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时间:2020-07-26
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1、第九章钢的热处理原理§9-1概述§9-2钢在加热时的转变§9-3钢在冷却时的转变§9-4钢在回火时的转变1§9-4钢在回火时的转变加热时的转变(A化过程)冷却时的转变(P、B、M转变)回火时的转变(?、?、?)2回火定义回火:将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度,保温一定时间,使淬火组织转变为稳定的回火组织,然后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。套用热处理定义:加热温度:低于临界点A1保温时间:2h左右冷却方式:适当方式3回火的原因淬火钢的组织主要是M或M+A´(残余A)M或A´在室温下都处于亚稳定状态M或A´趋于向铁素体加渗碳体(碳化物)的稳定状态转化残余奥氏体处于过冷状态马氏体处
2、于含碳过饱和状态4回火目的获得稳定的组织和需要的性能。防止变形或开裂,消除或减少内应力,5回火过程中的组织转变M中碳的偏聚M的分解A´的转变碳化物的转变Fe3C的聚集长大和α相回复、再结晶61.M中碳的偏聚偏聚:从不同的位置集中到某个部位;迁移(扩散)碳的起始位置:淬火M中过饱和的碳原子处于体心立方晶格扁八面体间隙位置(受压)。偏聚条件:温度:80-100℃(低温)碳的偏聚的位置:含碳量:低于0.25%位错线附近:形成“柯氏气团”含碳量:高于0.25%位错线附近:形成“柯氏气团”(少量C)垂至于C轴的(100)面:碳原子偏聚区(大量C)M板条M位错M低碳M片状M孪晶M高碳M72.M的分解分
3、解:由1个相变成2个相M:单相(过饱和的α固溶体)条件温度:高于80℃分解:M→α相+ε–碳化物多余的碳原子与Fe形成化合物:ε–碳化物母相由过饱和状态转变为饱和状态;正方度c/a度减小,直到c/a=1回火马氏体:低碳α相和弥散分布的,并与之保持共格关系的ε–碳化物构成的组织0.2~0.3%C偏聚、有序化、化合形成8正方度c/a的变化曲线分析:回火温度愈高,正方度减小得愈快,所用的分解时间短9含碳量与回火温度、时间的关系分析:温度的影响显著,时间的影响较小温度超过150℃后,在开始的1-2h内,过饱和碳从M中析出很快,之后逐渐减慢(回火时间的依据)10回火M:α固溶体+ε–碳化物与母相之间
4、的关系:密切保持一定的晶体学位向关系具有共格关系(惯习面为{100}M)ε–碳化物:ε–FexC(x=2~3)(亚稳态,过渡相)11M分解的分类(高碳钢,根据回火温度)两相式分解:80-150℃,碳原子扩散能力低,M的分解只能依靠ε–碳化物在M晶体内不断生核、析出,而不能依靠其长大进行。紧靠ε–碳化物周围形成贫碳区,远离ε–碳化物的M仍保持较高的碳浓度,因此组织中除了ε–碳化物外,还有碳浓度不同的两种α相。连续式分解:150-350℃,碳原子扩散能力增强,ε–碳化物能从较远处获得碳原子而长大,最终碳浓度达到基本一致或M的碳浓度连续地降低。12自回火定义:含碳量低于0.2%的板条M在淬火冷
5、却时发生碳原子偏聚到位错线附近的现象。则在100-200℃回火时不形成ε–碳化物。不进行专门的人工加热,而是“自己主动”利用淬火冷却时的预热,进行的偏聚,因此称其为自回火。(思考其原因?)含碳量较低133.残余A的转变A´存在的原因:M转变的不彻底性导致,钢中含碳量高或者合金元素的含量增多,残余A量也增多。转变特点:残余A转变与过冷A的类似(2)在P和B转变温度区间:存在一个A´的稳定区(3)A´在B形成温度范围回火:B(1)A´在P形成温度范围回火:先共析相、P淬火高碳钢在200-300℃回火时,A´分解为α相ε–FexC组成的混合物,称其为回火M或B下。144.碳化物的转变转变:由亚稳
6、态转变为稳定态条件:温度250~400℃ε–碳化物→χ–碳化物→θ–碳化物ε–FexC(x=2~3)→Fe5C2→Fe3C单独形核;离位析出就地形核;原位析出刚形成的碳化物与母相仍保持共格关系,长大到一定程度后,共格关系被破坏,脱离母相而析出。回火屈氏体:针状α相和无共格关系的渗碳体构成的组织转变类型:无共格和晶体学位向关系有共格和晶体学位向关系ε→χ→θχ→θ15淬火高碳钢回火时碳化物转变温度和时间的关系回火屈氏体:针状α相和无共格关系的渗碳体构成的组织回火马氏体:低碳α相和与之保持共格关系的ε–碳化物构成的组织θεχ+θ165.渗碳体的聚集长大和α相的再结晶渗碳体的聚集长大温度高于40
7、0℃后,渗碳体的聚集长大温度高于500℃后,渗碳体球化温度高于600℃后,粒状渗碳体迅速聚集粗化α相的回复与再结晶M不呈等轴状,切变方式形成位错密度很高,因此与冷塑性变形金属相似,在回火过程中发生回复和再结晶。(400~600℃:回复;超过600℃再结晶)思考:淬火钢中的内应力哪些过程中逐渐消失?回火索氏体:淬火钢在500-650℃回火得到的多边形F和粗粒状渗碳体构成组织。17回火马氏体组织图9-68(针状)图9-69(
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