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时间:2018-10-17
《第六章 钢的过冷奥氏体转变图》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、钢的热处理原理与工艺第六章钢的过冷奥氏体转变图●过冷奥氏体等温转变图(IT)IT图也称TTT曲线(Time-Temperature-Transformation),因形状如字母“C”,故称C曲线。主要反映了过冷A等温转变的规律,主要用于研究相变机理、组织形态等。在一般热处理生产中,多为连续冷却,所以难以直接应用,●过冷奥氏体连续转变图(CT)CT图也称CCT图(连续转变图,Continuous-Cooling-Fransformation)能比较接近实际热处理冷却条件,应用更方便有效。1.钢加热到A状态,用不同的介质,A在不同的过冷度下转变的产物(P、B、M或它们的混合组织)
2、的组织与性能有很大差别,导致钢材最终性能的多种多样。2.钢的过冷A转变动力学图是研究某一成分的钢在过冷A转变产物与温度、时间的关系及其变化规律。为什么要研究过冷奥氏体转变图3.奥氏体的冷却条件分两大类:1)平衡冷却条件特征:不考虑时间因素的极其缓慢的冷却。Fe-Fe3C相图就是这样获得的。2)非平衡冷却条件特征:受时间因素的影响在人们的生产实践中,更多遇到的是非平衡冷却条件的相变,掌握过冷A的非平衡冷却条件下的转变规律,对热处理生产指导意义更直接。●本章主要介绍过冷A等温转变图和连续冷却转变图及其内在联系。这两种动力学图是制定热处理工艺、选择钢材和预测热处理后零件性能的重要理
3、论依据之一。一.IT图的建立●常用的方法有:①金相硬度法②膨胀法③磁性法④电阻法●金相硬度法:是最基本直观和精确的方法,也是常用方法之一。它是将一组试样(φ10~15mm,厚度1.5mm左右,数量5~10个)加热奥氏体化→迅速冷却到各个不同的等温温度(置于导热性好的熔融金属或盐溶炉)→在每个温度保温(停留)不同时间后淬火(淬入盐水中)→在500倍金相显微镜下观察其分解产物和转变量,当分解产物出现1~2%时,所对应的保温就认为在该保温温度的转变开始时间。当分解产物达98%时间为转变终了时间。图1共析碳钢IT曲线测试示意图图1共析碳钢IT图二、过冷A等温转变图的基本形式1.结构:
4、1)A1是临界点;2)转变开始线左方是过冷A区;3)转变结束线右方是转变结束区(P或B);4)两线之间是转变过渡区:A→P转变的A+P区;A→B转变的A+B区。5)水平线Ms为马氏体转变开始温度,其下方为马氏体转变区。这是一幅比较简单的过冷A等温转变图。2.特点:1)过冷A在不同温度(T)的等温分解时都有一个孕育期t,孕育期随等温温度T的改变而改变。●在鼻尖上部:孕育期随T↑而延长;●在鼻尖下部:孕育期随T↓而延长;●在鼻尖处:孕育期最短,此时A最不稳定,是转变速度的极大值。这是由于随着过冷度的增大,相变化学自由能差增大,而铁、C原子的扩散却依过冷度的增大而减小,这一对矛盾因
5、素综合影响的结果:●鼻尖以上:自由能△G起主要作用,相变受△G大小的制约●鼻尖以下:矛盾的主要方面是Fe、C原子扩散,即相变受Fe、C原子扩散速度的制约。2)过冷A在不同温度范围内的转变产物各不相同从图6-1可见有三个相变区域:P相变区、B相变区和M相变区。以T8钢为例,同温度的转变产物如图2所示:图2T8钢过冷奥氏体等温转变图①P转变区域(高温转变)从A1~550℃范围内,A等温分解为片状F+片状Fe3C的机械混合物,成为片状组织。但随着T↓,片状越细,按片层的粗细分别珠光体型组织划分为三类:珠光体(P)、索氏体(S)、屈氏体(T)对T8而言,对应温度的相变组织和性能:A1
6、~650℃:A→P硬度HRC32~11650~600℃:A→S硬度HRC32~38(属Fe、C原子的扩散型转变)600~550℃:A→T硬度HRC32~40②贝氏体转变区域(中温转变)温度范围:C曲线鼻尖温度~Ms。B是过饱和C的铁素体和渗碳体非片层状的混合物。其形态、性能及形成过程都和P不同。对T8而言:B上形成温度T:550~350℃硬度HRC60~45B下形成温度T:350~240℃硬度HRC45~55③马氏体转变区域(低温转变)。温度范围:Ms~Mf对T8而言:M转变区域约在240~-50℃。随着T↓,M%量↑,但即使T=Mz,也不是所有A全部转变M,总有一部分保留在
7、钢中,称残余奥氏体A′。三.影响过冷A等温转变图形状的因素①临界点位置不同;②P、B转变的C曲线位置不同;③Ms不同。这些的主要影响因素有合金元素的影响、A晶粒尺寸的影响。(一)合金元素的影响1.碳的影响●亚共析碳钢:C%↑,C曲线向右移;●过共析C钢:C%↑,C曲线向左移;●共析钢:使过冷A最稳定,即其C曲线处于最右的位置。2.除Co以外,所有溶入A后的合金元素都增大A稳定性,使C曲线右移。如未溶入奥氏体,则出于存在未熔的碳化物或夹杂物,往往会起非自发晶核作用,从而促进过冷奥氏体的转变,使C线左移。●
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