§4-2鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變ppt課件

1、42 鋼在加熱及冷卻時的組織轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變二、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變1鋼在加熱和冷卻時的相變溫度 在加熱時鋼的轉(zhuǎn)變溫度要高于平衡形狀下的臨界點；在冷卻時要低于平衡形狀下的臨界點。 加熱時的各臨界點：Ac1、Ac3和Accm 冷卻時的各臨界點：Ar1、Ar3和Arcm 加熱是熱處置的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。 Fe，C原子分散和晶格改動的過程1).奧氏體晶核的構(gòu)成2).奧氏體晶核的長大3).剩余滲碳體的溶解4).奧氏體成分的均勻化2、奧氏體的構(gòu)成一、鋼在加熱時的組

2、織轉(zhuǎn)變一共析碳鋼A構(gòu)成過程表示圖 A 形核A 長大1)奧氏體的形核優(yōu)先在鐵素體和滲碳體的相界面上構(gòu)成。2)奧氏體晶核的長大在奧氏體中出現(xiàn)碳的濃度梯度，并引起碳在奧氏體中不斷地由高濃度向低濃度的分散。為了 維持原界面碳濃度平衡，奧氏體晶粒不斷向鐵素體和滲碳體兩邊長大，直至，鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一共析碳鋼A構(gòu)成過程表示圖 剩余Fe3C溶解A 均勻化 3)殘留滲碳體的溶解鐵素體先于滲碳體消逝。因此，奧氏體構(gòu)成后，仍有未溶解的滲碳體存在，隨著保溫時間的延伸，未溶滲碳體將繼續(xù)溶解，直至全部消逝。4)奧氏體成分均勻化延伸保溫時間，讓碳原子充分分散，才干使奧氏體的含碳量處處均勻。

3、一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變共析鋼奧氏體化過程一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變二亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體構(gòu)成過程 亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼的區(qū)別是有先共析相。其奧氏體的構(gòu)成過程是先完成珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，然后再進展先共析相的溶解。這個PA的轉(zhuǎn)變過程同共析鋼一樣，也是經(jīng)過前面的四個階段。 對于亞共析鋼，平衡組織F+P，當加熱到AC1以上溫度時，PA，在AC1AC3的升溫過程中，先共析的F逐漸溶入A， 對于過共析鋼，平衡組織是Fe3C+P，當加熱到AC1以上時，PA，在AC1ACCM的升溫過程中，二次滲碳體逐漸溶入奧氏體中。一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變?nèi)绊憡W氏體轉(zhuǎn)變的要素 1.加熱溫度和加熱速度的影響2.

4、化學(xué)成分的影響3.原始組織的影響 提高加熱T，將加速A的構(gòu)成。隨著加熱速度的添加,奧氏體構(gòu)成溫度升高 Ac1越高，構(gòu)成所需的時間縮短。 隨著鋼中含碳量添加，鐵素體和滲碳體相界面總量增多，有利于奧氏體的構(gòu)成。 由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界 面上構(gòu)成,所以原始組織越細，相界面越多，形 成奧氏體晶核的“基地越多，奧氏體轉(zhuǎn)變就越快。第一節(jié) 鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變3、奧氏體晶粒長大及其控制措施 鋼加熱時珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛終了時，奧氏體晶粒是比較細小的。假設(shè)繼續(xù)加熱或保溫，奧氏體晶粒會變粗大，影響熱處置后鋼的強度、塑性、韌性較低。因此，加熱時獲得細小晶粒的奧氏體對提高熱處置效果和鋼的性

5、能有重要的意義。 控制奧氏體晶粒長大措施： 1合理選擇加熱溫度和保溫時間 2采用快速加熱和短時間保溫 3參與一定量合金元素除錳、磷外二、鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 鋼經(jīng)加熱奧氏體化后，可以采用不同方式冷卻，獲得所需求的組織和性能。成分一樣的鋼，奧氏體化后，采用不同方式冷卻，將獲得不同的力學(xué)性能，見下表。 實踐消費中，必需過冷到A1溫度以下才開場轉(zhuǎn)變。 在相變溫度A1以下還沒有發(fā)生轉(zhuǎn)變而處于不穩(wěn)定形狀的奧氏體稱過冷奧氏體。 過冷奧氏體有等溫轉(zhuǎn)變和延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種冷卻轉(zhuǎn)變方式見右圖。1奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 奧氏體在A1線以上是穩(wěn)定相，當冷卻到A1線以下而又尚未轉(zhuǎn)變的奧氏體稱為過冷奧氏體。這是一種不穩(wěn)定的過冷

