枝晶偏析的合金对合金的力学性能影响较大.doc

枝晶偏析的合金对合金的力学性能影响较大。容易导致合金塑性韧性下降；易引起晶间腐蚀，降低合金的抗蚀性能。要消除枝晶偏析采用均匀化退火(扩散退火)工业纯铁：塑性较好，强度较低，具有铁磁性，在一般的机器制造中很少应用，常用的是铁碳合金铁素体（F）：碳溶于a -Fe中的一种间隙固溶体，体心立方晶体结构，组织和性能与工业纯铁相同奥氏体（A）：碳溶于g -Fe中的一种间隙固溶体，具有面心立方晶体结构，塑性好，变形抗力小，易于锻造成型渗碳体：铁和碳的金属化合物（即Fe3C）属于复杂结构的间隙化合物，硬而脆，强度很低，耐磨性好，是一个亚稳定的化合物，在一定温度下可分解为铁和石墨 珠光体（P）：铁素体和渗碳体的机械混合物，是两者呈层片相间的组织，即层片状组织特征，可以通过热处理得到另一种珠光体的组织形态 1.纯铁(0.0218%C）2.钢（0.0218%2.11%C） 亚共析钢（ 0.0218%0.77%C） 共析钢（0.77%C） 过共析钢（0.77%C 2.11%C ） 过共晶白口（4.3%6.69%C ） 共晶白口铁（4.3%C） 亚共晶白口铁（2.114.3%C） 3.白口铸铁（2.11%6.69%C） 1. 亚共析钢的组织是由铁素体和珠光体组成，随含碳量的增加。其组织中珠光体的数量随之增加，因而强度、硬度也升高，塑性、韧性不断下降。 2. 过共析钢的组织是由珠光体和网状二次渗碳体组成，随着钢中含碳量的增加，其组织中珠光体的数量不断减少，而网状二次渗碳体的数量相对增加，因因强度、硬度上升，而塑性、韧性值不断下降。但是，当钢中 Wc0.9时，二次渗碳体将沿晶界形成完整的网状形态，此时虽然硬度继续增高，但因网状二次渗碳体割裂基体，故使钢的强度呈迅速下降趋势。至于塑性和韧性，则随着含碳量的增加而不断降低 e-弹性极限 s 屈服极限 b强度极限晶粒细化：强度，且塑韧性 4.3.1回复1）特征：温度低，光学显微组织未变化，亚结构发生 了变化（位错、点缺 陷密度降低，甚至出现亚晶界，三 个阶段） 2）性能：力性变化不明显（强硬度到高温回复阶段有所降低，但不大 内应力部分消除,导电率升高4.3.2 再结晶 1）特征：温度较高（纯金属：TR0.4Tm），重新形核,无畸变的新晶粒完全取代旧晶粒 2）性能：强硬度显著降低，塑韧性显著提高（变形前水平）内应力完全消除 3）结晶驱动力与再结晶温度 4.3.3 晶粒长大性能：强硬度进一步降低，塑韧性提高，但若严重粗化则降低 控制：温度、时间，防止过分长大 亚（过）共析钢过冷A的等温转变与共析钢相比，C曲线左移，多一条过冷AF （Fe3C）的转变开始线，且Ms、Mf 线上（下）移。连续冷却 转变产物 CCT 和 TTT曲线的比较 CCT 位于 TTT曲线 右下方 CCT中没有 AB 转变 炉冷 P(V ) 空冷 S (V Vk) 油冷 T+M+A (Vk Vk) 水冷 M+A (VVk)C% 1.0 % 时，为针状M 。C% = 0.251.0 % 时，为混合M 。C % M 硬度 针状M 硬度高，塑韧性差。 板条M 强度高，塑韧性较好。 亚共析钢 连续冷却转变炉冷 F + P 空冷 F + S 油冷 T + M 水冷 M过共析钢 连续冷却转变炉冷 P + Fe3C 空冷 S + Fe3C 油冷 T + M + A 水冷 M + A转变温度对共析钢硬度和韧性的影响按转变温度的高低,转变产物分别是： P、S、T，上B、下B、M， 其硬度依次增加。1退火：加热、保温后，缓冷(炉冷) 近平衡组织 P（ + F 或 Fe3CII ） 扩散退火 ：加热至略低于固相线 目的：使成分、组织均匀再结晶退火:：加热温度 TR + 3050 目的：消除加工硬化 去应力退火 ：加热温度 Ac1 ，一般为 500650 目的:消除冷热加工后的内应力完全退火（亚共析钢） ：加热温度 Ac3 + 2030 缓冷 F + P 目的：细化晶粒，均匀化组织 降低硬度 切削性等温退火：等温转变F + P，再缓冷 球化退火（过共析钢） ：在Ac+ 2030等温,使Fe3C球化，再缓冷 球状P（F +球状Cm） 目的：硬度,切削性,韧性正火：加热温度 Ac3 ( Accm ) + 3050， 空冷 S （ + F 或 Fe3CII ）应用: 1) 钢的最终热处理 , 细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中P(S)% 强度、韧性、硬度 2) 预先热处理 淬火、球化退火前改善组织。 