相变原理3 (2)

营口地区成人高等教育QQ群54356621 1 第三章珠光体转变 本章主要内容 原理部分 珠光体的形态特征 形成过程 转变热力学与动力学 力学性能工艺部分 各种退火工艺 应用正火工艺 应用退火与正火的工业设备 营口地区成人高等教育QQ群54356621 2 第三章珠光体转变3 1珠光体的组织特征 1 层片状珠光体F Fe3C层片交替T Ar1形成 营口地区成人高等教育QQ群54356621 3 珠光体团层片间距S0 降温过程中形成的P片层间距有差异 营口地区成人高等教育QQ群54356621 4 不同层片间距的珠光体 营口地区成人高等教育QQ群54356621 5 2 粒状珠光体F Fe3C颗粒是过共析钢 高碳合金钢预备热处理的正确组织力学性能受碳化物影响 营口地区成人高等教育QQ群54356621 6 3 珠光体转变的位向关系指F Fe3C 与奥氏体间的晶体学关系 营口地区成人高等教育QQ群54356621 7 3 2珠光体的转变机制 扩散型相变 1 领先相共析钢的领先相常为Fe3C合金元素可影响领先相 改变A1点降低共析含碳量 营口地区成人高等教育QQ群54356621 8 2 珠光体的形成过程 1 片状珠光体的形成过程 以奥氏体晶界处形核为主 营口地区成人高等教育QQ群54356621 9 片状珠光体形成时的碳的扩散 营口地区成人高等教育QQ群54356621 10 2 粒状珠光体的形成过程颗粒化通常在片状珠光体在两相区加热时发生T A1时 Fe3C片溶解曲率半径小处溶解度大 奥氏体碳含量高 碳原子在奥氏体中从与渗碳体尖角相邻处向平坦处扩散 尖角处渗碳体进一步溶解 平面处析出长大 得到曲率半径趋于一致的Fe3C Fe3C AT A1时 共析转变形成颗粒状Fe3C F Fe3C颗粒 营口地区成人高等教育QQ群54356621 11 3 非共析钢的珠光体转变 1 先共析相的析出及形态先共析F 等轴 针片 网状先共析Fe3C 粒状 针片 网状 营口地区成人高等教育QQ群54356621 12 等轴 块状 F与网状F 营口地区成人高等教育QQ群54356621 13 网状的先共析渗碳体 营口地区成人高等教育QQ群54356621 14 粒状的先共析渗碳体 营口地区成人高等教育QQ群54356621 15 针状先共析相 F魏氏组织与Fe3C魏氏组织影响 增大脆性 采用相变重结晶消除 如正火 退火 营口地区成人高等教育QQ群54356621 16 2 伪共析转变 非共析成分的钢在快速冷却到伪共析区时得到全部共析组织 冷却转变温度越低 伪共析的成分范围越宽 营口地区成人高等教育QQ群54356621 17 3 3珠光体转变热力学与动力学 1 热力学条件过冷过冷度越大 转变驱动力越大 营口地区成人高等教育QQ群54356621 18 2 形核率与长大速度 1 温度对I G的影响均对温度具有极大值存在一转变最快的温度 营口地区成人高等教育QQ群54356621 19 2 转变时间对形核率与长大速度的影响 等温转变时 珠光体转变的G与时间无关 I随时间延长而增大 营口地区成人高等教育QQ群54356621 20 3 珠光体转变动力学图孕育期鼻温鼻温处 孕育期最短转变速度最快 营口地区成人高等教育QQ群54356621 21 4 非共析钢中先共析相长大动力学非共析钢 在珠光体转变开始线左上方有先共析相转变曲线 先共析相转变线也为C形 在珠光体转变线的左上方 降低等温转变的温度可加速先共析相的析出 先共析相的析出加速珠光体转变 共析钢的珠光体最稳定 营口地区成人高等教育QQ群54356621 22 5 影响珠光体转变动力学的因素 1 化学成分i C 共析碳钢的过冷奥氏体最稳定 营口地区成人高等教育QQ群54356621 23 ii 合金元素 大多数合金元素推迟珠光体转变 除Co 大多数合金元素提高鼻温 除Ni Mn 营口地区成人高等教育QQ群54356621 24 2 奥氏体加热时的加热温度与保温时间 不均匀的奥氏体促进珠光体转变 高温奥氏体化 保温时间长均降低珠光体转变的I G 