6、組織，只需經(jīng)過一段時間的等溫堅持，它就可以等溫轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的新相。這種轉(zhuǎn)變就稱為奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變。 表示過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時間與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系曲線稱為等溫轉(zhuǎn)變曲線圖。 建立共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn) 變曲線 - TTT曲線 ( C 曲線 )T - timeT - temperatureT - transformation以共析鋼為例，引見等溫轉(zhuǎn)變曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。共析碳鋼 C曲線建立過程表示圖時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1等溫轉(zhuǎn)變曲線圖的講解A1線以上是奧氏體穩(wěn)定區(qū)；A1線以下，轉(zhuǎn)變開場線的左邊為過冷奧氏體

7、區(qū)，轉(zhuǎn)變終了線的右邊是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，轉(zhuǎn)變開場線和終了線之間為過冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。 轉(zhuǎn)變開場線與縱坐標軸之間的時間為孕育期。在C曲線拐彎的“鼻尖處約550，孕育期最短，過冷奧氏體最不穩(wěn)定。 程度線MS為馬氏體轉(zhuǎn)變開場線約230， 程度線Mf為馬氏體轉(zhuǎn)變終了線約50。 A：剩余奧氏體，即淬火冷卻到室溫后殘留的奧氏體。共析碳鋼 C曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開場線A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線 A +產(chǎn) 物 區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);分散型轉(zhuǎn)變; P 轉(zhuǎn)變區(qū)。550230;中溫轉(zhuǎn)變區(qū); 半分散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū);230 - 50; 低溫轉(zhuǎn)變區(qū); 非分散型轉(zhuǎn)變;馬氏

8、體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMf1、珠光體型轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變A1550 共析碳鋼三種珠光體型組織組織名稱符號轉(zhuǎn)變溫度/相組成轉(zhuǎn)變類型特征HRCb/MPa珠光體型珠光體PA1650F+Fe3C擴散型（鐵原子和碳原子都擴散） 片層間距0.60.8 m，500分清251 000索氏體S650600 片層間距0.250.4 m，1 000分清，細珠光體25351 200托氏體T600550 片層間距0.10.2 m，2 000分清，極細珠光體35401 400 珠光體形貌構(gòu)成溫度為A1650，片層較厚

9、，500倍光鏡下可辨，用符號P表示.光鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體好像放在水中的包心菜第一節(jié) 鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變2索氏體形貌像構(gòu)成溫度為650-600,片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號S 表示。電鏡形貌光鏡形貌3托 氏 體 形 貌 像構(gòu)成溫度為600-550，片層極薄，電鏡下可辨，用符號T 表示。電鏡形貌光鏡形貌2貝氏體型轉(zhuǎn)變 -中溫等溫轉(zhuǎn)變( 550230 ):1550350: B上; 4045HRC;脆性大，幾乎無價值。B上 =過飽和碳 -Fe條狀 + Fe3C細條狀過飽和碳-Fe條狀 羽毛狀在光鏡下呈羽毛狀.在電鏡下為不延續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生

10、長的鐵素體條之間。光鏡下電鏡下上貝氏體形貌2貝氏體型轉(zhuǎn)變 -中溫等溫轉(zhuǎn)變( 550230 ):2350230: B下; 4555HRC;良好綜合力學(xué)性能，消費中常等溫淬火獲得。B下 =過飽和碳 -Fe針葉狀 + Fe3C細片狀過飽和碳 -Fe針葉狀Fe3C細片狀針葉狀 下貝氏體形貌在光鏡下呈竹葉狀。在電鏡下為細片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長軸方向呈55-60角。光鏡下電鏡下上貝氏體強度與塑性都較低，無適用價值。下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是消費上常用的強化組織之一。 上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體 共析碳鋼兩種貝氏體型組織組織

