珠光体转变与钢的退火和正火.ppt

《珠光体转变与钢的退火和正火.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三章珠光体转变与钢的退火和正火1.热处理的定义:热处理是将材料通过特定的加热和冷却方法获得所需的组织和性能的工艺过程。时间温度临界温度热加保温冷却概述珠光体转变是过冷奥氏体在临界温度A1以下比较高的温度范围内进行的转变；共析碳钢约在A1~500℃温度之间发生，又称高温转变。珠光体转变是单相奥氏体分解为铁素体和渗碳体两个新相的机械混合物的相变过程，因此珠光体转变必然发生碳的重新分布和铁的晶格改组。由于相变在较高的温度下进行，铁、碳原子都能进行扩散，所以珠光体转变是典型的扩散型相变。γ→α+Fe3C碳含量C%0.770.02186.69晶格类型面心立方体心立方复杂斜方铁素体和渗碳体组成

2、的层片状机械混合物，铁素体为体心立方，硬度低而塑性高；渗碳体为正交晶系，质硬而脆，两者合理的匹配，可得到良好的综合力学性能，是钢中的重要相变。作为淬火的预先热处理，也可作为机加工的中间热处理，消除因前一道工序造成的加工硬化，便于下道工序的切削加工，为淬火作好组织上的准备；作为最终热处理，获得一定形态的珠光体，使结构件具有良好的综合力学性能；对于要求高硬度、高强度的构件，则希望获得马氏体，为避免因工艺不当使组织中出现珠光体，则必须研究珠光体的形成动力学。一、珠光体的类型珠光体是过冷奥氏体在A1以下的共析转变产物，是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。通常根据渗碳体的形态不同，把珠光体分为：

3、片状珠光体；球状珠光体；针状珠光体其中片状和粒状珠光体是两种常见的珠光体组织。材料名称：共析钢。浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液。处理情况：820℃加热保温后缓冷。组织说明：片状珠光体（铁素体与渗碳体成层片状相间排列）。片状珠光体珠光体团：珠光体长大初期所形成的球团状，分辨率不高时为黑色球状物；珠光体领域：在每一个珠光体团中片层排列方向大致相同的区域。材料名称：共析钢。浸蚀剂：4％硝酸酒精溶液。处理情况：780℃加热保温后，再在680℃保温后缓冷。组织说明：球状珠光体（渗碳体颗粒分布于铁素体基体上）。球状珠光体通常所说的珠光体是指在光学显微镜下能清楚分辨出片层状态的一类珠光体，而当片间距离小

4、到一定程度后，光学显微镜就分辨不出片层的状态了。根据片间距离的大小，通常把珠光体分为普通珠光体、索氏体和屈氏体片状珠光体分类（１）珠光体（P）:片间距约为450～150nm，形成于A1～650℃温度范围内。在光学显微镜下可清晰分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态；（２）索氏体(S):片间距约为150～80nm，形成于650～600℃温度范围内。只有在800倍以上光学显微镜下观察才能分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态；（３）屈氏体(T):片间距约为80～30nm，形成于600～550℃温度范围内。在光学显微镜下已很难分辨出铁素体和渗碳体片层状组织形态；珠光体组织特征图(a)珠光体(b)索

5、氏体(c)屈氏体珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别，都是出铁素体和渗碳体片层相间组织，其形成温度也无严格界线，只是其片层厚薄和片间距不同。Marder提出珠光体片间距与过冷度（△T）的关系如下：S0=C/△T或S0∝1/△T其中:C=8.02×103(nm·K)；S0：珠光体的片间距(nm)；珠光体片间距的经验公式：S0=（8.02/△T）×103nm------△T：过冷度，即珠光体转变温度与临界点A1之差。-------T↓，△T↑，S0↓，与A晶粒大小无关。珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。当珠光体的形成温度下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距

6、必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔGV不变，△GS增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。可见，S与ΔT必然存在一定的定量关系。二、珠光体的力学性能1.片状珠光体：由于铁素体的塑性变形受到阻碍，位错的移动限于渗碳片之间的铁素体中进行，增加了变形抗力，使强度得到提高。渗碳体片越薄，抵抗塑性变形的能力越强，其硬度越高；厚的渗碳体不易变形，薄片渗碳体却可以承受部分变形，故强度升高的同时，塑性也有所提高。奥氏体晶界上珠光体团示意图奥氏体的晶粒尺寸主要影响珠光体团的

7、大小，A晶粒越小,P团越细小。珠光体团和领域的大小对珠光体的机械性能没有明显的影响，有决定影响的是珠光体的片层间距S.球状珠光体中的渗碳体为球状，其阻碍铁素体变形的能力大为下降，比起片状珠光体，它具有较低的强度以及较高的塑性。2.球状珠光体珠光体团尺寸的减小，由Hall-Petch公式σS=σi+Kd-1/2知，强度将有所提高；晶粒的细小，使参与滑移的晶粒数增多，虽然每一晶粒的变形量减少，但总变形量增加，从而塑性亦有所提高。共析钢和过共析钢一般都要进行球化