3) 增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。 3淬火（蘸火）加热到Ac3、Ac1以上，保温，快速冷却 M 。 淬火温度 1) 亚共析钢 Ac3 + 3050 2) 过共析钢 Ac1 + 3050 ， M + Fe3CII + A ，硬度大。 A中C% M 脆性 ，残余A% 淬火温度低 M细小，淬火应力小。 冷却速度： 盐水 水 盐浴 油淬火方法单介质淬火：水、油冷 双介质淬火：水冷 + 油冷分级淬火： Ms盐浴中均温空冷 等温淬火（ 在盐、碱浴中） 下B 淬硬性：淬火后获得的最高硬度，C%淬硬性淬透性影响淬透性的因素 ：除Co外，合金使VK , 淬透性4回火：淬火后，加热到Ac1以下，保温，冷却。 目的：消除淬火应力，调整性能。 低温回火（150250） 回火M ( 过饱和F +薄片状Fe2.4C ) + A 淬火应力 ，韧性 ，保持淬火后的高硬度。用于高C工具钢等。中温回火（350500） 回火T (F +细粒状Cm ) 弹性极限和屈服强度，韧性和硬度中等。用于弹簧等。高温回火（500650） 回火S (等轴状F +粒状Cm ) 综合机械性能最好, 即强度、塑性和韧性都较好。用于重要零件。 回火时性能的变化 回火温度 硬度、强度 ， 塑性钢的渗 C 气体、固体渗 C低C钢在高C介质中加热到900950、保温 高碳表层（约1.0%）目的：表面硬度，耐磨性 ，心部保持一定的强度和塑韧性。钢的氮化工件表面渗入N原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。氮化温度低(500600)，时间长（2050h），渗层薄。氮化前调质处理、氮化后无须淬火。 碳化物形成元素有（按强弱次序排列）：钛、锆、铌、钒、钨、 ?钼、铬、锰、铁。 6.3.3.1 合金元素对钢在加热转变时的影响 (1) 对奥氏体化的影响：强碳化物形成元素钛、铌、锆延缓奥氏体化过程。非碳化物形成元素镍、钴等促进奥氏体转变。(2) 对奥氏体晶粒尺寸的影响 ：除锰以外的大多数合金元素都有阻碍奥氏体晶粒长大的趋势6.3.3.2 合金元素对过冷奥氏体转变的影响（1） 对“C”曲线的影响：除钴以外的大多数合金元素都不同程度地使C曲线右移，增大过冷奥氏体的稳定性，提高钢的淬透性（只有当合金元素完全溶人奥氏体中才会产生以上的作用）。（2）对Ms点的影响：除钴、铝以外，大多数合金元素溶人奥氏体中会降低钢的Ms点，增加了钢中的残余奥氏体的数量 6.4.3 渗碳钢用来制造渗碳零件的钢称为渗碳钢 ，化学成分 ：C:0.100.25 加入合金元素Ni、Cr、Mn、B等 热处理特点: 预先热处理一般采用正火工艺，渗碳后热处理一般是 淬火加低温回火，或是渗碳后直接淬火。6.4.4 调质钢调质钢一般是中碳钢，钢中碳的质量分数在(0.300.50)C之间。合金调质钢的主加元素是铬、镍、硅、锰 热处理特点: 预先热处理采用退火或正火工艺 ，最终热处理是淬火十高温回火 6.4.5 弹簧钢 ：弹簧钢的碳质量分数在(0.40一0.70)C之间，合金弹簧钢中的主加合金元素是硅和锰。6.4.6 滚动轴承钢滚动轴承钢碳的质量分数较高，一般在(0.95一1.10)C之间 。铬是滚动轴承钢的基本合金元素，其质量分数为(0.41.05)Cr。 热处理特点 ： 滚动轴承的预先热处理采用球化退火，最终热处理一般是淬火+低温回火。6.5.1 刃具钢低合金刃具钢：低合金刃具钢碳的平均质量分数大都在(o75一15)C之间 ，预先热处理是球化退火 ，最终热处理是淬火+低温回火高合金工具钢（高速钢）：高速钢的碳平均质量分数较高，一般为(0.70一1.50)C。 高速钢淬火后要在560回火三次 7铸铁1） 白口铸铁：C全部以渗碳体形式存在，如共晶铸铁组织为Ld，断口白亮，硬而脆，很少应用；2） 灰口铸铁：C大部分或全部以石墨形式存在，如共晶铸铁组织为F+G、F+P+G、P+G，断口暗灰，广泛应用；3） 麻口铸铁：C大部分以渗碳体形式存在，少部分以石墨形式存在，如共晶铸铁组为Ld+P+G，断口灰白相间，硬而脆，很少应用。7.1.3石墨与基