第2章 钢的加热转变.ppt

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1、1固态材料在温度和压力改变时，其内部组织和结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的转变，这种转变叫固态相变。固态相变上一页下一页2①结构同素异构转变、多型性转变、马氏体转变等只有结构上的变化；②成分调幅分解只有成分上的变化；③有序化程度有序化转变只有有序化程度的变化；共析转变、贝氏体转变、脱溶沉淀等则兼有结构和成分的变化。类型3界面结构共格→界面能小，弹性应变能大半共格→介于之间非共格→界面能大，弹性应变能小新相形核均匀形核→在母相基体中无择优任意形核非均匀形核→依附于母相中的缺陷择优形核(如空位、位错、晶界等）晶核长大半共格界面迁移(无扩散型)非共格界面迁移(扩散型)

2、切变长大(协同长大)界面位错运动非协同长大台阶长大第2章钢的加热转变2.1奥氏体的形成2.2奥氏体形成机理2.3奥氏体形成动力学2.4奥氏体晶粒的长大及其控制4回主页第二章钢的加热转变钢件在热处理、热加工等循环过程中，其加热温度高于临界点以上时将得到奥氏体组织，而奥氏体晶粒大小、亚结构、成分、均匀性以及是否存在其它相、夹杂物等直接影响钢的最终性能。62.1奥氏体的形成上一页下一页2.1.1奥氏体的组织结构和性能奥氏体是C原子溶入γ-Fe中构成的固溶体。奥氏体组织奥氏体晶粒一般为等轴状多边形，在晶粒内有孪晶。转变刚结束时，晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形，保温后晶粒长大，晶粒边

3、界趋向平直化。7图2.11Cr18Ni9Ti钢室温的奥氏体组织8奥氏体晶体结构奥氏体为面心立方结构，碳原子位于晶胞八面体的中心或棱边的中点。图2.2奥氏体晶胞及碳原子的可能位置上一页下一页9奥氏体的性能奥氏体是最密排的点阵结构，致密度高↓质量体积最小奥氏体的点阵滑移系多↓塑性好，屈服强度低，易于加工变形上一页下一页10奥氏体具有顺磁性↓奥氏体钢可作为无磁性钢奥氏体线膨胀系数最大↓奥氏体钢制造热膨胀灵敏的仪表元件奥氏体导热性最差，奥氏体钢加热时，热透慢，加热速度应慢一些。上一页下一页112.1.2奥氏体的形成条件驱动力自由能差ΔGV即为P→A转变的驱动力。转变必须远离平衡态，即存

4、在过热度ΔT。图2.3珠光体和奥氏体自由能与温度的关系上一页下一页12加热和冷却时的临界点加热：A1－Ac1A3－Ac3Acm－Accm冷却：A1－Ar1A3－Ar3Acm－Arcm图2.4加热和冷却速度为0.125℃/min时相变点的变动132.2奥氏体形成机理珠光体马氏体奥氏体2.2.1珠光体类组织向奥氏体的转变奥氏体的形核奥氏体优先形核的位置α/Fe3C界面或珠光体团界面上一页下一页14α/Fe3C界面形核原因1）易于获得所需的浓度起伏。2）易于获得所需的结构起伏。在两相界面处，原子排列不规则，铁原子有可能通过短程扩散，由母相点阵向新相点阵转移，满足形核所需的结构。3）易于

5、获得所需的能量起伏。新相形核时可消除部分晶体缺陷，使系统的自由能降低，产生的应变能也易于借助相界(晶界)流变而释放。上一页下一页15图2.5共析钢奥氏体晶核长大(a)T1温度下各相中C的浓度(b)相界面的推移奥氏体晶核长大奥氏体的长大过程是γ/α和γ/Fe3C两个相界面向原来的铁素体和渗碳体中推移的过程。1617奥氏体中的碳浓度差是相界面推移的驱动力，相界面推移的结果是Fe3C不断溶解，α相逐渐转变为γ相。剩余碳化物溶解奥氏体长大过程中，由于Cγ/Fe3C>>Cγ/α，因此长大中的奥氏体溶解铁素体的速度始终大于溶解渗碳体的速度，故在共析钢中总是铁素体先消失，剩有残余渗碳体。上一页

6、下一页18奥氏体成分均匀化奥氏体的形成过程分为四个阶段：奥氏体形核奥氏体晶核向α及Fe3C两个方向长大剩余碳化物溶解奥氏体均匀化上一页下一页残留Fe3C全部溶解后，碳在奥氏体中的分布仍不均匀。继续加热或保温，使碳原子充分扩散，整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。19亚共析钢F＋PAc1以上A＋FAc3以上A过共析钢P＋Fe3CAc1以上Fe3C＋AAccm以上A上一页下一页►202.2.2马氏体向奥氏体的转变马氏体在Ac1以上时，会同时形成针状和球状两种形状的奥氏体。形成球状奥氏体是其主流，针状奥氏体只是在奥氏体化初始阶段的一种过渡性组织形态。针状奥氏体在继续保温或升温过程中发生变化：

7、(a)通过再结晶变成球状奥氏体；上一页下一页21(b)通过一种合并长大的机理变成大晶粒奥氏体，这种大晶粒往往会与原奥氏体晶粒重合，即产生所谓“遗传”现象(指钢加热后得到的奥氏体晶粒就是前一次奥氏体化时所得到的晶粒)。球状奥氏体的形成规律，与珠光体向奥氏体的转变类似。上一页下一页222.3奥氏体形成动力学研究奥氏体的转变量与温度和时间的关系。2.3.1奥氏体等温形成动力学1.奥氏体等温形成动力学曲线的建立将若干小试样迅速加热到AC1以上的不同温度，保温不同时间后，迅速淬火；用金相法