营口地区成人高等教育QQ群54356621 25 3 奥氏体晶粒度细小的A晶粒促进形核 加速转变 4 应力和塑性变形 拉应力 塑性变形可加速珠光体转变 营口地区成人高等教育QQ群54356621 26 3 4珠光体转变产物的机械性能 1 P的机械性能 1 片层状珠光体受S0 珠光体团尺寸影响 S0减小 珠光体团尺寸减小 珠光体的强度 硬度提高 塑性 韧性增强 降低珠光体形成温度可以减小S0降低奥氏体形成温度 可以减小珠光体团尺寸 营口地区成人高等教育QQ群54356621 27 2 粒状珠光体碳化物细小 强硬度高 碳化物均匀 圆整 韧性高相同成分时 粒状珠光体强度更低 塑性更好抗拉强度相同时 粒状珠光体疲劳强度更高 营口地区成人高等教育QQ群54356621 28 2 F P的机械性能 1 强度 营口地区成人高等教育QQ群54356621 29 营口地区成人高等教育QQ群54356621 30 2 韧性 可通过降低Td提高韧性 营口地区成人高等教育QQ群54356621 31 3 形变P的机械性能索氏体的形变与机械性能自学 营口地区成人高等教育QQ群54356621 32 小结 珠光体有两种形态珠光体是扩散形成的 非共析钢可发生伪共析转变鼻温处珠光体转变最快片间距 珠光体团越细小 珠光体强度越高 塑性越好 营口地区成人高等教育QQ群54356621 33 思考题 绘图描述片状珠光体与粒状珠光体的组织形态 珠光体片层间距与过冷度有何关系 退火态共析钢的抗拉强度与珠光体片层间距有何关系 用铁碳状态图说明片状珠光体形成时碳的扩散行为 试述珠光体等温转变动力学图的特点 影响其转变动力学的因素有哪些 高碳钢进行派登处理 Patenting 的目的和实质是什么 查资料收集其工业应用的实例 试分析其经过派登处理后具有高强度的原因 比较化学成分相同的片状珠光体与粒状珠光体的性能 营口地区成人高等教育QQ群54356621 34 3 5珠光体的获得 退火和正火 两种重要的热处理工艺可作预备热处理可作最终热处理重点 工艺原理工艺选择 营口地区成人高等教育QQ群54356621 35 3 5 1退火 Annealing 退火 将金属与合金加热到适当的温度 保持一定时间 缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺 营口地区成人高等教育QQ群54356621 36 退火的目的均匀成分改善组织与性能减小消除内应力为最终热处理作准备 营口地区成人高等教育QQ群54356621 37 1 完全退火将钢件加热到Ac3以上20 30 完全奥氏体化后 缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺 适用于 0 3 0 6 c的中碳钢 营口地区成人高等教育QQ群54356621 38 热处理制度加热温度 Ac3 20 30 保温时间 按有效厚度计算冷却速度 缓冷到600 出炉空冷碳钢 200 h低合金钢 100 h高合金钢50 h 营口地区成人高等教育QQ群54356621 39 45钢完全退火组织 营口地区成人高等教育QQ群54356621 40 加快完全退火冷速的方法 等温退火 适于缩短高碳钢 合金工具钢的退火周期不适于大截面工件 大批量的炉料 营口地区成人高等教育QQ群54356621 41 2 不完全退火将钢加热到Ac1 Ac3或Ac1 Accm之间保温后缓慢冷却 以获得接近于平衡态组织的热处理工艺 与完全退火的差异 不完全重结晶 可降低亚共析钢件的硬度 消除应力 可用于过共析钢的球化退火 营口地区成人高等教育QQ群54356621 42 3 球化退火 一种具体的不完全退火使钢中碳化物球化 获得粒状珠光体的一种热处理工艺 适用于 共析钢 过共析钢 合金工具钢 营口地区成人高等教育QQ群54356621 43 几种球化退火工艺 营口地区成人高等教育QQ群54356621 44 等温球化退火加热 Ac1 20 30 保温4h冷却 快冷到Ar1 20 等温3 6h600 出炉空冷 营口地区成人高等教育QQ群54356621 