钢在加热时的转变.doc

《钢在加热时的转变.doc》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、钢在冷却时的转变　　冷却是热处理的最后一个工序，也是最关键的工序，它决定了钢热处理后的组织和性能。同一种钢，加热温度和保温时间相同，冷却方法不同，热处理后的性能截然不同。这是因为过冷奥氏体在冷却过程中转变成了不同的产物。那么奥氏体在冷却时转变成什么产物？有什么规律呢？这就是本次课的主要内容。　　碳钢热处理时的冷却速度一般较大，大多都偏离了平衡状态（除退火外），所以热处理后的组织为非平衡组织。碳钢非平衡组织和按铁碳相图结晶得到的平衡组织相比差别很大。所以不能再用铁碳相图加以分析，而应使用C曲线来确定。　　一、共析钢等温转变C曲线　　先介绍几个概念。　　

2、等温冷却和连续冷却；　　过冷奥氏体：处于A1以下热力学不稳定的奥氏体，而奥氏体在A1以上是稳定的，不会发生转变。所以等温转变C曲线讲的就是过冷奥氏体在等温冷却条件下的转变规律。　　（一）、等温C曲线的测定（略）　　（二）、等温C曲线的结构　　坐标轴、线、区的含义；　　孕育期的问题，引出C曲线的“NOSE”，共析钢过冷奥氏体最不稳定的温度是550℃，也就是说其“NOSE”出现在550℃。C曲线的“NOSE”对钢的热处理影响很大，应注意。　　（三）、转变产物　　按照不同的冷却条件，过冷奥氏体在不同的温度范围内等温时将转变成不同的产物。　　1、珠光体类型转

3、变　　在A1--550℃之间等温时，过冷奥氏体转变成珠光体类型组织（即都是由F和Fe3C组成），而且等温温度越低，组织中F和Fe3C的层片间距越小，组织越细，力学性能越高。这些组织分别称为珠光体、索氏体和屈氏体，用符号P、S、T表示。其中S只有在1000倍的显微镜下才能分辨出其层片状形态；而T则只有在更高倍的电子显微镜下才能分辨出其层片状形态。　　这个转变是一个扩散型相变，需要完成铁的晶格改组和碳原子的重新分布。　　2、贝氏体转变　　在550℃--Ms之间等温时，过冷奥氏体发生贝氏体转变。贝氏体是过饱和F和碳化物组成的机械混合物，用符号B表示。在55

4、0℃--350℃之间等温时，过冷奥氏体转变成上贝氏体（B上），呈黑色羽毛状，其中断续的碳化物分布在F片之间，这种上贝氏体力学性能较差，一般不用。在350℃--Ms之间等温时，过冷奥氏体转变成下贝氏体（B下），呈黑色针状或竹叶状，其中颗粒状碳化物分布在F片之上，这种下贝氏体具有较好的力学性能，应用广泛。　　3、马氏体转变　　1）定义　　当等温温度低于Ms线时，过冷奥氏体将转变成马氏体。马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用符号M表示。　　2）形态　　马氏体按形态不同分为板条状马氏体和片状马氏体两种。板条状马氏体又称为低碳马氏体，在显微镜下呈一束束的板

5、条状；片状马氏体又称为高碳马氏体，在显微镜下呈黑色针状，其立体形状为双凸透镜状。介于二者之间的为混合马氏体，如45钢淬火后的马氏体组织。　　3）晶体结构　　由于马氏体中固溶了过饱合的碳，所以其晶体结构由体心立方晶格变体心正方晶格，即高度C比宽度a大，C/a称为正方度，马氏体中的含碳量越多，正方度越大，组织转变应力越大，变形或开裂的危险也就越大。　　另一个要注意的问题是，在钢的相和组织中马氏体的比容最大，而奥氏体的比容最小，所以当奥氏体转变成马氏体时，钢的体积增大。这也是造成应力的主要原因。　　4）性能　　马氏体是钢中最硬的组织，马氏体的硬度主要取决于

6、其中的含碳量，与其它因素关系不大。但当含碳量增大到0.6%时，马氏体的硬度不再继续升高，大约为60-64HRC，如图.　　马氏体的高硬度主要是由于固溶强化造成的，另外还有位错和孪晶的影响，奥氏体向马氏体转变造成的组织细化也是一个因素。　　原来认为马氏体是一个脆性相，但近年的研究发现，低碳板条马氏体有较好的塑性和韧性，因此常用低碳钢直接淬火得到以马氏体代替渗碳淬火。　　高碳马氏体仍然是脆性较大的相。　　5）转变特点　　这里主要注意两个问题。　　首先，马氏体是在一个温度范围（Ms---Mf）内进行的，需要连续冷却，也就是说它不是一个等温转变。　　其次，马

7、氏体转变具有不完全性，最后总有一部分奥氏体残留下来。原因是部分钢的Mf低于室温，所以残余奥氏体的数量与Ms、Mf有关，而Ms、Mf又与钢的成分有关，含碳量和合金元素量越多，Ms、Mf越低，残余奥氏体量越多，如图。　　复习等温C曲线，然后做一个练习。　　转变温度组织名称符号组织特征力学性能　　727-650℃珠光体P较粗低　　650-600℃索氏体S较细较高　　600-550℃屈氏体T极细很高　　550-350℃上贝氏体B上黑色羽毛状劣　　350-230℃下贝氏体B下黑色针状强韧性好　　230℃以下马氏体M板条状或片状硬度高　　将T8钢加热到800℃，

8、充分奥氏体化。问如何冷却才能得到下列组织：P、S、T、B、M；　　二、亚共析钢和过共析钢的等温C曲线　　首先