钢的组织转变

1、1，2，钢的热处理是对固态钢进行不同的加热、保温和冷却，以获得所需的组织和性能的过程。热处理应伴随固相转变或扩散。在机床行业，6070个工件需要热处理，在汽车和拖拉机行业，7080个工件需要热处理，近100个滚动轴承和工具需要热处理。通过热处理工艺来延长零件的使用寿命，具有巨大的社会效益和经济效益。1.9钢热处理概述，视频：钢热处理概述，1.3，实际加热和冷却过程中存在过热和过冷现象，如图所示。过热：加热高于合金相图的临界温度时发生相变的现象。过冷：当冷却低于合金相图的临界温度时发生相变的现象。过热和过冷，2，4，奥氏体的形成也是通过钢加热时的成核和生长过程实现的。以共析钢为例，说明了奥氏体形

2、成的三个步骤：1 .奥氏体晶核的形成和生长；2.残余渗碳体的溶解；3.奥氏体成分的均匀化。1.9.1加热1中的钢的转变。亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。3，5，从加热共析钢到高于Ac1的某一温度到奥氏体出现的时期称为孕育期。随着温度的升高，原子的扩散速率增加，孕育期缩短。例如，在740时，转化在10秒后开始，而在800时，瞬时转化开始。奥氏体形成所需的时间较短，残余渗碳体溶解所需的时间较长，奥氏体均匀化所需的时间较长。例如，当温度为780时，奥氏体形成时间少于10秒，但完全溶解残余碳化物需要数百秒，而实现均匀化需要104秒。2。奥氏体形成速度，4，6。亚共析钢和过共析钢的奥氏

3、体形成与共析钢基本相同。然而，对于亚共析钢或过共析钢，在珠光体完全转变成奥氏体后，存在过量铁素体或渗碳体的连续转变。加热温度越高，原始组织越细，奥氏体形成越快。3。奥氏体晶粒长大及其影响因素1)奥氏体晶粒长大，奥氏体转变后的细小晶粒称为初始晶粒尺寸。给定温度下的奥氏体晶粒尺寸称为实际晶粒尺寸。奥氏体晶粒生长是一个自发过程。奥氏体晶粒越大，冷却后晶粒越大，机械性能越低。奥氏体晶粒的生长趋势因钢的成分不同而不同，这种趋势称为固有晶粒尺寸。注：固有粒度的概念与初始粒度和实际粒度完全不同。6，奥氏体晶粒长大及其影响因素(续)，8，本征粗晶粒尺寸：奥氏体随温度升高而迅速长大的钢。例如，用锰和硅脱氧的钢，

4、沸腾的钢等。内在细晶粒尺寸：具有小奥氏体晶粒生长趋势的钢，当加热到较高温度时，奥氏体晶粒显著生长。如铝脱氧钢、镇静钢等。固有粒度有基本粗粒度和基本细粒度。9级、9级、58级本质上是细晶粒钢，14级本质上是粗晶粒钢，8级本质上是粗晶粒和细晶粒钢，以及10级。(1)温度：加热温度越高，晶粒越大；(2)合金成分：随着碳含量的增加，晶粒长大趋势增加，而残余渗碳体增加，趋势减小；形成碳化物、氮化物和氧化物的元素的增加阻碍了晶粒的生长；随着锰和磷含量的增加，晶粒尺寸增大。2)影响奥氏体生长的因素，9，11。当奥氏体过冷到临界点A1以下时，它是不稳定的奥氏体。随着过冷度的不同，过冷奥氏体将经历三种类型的转变

5、，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。以共析钢为例，说明了转变过程。1.9.2非平衡冷却期间钢的转变1。转换专业版金莲石：地层温度为600550，薄片极薄，用符号“t”表示。11，珠光体转变，13，如图所示，是共析钢珠光体的片层间距与力学性能之间的关系。珠光体、索氏体和屈氏体只有形态厚度，但没有本质区别。当过冷奥氏体转变温度降低时，珠光体间距减小，力学性能提高。2)珠光体组织的性质，12，14奥氏体转变为珠光体的过程也是形核和生长的过程。如下所示。渗碳体晶核渗碳体晶核生长珠光体铁素体晶核生长形成铁素体晶核；4)珠光体转变是扩散型转变，因为铁原子和碳原子都扩散形成珠光体。3)珠光体转变过程，1

6、3，15，1)贝氏体的显微组织和特征。过冷奥氏体在550毫秒内转变为贝氏体组织，贝氏体用符号“B”表示。贝氏体可分为上贝氏体(上贝氏体)和下贝氏体(下贝氏体)。贝氏体转变，上贝氏体：的形成温度为550350。特征：羽状贝氏体性能：上贝氏体的力学性能较差，因此没有实用价值。下贝氏体：的形成温度为350毫秒。这是黑色的针。b性能：下贝氏体具有优异的机械性能，是生产中常用的组织。14、16、上贝氏体转变过程(过冷至550350)。上贝氏体的转变过程如图所示。形成铁素体核的片状铁素体平行生长，析出渗碳体短棒的上贝氏体，2)贝氏体转变过程15、17和下贝氏体转变过程如图所示。形成铁素体核的铁素体生长成针

7、状铁素体，并析出层状碳化物下贝氏体。3)由于贝氏体形成过程中只有碳原子扩散，而铁原子不扩散，贝氏体转变属于半扩散转变。下贝氏体转变过程(过冷至350Ms时)，16，18，马氏体：碳过饱和in -Fe固溶体，用符号“m”表示。1)马氏体的形态特征马氏体的微观结构可分为两类：板条和针状。板岩马氏体。微结构如图所示。形态：细长扁平杆状，显微组织为薄带。马氏体相变，马氏体板条中的亚结构是高密度位错，故又称位错马氏体。17，19，18，马氏体微结构，20，形状：透镜状薄片，针状微结构。它的亚结构主要是孪晶，因此也被称为孪晶马氏体。如图所示，马氏体的形态取决于碳含量。分析：当c为0.2%时，a为板条m；当

8、c为1.0%时，为针状m；当c为0.2.0%时，它是板条和针的混合结构。针状马氏体，19，21，硬度随碳含量的增加而增加。因此，马氏体是钢的主要强化方法之一。塑性和韧性取决于马氏体中碳的亚结构和过饱和状态。3)马氏体相变特征马氏体相变也是一个成核和生长的过程。主要特点是：非扩散性，这是由于相变的过冷度极高。共形剪切从面心立方奥氏体转变为体心立方马氏体。马氏体是在连续冷却的条件下形成的。马氏体的硬度和韧性与碳含量的关系如图所示。2)马氏体的性质，20，22，上马氏体点：马氏体转变的起始温度称为上马氏体点，用“Ms”表示。较低的马氏体点：马氏体转变的结束温度称为较低的马氏体点，用“Mf”表示。因此，高速生长过程中马氏体相变的不完全性中存在残余奥氏体，表现为“残余奥氏体”。Ms和Mf点的温度取决于奥氏体的碳含量。马氏体相变可以概括为：21，23。在热处理中，通常有两种冷却方法，即等温冷却和连续冷却，如图所示。过冷奥氏体转变曲线，22，24，等温转变曲线如图所示。等温转变曲线称为c曲线，或TTT曲线。1)通过实验建立了共析钢的碳曲线分析。1) iso随着碳含量的增加，亚共析钢的碳曲线向右移动。随着碳含量的增加，过共析钢的碳曲线向左移动。亚共析钢和过共析钢各有一条共析相析出线。2)影响碳曲线的因素，24，26，动画：碳钢的TTT曲线比较，25，27，加入溶解在奥氏体中的合金元素使碳曲线向右