11、名稱符號轉(zhuǎn)變溫度/相組成轉(zhuǎn)變類型特征HRC貝氏體型上貝氏體B上 550350F過飽和+Fe3C半擴散型（鐵原子不擴散，碳原子擴散） 羽毛狀：平行密排的過飽和F板條間，不均勻分布短桿狀，使條間容易脆性斷裂，工業(yè)上不應(yīng)用4045下貝氏體B下350230F過飽和+-Fe2.4C 針狀：在過飽和F針內(nèi)均勻分布（與針軸成5565）排列小薄片碳化物。具有較高的強度、硬度、塑性和韌性4555第一節(jié) 鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變3馬氏體型轉(zhuǎn)變 -低溫延續(xù)轉(zhuǎn)變( 230-50 ):1)定義:馬氏體是一種碳在 Fe中的過飽和固溶體2)馬氏體的晶體構(gòu)造: 由于碳的過飽和作用,使 Fe晶格由體心立方變成體心正方晶格。3

12、)馬氏體轉(zhuǎn)變特點：在一定溫度范圍內(nèi)MsMf延續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快，產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng);轉(zhuǎn)變時體積發(fā)生膨脹轉(zhuǎn)變不徹底，有剩余的奧氏體；組織不穩(wěn)定有臨界冷卻速度V臨。4馬氏體的特點： 馬氏體的形狀有針狀和板條狀兩種，針狀馬氏體含碳量高，硬度高脆性大；板條狀馬氏體含碳量低，具有良好的強度和較好的韌性。馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量。馬氏體的含碳量越高，其硬度也越高。3馬氏體型轉(zhuǎn)變區(qū)低溫延續(xù)轉(zhuǎn)變 當鋼從奧氏體區(qū)急冷到MS 以下時，奧氏體便開場轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。由于轉(zhuǎn)變溫度低，原子分散才干小，在馬氏體轉(zhuǎn)變過程中，只需Fe向Fe的晶格改動，而不發(fā)生碳原子的分散。因此，溶解在奧氏體中的碳，轉(zhuǎn)變后原封不動地

13、保管在鐵的晶格中，構(gòu)成碳在Fe中的過飽和固溶體，稱為馬氏體，用符號M表示。 低碳馬氏體低碳馬氏體其外形為一束一束相互平行的細條狀，故也稱板條狀馬氏體 高碳馬氏體高碳馬氏體其斷面呈針葉狀，故也稱針狀馬氏體 總結(jié) 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共析鋼 轉(zhuǎn)變類型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度， 轉(zhuǎn)變機制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1 650擴散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布25退火S650 600細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布25-35正火T600 550極細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布35-40等溫處理貝氏體B上550 350半擴散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過飽和F條之間40-45等溫處理B下350 MS竹葉狀，細

14、片狀Fe3C分布于過飽和F針上45-55等溫淬火馬氏體M針MS Mf無擴散型針狀60-65淬火M板條MS Mf板條狀50淬火2奧氏體的延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1、在等溫轉(zhuǎn)變圖上估計延續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物2、確定馬氏體臨界冷卻速度 提示：v1、v2、v3、v4這四種冷卻速度，相當于熱處置中常用的隨爐冷卻退火、空冷正火、油冷油冷淬火和水冷水冷淬火四種冷卻方法。Vk共析碳鋼 CCT 曲線建立過程表示圖時間溫度A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk爐冷空冷圖就是運用共析碳鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線分析過冷奧氏體在延續(xù)冷卻時的轉(zhuǎn)變情況。1圖中冷卻速度v1相當于隨爐冷卻的速度，根據(jù)v1與C曲線相交的位置，過冷奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w(P)；2冷卻速度v2相當于空氣中冷卻的速度，根據(jù)v2與C曲線相交的位置，過冷奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w(S)；3冷卻速度v3相當于淬火時的冷卻速度，有一部分過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w(T)，剩余的過冷奧氏體冷卻到Ms開場轉(zhuǎn)變成馬氏體(M)，最終獲得托氏體馬氏體剩余奧氏體的混合組織；4冷卻速度v4相當于在水中冷卻時的冷卻速度，它不與C曲線相交，不斷過冷到Ms點以下開場轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體(M)，得到馬氏體和剩余奧氏體的混合組織。冷卻速度vk與C曲線鼻尖相切，為該鋼的臨界冷卻