金属加热冷却时的相变转换.ppt

《金属加热冷却时的相变转换.ppt》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、第三章加热金属冷却时的转变加热金属冷却时的转变包括1.珠光体相变2.马氏体相变3.贝氏体相变1.珠光体相变1.1珠光体及其形成机理1.1.1研究珠光体型相变的意义铁素体和渗碳体组成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。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用得更为广泛的则是作为淬火的预先热处理，为淬火作好组织上的准备对于要求高硬度、高强度的构件，则希望获得马氏体

2、，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1.1.2珠光体的类型片状珠光体：其F、Fe3C呈层状分布片状珠光体(P)150～450nm光镜可分辨索氏体(S)80～150nm高倍屈氏体(T)30～80nm光镜下不能分辨形成温度P650～Ar1S600～650（共析碳钢）T550～600球状珠光体Fe3C呈颗粒状分布材料名称：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。粒状珠光体Fe3C呈颗粒状分布于铁素体基体片状珠光体：片层方向大致相同的珠光体称为珠光体团（或领域），在一个

3、奥氏体晶粒内可以形成3～5个珠光体团。球状珠光体：珠光体中的渗碳体呈球状分布，其渗碳体的大小、形态及分布，对最终热处理后的性能具有直接的影响，是球化退火验收的重要指标。1.1.3珠光体的片层间距SS与ΔT成反比：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

4、的定量关系。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大小，A晶粒越小P团越细小。1.1.4珠光体的力学性能片状珠光体：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。球状珠光体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。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

5、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。1.1.5珠光体的形成机理珠光体相变是扩散型相变、属形核长大型1.1.5.1相变的热力学条件F0.0218+Fe3C母相奥氏体成分均匀时，往往优先在原奥氏体相界面上形核，而当母相成分不均匀时，则可能在晶粒内的亚晶界或缺陷处形核。1.1.5.2片状珠光体的形成机理珠光体形成时的领先相α相或Fe3C相，从热力学上讲，均可成为领先相。由于形成领先相的驱动力较小，所以起始相往往与母相保持共格关系：{111}γ//{110}α//{011}Fe3C<110>γ//<111>α//<

6、010>Fe3C从成分上讲，由于钢的含碳量较低产生低碳区更为有利，即有利于α为领先相从结构上讲，在较高温度，特别在高碳钢中，往往出现先共析Fe3C相，或存在未溶Fe3C微粒一般认为过共析钢的领先相为Fe3C，而亚共析钢的为F，共析钢的并不排除F的可能性。珠光体的形核：依靠C原子的扩散，满足相变对成分的要求铁原子的自扩散，则完成点阵的改组。生长的过程则是一个“互相促发，依次形核，逐渐伸展”的过程。若在奥氏体晶界上形成了一片渗碳体（领先相为片状，主要是由于片状的应变能较低，片状在形核过程中的相变阻力小）同时向纵横方向生长由于横向生长，使周围碳原子在向渗碳体聚集的同时，产生贫碳

7、区，当其C%下降到该温度下Cα/Fe3C浓度时，铁素体即在Fe3C/γ相界面上形核并长成片状；随着F的横向生长，又促使渗碳体片的形核并生长如此不断形核生长，从而形成铁素体、渗碳体相相同的片层。片状可以大面积获得碳原子，同时使扩散距离短，有利于扩散。珠光体的纵向生长形成γ/α，γ/Fe3C相界面后，在γ的相界面上产生浓度差Cγ/α-Cγ/Fe3C，从而引起碳原子由α前沿向Fe3C前沿扩散，扩散的结果破坏了相界面C浓度的平衡，为了恢复碳浓度的平衡，在γ／α相界面上形成α，γ／Fe3C相界面上形成Fe3C。珠光体的横向生长：由于其两