固态相变课件

1、第二章珠光体共析分解pearliticeutectoiddecomposition、第一节珠光体(p )的组织形态p14 .珠光体的形态珠光体：铁素体渗碳体T CA-C碳从A/F界面扩散到A/Cm界面(图)，其。(b )为在远离p的地区扩散的图，CAfccac，f前端的碳向远处扩散，远处的碳(浓度ca )在向Fe3C扩散之前，使f、Fe3C生长。(c )铁氧体中c的扩散图，因为CF-A CF-C，所以f内部的碳扩散，f前端的碳浓度降低，有利于f生长，有利于Fe3C生长。 (4)铁原子自扩散珠光体转变时，晶格的改组是通过铁原子自扩散完成的。 3 .粒状珠光体形成机构1 .广泛应用于生产的球状化处

2、理，用以下方法得到粒状珠光体。 (1)在低的a化温度、短的保温时间内，可以得到很多未溶解渗碳体粒子。 (2)在临界点以高等温温度、长保温时间得到粒状珠光体。 2 .从片状向粒状的转换机制(1)从片状向粒状的转换可以降低表面能，是自发的过程。(2)半径不同的粒子溶解度不同。 粒子半径r越小溶解度越大。 粒子中尖角碳的溶解度高，粒子中平面碳的溶解度低，从而在与其相接的f内形成碳的浓度梯度。 尖角附近的碳原子向平面附近扩散。 这种扩散破坏界面平衡，进一步溶解尖角，在平面上形成沉积和析出。 最终在各处形成曲率半径接近的球粒形状的碳化物。 在板状珠光体中，曲率半径：在曲线上的某点发现与其内接的圆，该圆的

3、半径为曲率半径，(3)亚晶界破坏板状渗碳体，由于亚晶界的存在，在渗碳体内产生界面张力，为了平衡该张力，在渗碳体中形成了槽(参照图)。 由于槽的曲率半径小，溶解度大，所以增大曲率半径(参照图)，增大半径时，界面张力的平衡被破坏，为了取得平衡，槽变得更深，最终渗碳体被破坏。 (4)被破坏的渗碳体球状化，第三节亚共析钢的珠光体相变一.模拟共析相变亚(过)共析钢a化后，以快速的速度冷却到ES延长线se和GS延长线SG以下，引起珠光体相变，称为模拟共析相变(参照图)。 2 .用亚共析钢初共析铁素体的析出1 .块状f的析出，p相变温度高，Fe原子自扩散方便，晶粒细的情况下，f在晶界形核后，在CA-F CA

4、 (参照图)引起碳的扩散，为了保持相界面平衡，即CA-F的高浓度，只要f持续析出块状f 2、网状f的析出转变温度高，或者冷速大，a晶粒粗大的情况下，Fe的自扩散能力降低，f沿晶界析出，容易成为网状(参照图c )。 此时，粒内碳浓度持续上升，达到模拟共析成分时变化为p。 3 .片状f的析出转变温度低，a中的成分均匀，晶粒粗大的情况下，f在与其有取向关系的a中生长，相同晶粒中的f以片状相互平行。 通常，这种初共析铁氧体被称为魏氏组织铁氧体(参照图b、c )，第四节相变动力学图1 .珠光体相变的形核率I和生长速度V I和v先随着过冷度t的增加而增减。 共析钢p转变时，I和v与温度的关系如图所示。 I

5、和v对温度的关系显示极大值的原因是：(2)珠光体相变的成核率I随相变时间的增加而增大，珠光体相变的线生长速度v与保温时间没有明显的关系。 因为t、v和I带来了正反效果，所以存在极大值。 二、珠光体等温相变的动力学图1 .珠光体等温相变的动力学曲线和动力学图描绘在将共析碳钢奥氏体化后，迅速冷却到Ar1下的一定温度，在保温不同时间后，测定相应的相变量，以横轴为时间，纵轴为析出相变量的坐标系上，构成珠光体相变的动力学曲线时间变为横轴，纵轴变为温度，将上图各温度下的转变的开始和结束的时间绘制在该图上，连接类似的点，得到珠光体转移动力学图。 由于图中的曲线类似于“c”，所以称为曲线c的温度、时间、转换三

6、个英语名词以“t”开始，也称为TTT曲线。 (a )珠光体等温转变的特征；(b )随着转变温度的下降，生长期变短，转变速度变快。 超过特定温度时，转变温度下降，育龄期相反增加，转变速度下降。 (1)亚(过)共析钢的TTT曲线的左上方首先有F(Fe3C )线.图1 .碳含量的影响用亚共析钢来说这是因为随着c含量增加，得到f核的概率降低。 f变大时，扩散的碳量增大，析出速度降低，另一方面，p的析出在f之后，f的析出变慢，p的析出也变慢。 过共析钢中，随着c含量的增加，Fe3C和p的生长期间缩短，析出速度增加，转换速度增加。 这是因为，随着c量增加，得到Fe3C核的概率增加，p的形成在Fe3C之后，

