材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件第四章珠光体转变.ppt

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1、第四章珠光体转变4.1、钢的冷却转变概述4.2、珠光体的组织和性能4.3、珠光体转变机理4.4、珠光体转变动力学4.5、珠光体转变影响因素4.6、钢中碳化物的相间析出热加保温时间温度连续冷却等温冷却钢在热处理时的冷却方式临界温度4.1、钢的冷却转变概述4.1、钢的冷却转变概述一、过冷奥氏体等温转变图(TTT/IT图）A1550℃温度时间(s)8006004002000104103102100230℃727℃-50℃过冷奥氏体——处于临界温度之下暂时存在的奥氏体。稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温

2、转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfM+AR共析碳钢C曲线分析二、过冷奥氏体连续冷却转变图（CT图）Vk时间(lgτ)温度℃A1PfPsA→PKMsMf水冷油冷Vk1炉冷空冷4.1、钢的冷却转变概述转变中止线4.2珠光体的组织和性能一.珠光体的组织形态层片状、粒状、其他共析成分的奥氏体冷却到A1以下时，将分解为铁素体与渗碳体

3、的混合物，称为珠光体。珠光体团：片状珠光体的片层位向大致相同的区域称为珠光体团，在一个奥氏体晶粒内，可有几个珠光体团。4.2珠光体的组织和性能二.珠光体的层间距层间距的影响因素：过冷度。△T↗、S↘。SFFe3CC-----常数（8.02×103nm·K）△T——过冷度4.2珠光体的组织和性能二.珠光体的层间距SFFe3C150—450nm珠光体80----150nm索氏体30----80nm屈氏体根据珠光体片间距大小分为：本质一样光镜下形貌电镜下形貌珠光体光镜形貌电镜形貌索氏体光镜形貌电镜形貌屈氏体珠光体的存在：钢的退火或正火组织中0.4C-10Cr钢转变

4、10min后的组织，图中碳化物为Cr23C6特殊碳化物与F组成的珠光体纤维状碳化物与F的聚合体0.2C-4Mo钢在650℃转变后的组织a）转变20min，b）转变2h相间沉淀物与F的聚合体0.5C-0.75V钢的显微组织a）680℃等温10mb）725℃等温5min1、片状珠光体屈服强度:σs=139+46.4S-1断裂强度:σf=436.5+98.1S-14.2珠光体的组织和性能三.珠光体的力学性能片间距↘，强度和硬度↗，同时塑性和韧性有所改善2、球状珠光体性能取决于：（1）F晶粒大小（基体）（2）Fe3C大小、数量，分布。Fe3C细小，分布均匀，则强度、

5、硬度较高，韧性也↗。与同成分片状P相比：强度硬度稍低，塑韧性较高4.3珠光体转变机理一.片状珠光体的转变机理形核＋长大因为是两相混合物，因此有一个领先相的问题。1、领先相与化学成分有关亚共析钢：F过共析钢：Fe3C共析钢：两者均可，一般认为是Fe3CA中存在未溶渗碳体时，促进P转变。2、形成机理（以共析钢为例）相转变：A→F+Fe3C成分变化：0.77%0.021%6.67%结构变化:fccbcc复杂正交形核：在A晶界和缺陷密集区，形成薄片状Fe3C晶核。长大：扩散进行长大方式：纵向长大，沿着珠光体片长轴方向长大；横向长大，沿着珠光体片垂直方向长大依靠C的扩

6、散界面过程，依靠Fe的自扩散3、片状珠光体长大碳的扩散机制CA/F：F/A界面上A一侧的碳浓度CA/Fe3c：Fe3C/A界面上A一侧的碳浓度CA：原A中的碳浓度CF/A：F/A界面上F一侧的碳浓度CF/Fe3c：F/Fe3C界面上F一侧的碳浓度CFe3c：Fe3C的碳浓度为6.69%CA/FFe3CFA1CACA/FTCFe3cF△TACA/Fe3cCF/ACF/Fe3cACA/Fe3C<由于各相间的浓度差，造成了如下扩散：（a）界面扩散在t1温度时，奥氏体中CA/F>CA/Fe3C，造成碳从A/F界面扩散到A/Fe3C界面，这便破坏了界面平衡，使CA/F

7、↘,CA/Fe3C↗，进而导致F长大(使CA/F↗)，Fe3C长大(使CA/Fe3C↘)。（b）由远离P区扩散因为CA/F>CA>CA/Fe3C，F前沿的碳将向远处扩散，而远处的碳(浓度为CA)将扩散至Fe3C前，使F、Fe3C长大。（c）铁素体中C的扩散如图，因为CF/A>CF/Fe3C，这就造成F内部的碳的扩散，使F前沿碳浓度下降，有利于F长大，Fe3C长大。4、铁原子的自扩散珠光体转变时，晶体点阵的改组是通过铁原子自扩散完成的。综上所述，珠光体转变时珠光体团的形成是铁素体与渗碳体横向沿奥氏体晶界或沿已形成的珠光体团界交替形核、纵向长大的结果。珠光体转变

8、过程4.3珠光体转变机理二.粒状珠光体的形成机制由片