《钢的加热转变》ppt课件

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1、引言一、何谓热处理？热处理工艺一般由加热、保温和冷却三个阶段组成，其目的是为了改变金属或合金的内部组织结构，使材料满足使用性能的要求。最终热处理预备热处理加热保温0时间/min温度/℃冷却二、热处理的条件？1、有固态相变发生的金属或合金2、加热时溶解度有显著变化的合金纯金属：有无同素异构转变，如Al、Cu等金属不能热处理强化只能形变强化。合金：根据合金相图判断，有无固体相变或溶解度变化。Note：不包括低温的去应力退火等例如为什么钢可以进行热处理？1、α→γ固态相变可以发生相变重结晶过程。2、C（碳）溶解度发生显著变化可以固溶强化。钢的热处理第一步？奥氏体晶粒大小、形

2、状、空间取向、亚结构，奥氏体化学成分以及均匀性直接影响转变过程、转变产物、材料性能如：奥氏体晶粒的长大直接影响材料的力学性能特别是冲击韧性。研究奥氏体相变十分重要！！除回火、少数去应力退火，热处理一般均需要加热到临界温度点以上温度使钢部分或全部形成奥氏体，经过适当的冷却使奥氏体转变为所需要的组织，从而获得所需的性能。钢在加热和冷却时的转变第一部分钢在加热时的转变第二部分钢在冷却时的转变第三部分珠光体转变第四部分马氏体转变第五部分贝氏体转变第一部分钢在加热时的转变---奥氏体（A）的形成A的结构A的性能A的显微组织A的形成条件A的形成机理A的形成动力学A的晶粒长大及控制

3、一、奥氏体的结构1）γ-Fe的面心立方晶格2）碳溶解于γ-Fe面心立方晶格的八面体间隙（有效间隙半径0.053nm,碳原子半径0.077nm）；3）溶碳能力较大：在727℃时溶碳为wt%=0.77，1148℃时wt%=2.11；碳原子在γ-Fe中可能的间隙位置3）C原子在奥氏体中分布是不均匀的，存在浓度起伏；4）合金元素原子（Mn、Si、Cr、Ni等）溶入奥氏体中取代Fe原子的位置，形成置换式固溶体，称合金奥氏体。（1）磁性：奥氏体具有顺磁性。可作为无磁钢，如：奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti、OCr25Ni20等是无磁钢。铁素体、马氏体则具有铁磁性。（2）比容：在钢

4、的各种组织中，奥氏体的比容最小。可利用这一点调整残余奥氏体的量，以达到减少淬火工件体积变大的目的。二、奥氏体的性能（3）膨胀系数：奥氏体的线膨胀系数比铁素体和渗碳体的平均线膨胀系数高出约一倍。故奥氏体钢也可被用来制作要求热膨胀灵敏的仪表元件。（4）导热性：除渗碳体外，奥氏体的导热性最差。因此，为避免热应力引起的工件变形，奥氏体钢不可采用过大的加热速度加热。（5）力学性能：具有高的塑性、低的屈服强度。容易进行塑性变形把钢件加工成形，也由于奥氏体的面心立方点阵是一种最密排的点阵结构，致密度高，其中铁原子的自扩散激活能大，扩散系数小，从而使其热强性好。故奥氏体钢可作为高温用

5、钢。奥氏体高强耐热钢金相组织500X奥氏体合金碳化物其组织形态与原始组织、加热速度、加热转变的程度有关。主要有三种组织状态：组织形态有三种①通常为颗粒状③充分长大后为等轴多边形状②快速加热时可形成针状三、奥氏体的显微组织一般的情况下奥氏体的组织是由多边形的等轴晶粒所组成，在晶粒内部有时可以看到相变孪晶。奥氏体显微组织（晶内有孪晶）1000×四、奥氏体形成的条件1.铁碳平衡相图中奥氏体形成的形成温度它是在极缓慢小于0.125℃/min加热条件下，达到A1（727℃）时，由珠光体（P）转变为奥氏体钢由加热前的组织转变为奥氏体被称为钢的加热转变或奥氏体化过程。奥氏体珠光体贝

6、氏体马氏体室温：钢℃时间A1保温加热冷却无论是退火、正火、淬火、渗碳等，都首先要把钢件加热到奥氏体状态。铁-碳平衡相图2.实际加热（冷却）条件下的临界温度在加热（冷却）速度大于0.125℃/min时，对临界点A1，A3，Acm产生的影响：●加热时的临界温度用脚标C表示：AC1、AC3、ACcm；●冷却时的临界温度用脚标r表示：Ar1、Ar3、Arcm。Ac1----加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度；Ar1----冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度；Ac3----加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；Ar3----冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度；Acc

7、m----加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；Arcm----冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。合金元素对Ac3和Ac1影响的经验公式稳定奥氏体的元素降低Ac3、Ac1，在公式中为负号。稳定铁素体或碳化物的元素提高Ac3、Ac1，在公式中为正号。●珠光体被加热到A1以上而转变为奥氏体驱动力PA转变的驱动力为:自由能差△Gv=Gp-Gr珠光体与奥氏体的自由能均随温度的升高而降低，但是下降的速度不同，相交于某一温度，该交点所对应的温度即A1（727℃）。右图是珠光体、奥氏体的自由能与温度的关系。珠光体（P）和奥氏体（γ）自由能随温度的变化曲线（