钢在加热时的转变

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1、钢在加热时的转变热处理—将固体金属或合金在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需要的工艺性能。大多数热处理工艺都要将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，即奥氏体化。奥氏体的形成  奥氏体的形成是形核和长大的过程，也是Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。分为四步。共析钢中奥氏体的形成过程如图1所示：第一步  奥氏体晶核形成：首先在a与Fe3C相界形核。  第二步  奥氏体晶核长大：g晶核通过碳原子的扩散向a和Fe3C方向长大。第三步  残余Fe3C溶解:铁素

2、体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。第四步  奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。                          图1    奥氏体的形成示意图亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析a或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上。2. 影响奥氏体转变速度的因素（1）加热温度和速度增加→转变快；（2）钢中的碳质量

3、分数增加或Fe3C片间距减小→界面多，形核多→转变快；(3)合金元素→钴、镍增加奥氏体化速度，铬、钼等降低奥氏体化速度。3.奥氏体晶粒度（1）奥氏体晶粒度—奥氏体晶粒越细，退火后组织细，则钢的强度、塑性、韧性较好。淬火后得到的马氏体也细小，韧性得到改善。某一具体热处理或加工条件下的奥氏体的晶粒度叫实际晶粒度。奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度，此时晶粒细小均匀。通常将钢加热到930±10℃奥氏体化后，保温8小时，设法把奥氏体晶粒保留到室温测得的晶粒度为本质晶粒度。用来衡量钢加热时奥氏体晶粒的长

4、大倾向。g晶粒度为1-4级的是本质粗晶粒钢,5-8级的是本质细晶粒钢。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。    （2）影响奥氏体晶粒度的因素第一，加热温度越高，保温时间越长→晶粒尺寸越大。第二，碳质量分数越大晶粒长大倾向增多。加入合金有利于得到本质细晶粒钢。钢在冷却时的转变处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。冷却的方式有两种，第一是等温冷却，使其在某个温度下恒温转变，第二是连续冷却。1.过冷奥氏体的等温转变过冷奥氏体:当温度在A1以上时，奥氏体是

5、稳定的。在A1以下时，奥氏体处于过冷状态称为过冷奥氏体。过冷奥氏体转变是在临界点以下某个恒温下发生，就称为过冷奥氏体的等温转变。转变在连续冷却的过程中发生，称为过冷奥氏体的连续冷却转变。⑴共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线（TTT或C曲线）如图1所示。                                                                                      图1共析钢的C曲线随过冷度不同，过冷奥氏体将发生珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转

6、变三种类型转变。①高温转变，A1～550℃，过冷奥氏体→珠光体型组织，此温区称为珠光体转变区，珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上，按层间距珠光体组织分为珠光体P、索氏体S和屈氏体T，如图2所示。形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示；形成温度为650-600℃，片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S表示。形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T表示。珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗

7、细之分，因此其界限也是相对的。片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。                                      屈氏体                   索氏体                珠光体                                                      图2      不同温度下的珠光体转变组织珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥氏体的含碳量下

8、降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团。珠光体转变是扩散型转变。珠光体显微组织转变过程见（I3-17）。②中温转变，550℃～MS过冷奥氏体→贝氏体（B），此温度区称为贝氏体转变区。过冷奥氏体在350℃～550℃之间转变产物称为上贝氏体。过冷奥氏体在350℃～MS之间转变产物称为下贝氏体。上贝氏体呈羽毛状，小片渗碳体分布在成排铁素体片之间。上贝氏体显微组织见（I3-18），其形成温度较高，铁素体片较宽，塑性变形抗力较低，且渗碳体分布在铁素体片之间，易引起脆断，强度和韧性都较差