45 营口地区成人高等教育QQ群54356621 46 4 扩散退火将工件加热到略低于固相线温度长时间保温后缓慢冷却 以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺 应用 消除枝晶偏析 均匀成分与组织 营口地区成人高等教育QQ群54356621 47 热处理制度 加热温度 Ac3 Accm 150 300 加热速度 100 200 h保温时间 10 15h 营口地区成人高等教育QQ群54356621 48 5 去应力退火为去除由于形变加工 锻造 焊接等引起的工件内存在的残余应力而进行的退火 Ac1以下 以500 650 加热居多缓冷 营口地区成人高等教育QQ群54356621 49 6 再结晶退火将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上 保持适当时间 使变形晶粒重新变为均匀等轴晶粒 消除加工硬化的热处理工艺 钢 650 700 加热 1 3h 适用于 中间退火不要求强度件的最终热处理 营口地区成人高等教育QQ群54356621 50 3 5 2钢的正火 Normalizing 正火 将钢加热到Ac3 Accm 以上适当温度 保温后在空气中冷却以得到珠光体类组织的热处理工艺 完全A化 伪共析转变 营口地区成人高等教育QQ群54356621 51 1 热处理制度 加热 Ac3 Accm 30 50 保温 透烧冷却 空冷 风冷 雾冷 营口地区成人高等教育QQ群54356621 52 45钢正火对比退火组织 营口地区成人高等教育QQ群54356621 53 2 正火的应用 1 消除热加工缺陷 2 消除过共析钢的网状碳化物 3 改善钢的切削加工性 4 提高普通结构零件的机械性能 作为最终热处理工艺使用 营口地区成人高等教育QQ群54356621 54 3退火 正火后的组织与性能 1 退火与正火的比较 1 组织差异 退火 F P正火 细片层P S 少量F 营口地区成人高等教育QQ群54356621 55 2 性能的差异同样材质 正火后有更高的强度 硬度和更好的塑性 韧性 营口地区成人高等教育QQ群54356621 56 4 退火 正火工艺的选用首先考虑硬度的要求满足硬度要求后再考虑工艺的经济性的问题 C 0 75 球化退火正火可以做一般结构件的最终热处理正火可以用在球化退火前消除网状渗碳体 营口地区成人高等教育QQ群54356621 57 各种退火与正火 营口地区成人高等教育QQ群54356621 58 退火与正火设备 台车式退火炉 营口地区成人高等教育QQ群54356621 59 箱式电阻炉 营口地区成人高等教育QQ群54356621 60 真空退火炉 营口地区成人高等教育QQ群54356621 61 辊棒式可控气氛连续正火 退火 淬火炉 营口地区成人高等教育QQ群54356621 62 浴炉 营口地区成人高等教育QQ群54356621 63 推杆炉生产线 营口地区成人高等教育QQ群54356621 64 网带炉生产线 营口地区成人高等教育QQ群54356621 65 复习题 什么是退火 目的 什么是钢的完全退火 不完全退火 适用范围如何 球化退火的目的是什么 正火加热的温度范围 怎么冷却 再结晶退火的目的是什么 工件为什么要进行去应力退火 营口地区成人高等教育QQ群54356621 66 思考题45钢制造普通车床传动齿轮 工艺路线为锻造 热处理 机加工 高频淬火 回火问锻后应进行何种热处理 为什么 加热时得到什么组织 冷却后呢 在车间中锻造和热处理的加热能否一起考虑呢 营口地区成人高等教育QQ群54356621 67 思考题 为下列材料选择热处理工艺消除45钢热轧后的P F带状组织亚共析钢中P层片间距较小 硬度偏高 欲改善T10A钢制卡尺淬火前铜导线因为冷拔变形量大易断线时消除T12A钢中的网状碳化物 营口地区成人高等教育QQ群54356621 68 带状组织 营口地区成人高等教育QQ群54356621 69 带状组织 两种情况下形成 两相区内的压力加工 0 5 C的中低碳钢 开轧