7、因此会加速。 如上所述，共析钢的a不受碳含量的影响，是稳定的。 3 .影响珠光体相变动力学的因素2 .加热温度和保温时间的影响a成分不一定是钢的成分，因此加热和保温时间不同，得到的a也不同，必然影响随后的冷却相变。 奥氏体温度，保温时间，a成分均匀，晶粒尺寸，晶界面积，p核位置，I，V。 奥氏体化温度下箭头、保温时间下箭头、a成分不均匀、晶粒尺寸下箭头、晶界面积、p型核位置、I、V。 这两个影响，p转移在高温下更剧烈。 3 .原始组织的影响是原始组织细，奥氏体均匀化快，随之冷却后珠光体相变的I、v下降。 第五节珠光体力学性能P183 .共析成分珠光体力学性能(1)板状珠光体力学性能(a )板状

8、珠光体的破坏强度与板间距离有关，板间距离，强度，两者的关系见图8-2。 (b )片状珠光体的塑性与片间距离有关，片间距离变小，截面收缩率有上升的倾向，两者的关系为图8-3左右。 (c )板状珠光体的力学性能与珠光体粒径有关，但实际上a的晶粒不变大，p粒径不变大，因此不进行研究。 (d )片材间距影响强度、塑性的原因是片材间距变小，渗碳体和铁素体变薄，相界面变多，铁素体中的位错难以滑动，因此塑性阻力变高。 另一方面，外力足够大，即使在活化了位错源后，片层也变薄，因此插头位错少，正的应力少，不易产生裂纹，强度提高了。 一个间距小的话，渗碳体片必然变薄，会因外力滑动而塑性变形、弯曲，塑性提高。 (2

9、)粒状珠光体的力学性能相同的情况下，粒状珠光体的强度、硬度比片状珠光体低，塑性好的原因是， (a )相界面少，铁氧体中的位错容易滑动，因此塑性阻力减少(3)用于paidon处理、高碳钢的强韧化处理，具体的顺序是在：高碳钢奥氏体化铅浴等温(560)下得到珍珠石冷拉(提高f内位错密度，提高强度，降低芯片间距p，使Fe3C不变脆) 最终得到强变形的细珠光体(蝎子体)，具有优异的强度和塑性的配合。二、亚共析钢的珠光体相变产物的力学性能(1)亚共析钢完全a化后冷却，以下规则： (a )随着钢中的碳含量降低，首先共析铁素体增加，(b )碳含量一定时，随着冷速变大或转变温度降低，首先共析(2)亚共析组织的强

10、度按照以下的经验式计算为： s (MPa )=15.4 f1/32.3.8(Mn )1. 13 d-1/2 (1- f1/3) 11.60.25 s0-1/24.1(si ) 27.6 (n )1/2) (2-2)式中： f 铁氧体体积百分率d-铁氧体颗粒的平均直径(mm) s0-珠光体片的平均间距(mm )。 在：较少的情况下，珠光体对强度的影响不占主要地位，即S0在(2-1)和(2-2)中不发挥主要作用。 强度主要依赖于铁氧体粒径d。 在p量多的情况下，珠光体间隔成为影响强度的要因，(3) .最佳的珠光体层间隔Sopt为： sopt=6.7 10-6 (d-0.12 )2/3， d为稀释因

11、子，其值为D=0.8fP/(%C )，fP为p的体积百分比相对于共析钢D=1，可看到亚共析钢骤冷后得到的伪共析组织D 1。 三.过共析钢珠光体相变产物的力学性能过共析钢珠光体相变产物的力学性能与Fe3ClI的形态有关。 Fe3C是脆性相，变成网状后晶界变脆，必须消除。第二章练习题(1)的板状珠光体的切片方位大致相同的区域为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.(a )子组织(b ) wise组织(c )双晶(d )珠光体团(2)珠光体团中相邻的两个渗碳体(或铁氧体)中心间的间距的距离为珠光体的_。 若形成被称为珠光体团(d )晶格常数(3)的f和c的二相平衡，则体系的

12、自由能最低，因此，如果在A1中充分地保持长，则_的二相混合物P. (a)A P (b)A C (c)F C (d)A F (4)一般来说，共析钢的珠光体相变的先行相为_。 被认为是渗碳体(b )铁素体(c )奥氏体(d )渗碳体和铁素体(5) P相变情况下(a)P晶界(b )珠光体团边界(c)A晶界(d) Fe3C/P界面(6)共析成分的奥氏体是珠光体f和Fe3C (7)在A1温度以下发生的p相变、奥氏体和铁氧体界面的碳浓度_奥氏体和渗碳体界面的碳浓度(a )低(b )高(c )中(9)球状化处理从板状变化为粒状， 降低结合能(a )降低体积(c )降低表面能(d )降低碳浓度(10 )在球化

13、过程中试制了(11 )块状、网状、片状的初析铁氧体的析出原理。 珠光体相变的形核率I及生长速度v在过冷度的增加_ _ _.(a )先减少后增加(b )不变化(c )增加后减少(d )珠光体相变的形核率随变化时间的增加而减少_珠光体的线生长速度v和保温时间_. (a )减少(c )不增加，(d )不增加，无明显变化(14 )珠光体等温相变动力学图对应于有鼻尖的鼻尖的形核率和转移速度_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

14、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ (A1 (d )前共析线(16 )在A1下共析钢的a_ (a )最不稳定(c )相变最快(d )相变驱动力最大(17 )奥氏体化温度越高，保温时间越长，珠光体的核率和生长速度_(a )越小(b )。 先增加后减少(18 )原始组织细，奥氏体均匀化，随之冷却了的珠光体相变的i v平均_. (a )无变化(b )增减(d )减少(19)p芯片间距变小的话渗碳