高精度的工件 如 精密丝杠 精密量具 精密轴承等 为了保证使工件形状 尺寸发生变化 影响工件的尺寸精度 用期间的精度 淬火工件冷却到室温后 在冷却到 78 或 183 来最大限度消除残余奥氏体 达到增加硬度 耐磨性与尺寸稳定性的目的 这种处理成 冷处理 3 为保证工件尺寸的稳定性和钢的强韧性而提高残余奥氏体的稳定性 12 一 形状记忆效应形状记忆合金 某些合金在马氏体状态下进行塑性变形后 再将其加热到Af温度以上 便会自动恢复到母相原来的形状 6 7 3形状记忆效应 13 形状记忆效应 链接 单程 链接 双程形状记忆效应的基本原理 形状记忆效应是有马氏体转变的热弹性马氏体及伪弹性行为引起的 形状记忆效应示意图 a 单程形状记忆效应 b 双程形状记忆效应 单程形状记忆效应原理 14 形状记忆合金的应用实例 血管支架 NiTi折叠发射自动张开的宇航天线 链接 爬行机器人的爬行驱动装置移动机构整体图 15 6 7 5防止焊接冷裂缝焊接用钢的含碳量低 其MS点应不低于300 形成板条马氏体并 自回火 而中碳高强度焊接用钢焊接时及焊接后冷却时应预热 缓冷 6 7 6中Mn耐磨铸铁Mn扩大奥氏体区 使碳曲线右移并降低MS点 易形成马氏体 提高耐磨性 6 7 4Zr2O基陶瓷的多晶型性转变1170 2730 3680 m Zr2O t Zr2O C Zr2O 熔体晶格类型单斜四方立方其中t Zr2O m Zr2O属于马氏体相变 通过无扩散切变来实现 16 本章小结 1 基本概念 马氏体 马氏体转变2 马氏体 M 相变的五个主要特征3 马氏体的晶体结构 体心立方 正方 马氏体的两种基本形态 板条马氏体和片状马氏体 影响马氏体形态及其内部亚结构的因素 Wc 形成温度 4 马氏体转变的热力学条件 T Ms 驱动力 T0 MS Mf的物理意义 Ms点很低的原因 马氏体形成的两个条件 影响钢的MS点因素5 马氏体转变动力学主要有四种方式 各种方式的特征 6 马氏体转变机制 形核理论 三种切变模型 7 马氏体的性能 力学性能的显著特点 马氏体高硬度 高强度 的本质 变强化机制 强度和韧性与含碳量及亚结构的关系 高碳马氏体的显微裂纹 8 奥氏体稳定化 热稳定化和机械稳定化 9 马氏体转变的应用 17 本章思考题 1 马氏体和马氏体转变的本质 马氏体的晶体结构的类型 2 马氏体转变的主要特征 五个特征的内容 非恒温性 切变共格性和表面浮凸效应 无扩散性 与奥氏体存在着严格的晶体学关系 可逆性 哪些实验现象可以说明马氏体转变具有无扩散性 3 马氏体有哪两种基本形态 它们在亚结构以及力学性能上有什么差异 影响马氏体形态及其内部亚结构的因素有哪些 两种基本形态是板条马氏体和片状马氏体 形成的钢和合金 形成温度 组织特征 金相形态 立体形态 晶体类型 亚结构 与奥氏体的晶体学关系 形成过程 残余奥氏体 力学性能 18 4 马氏体的形成的热力学条件 To Ms Mf Md点有什么物理意义 Ms点为什么很低 马氏体转变的驱动力是什么 马氏体的形成条件是什么 影响钢的MS点因素有哪些 如何影响 马氏体转变量与温度的关系是什么 自回火的概念 5 马