热处理钢的加热转变课件.ppt

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1、第二章钢的加热转变任何热处理均以加热为其第一步。对于钢的大多数热处理工艺，奥氏体的形成及奥氏体晶粒的大小对随后冷却时奥氏体的转变特点和转变产物的组织与性能都有显著影响。本章将讨论钢在加热时的转变。§2-1奥氏体的形成§2-2奥氏体形成的机理、§2-3奥氏体形成的动力学§2-4奥氏体晶粒的长大及其控制一、研究奥氏体晶粒长大的必要性二、晶粒度的概念三、奥氏体晶粒长大的特点四、影响奥氏体晶粒长大的因素五、奥氏体晶粒大小的控制及其在生产中的应用六、粗大奥氏体晶粒的遗传及其阻断§2-3奥氏体形成的动力学本节主要讨论奥氏体的转变量与温度和时间的关系一、奥氏体等温形成动力学二、连续加热时奥氏体形成动

2、力学三、奥氏体形成动力学的理论处理四、影响奥氏体形成速度的因素一、珠光体类组织向奥氏体的转变二、马氏体向奥氏体的转变§2-2奥氏体形成的机理一、奥氏体的性能二、奥氏体形成的条件奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，奥氏体具有面心立方结构碳在γ-Fe中的最大固溶度只有2.11%（重量）。奥氏体具有高的塑性和低的屈服强度。奥氏体的比容在钢中可能出现的各种组织中为最小，这样，在奥氏体形成或由奥氏体转变成其它组织时，都会产生体积变化。奥氏体的线膨胀系数也比其它组织大,具有顺磁性。在铁碳合金中，奥氏体只在A1温度以上才稳定，因此只有用高温显微镜才能观察到它那等轴状的、并带有以﹛111﹜面为孪生面的

3、孪晶晶粒组织（图2-1）。一、奥氏体的性能查找§2-1奥氏体的形成一、奥氏体的性能二、奥氏体形成的条件比容例如：在共析钢中的各种组织的比容为奥氏体比容1.2399×10-4m3/kg铁素体比容1.2708×10-4m3/kg马氏体比容1.2915×10-4m3/kg二、奥氏体形成的条件在极缓慢加热时珠光体向奥氏体的转变是在PSK线即A1温度开始的;(演示)先共析铁素体向奥氏体的转变：开始于A1;结束于A3.(演示)先共析渗碳体向奥氏体的转变:开始于A1;结束于Acm.(演示)如加热速度提高,上述转变是在过热情况下发生,即实际温度分别高于A1、A3、Acm。如图所示热力学解释:奥氏体的这

4、一温度条件决定于Fe-Fe3C系中的热力学平衡，如图查找§2-1奥氏体的形成一、奥氏体的性能二、奥氏体形成的条件A3γ+α图2-2Fe–Fe3C相图02.557.51012.51517.52000.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0180017001600150014001300120011001000900800700600500ABNLL+γγAcmEC1148γ+Fe3Cα+Fe3C727ºPSA1K温度C%（原子）C%（重量）查找§2-1奥氏体的形成一、奥氏体的性能二、奥氏体形成的条件GD自由能GA1=727温度（°C）GγGP图2-4珠光体和奥氏体的自由

5、能随温度变化的示意图由图可以看出，GP=Gγ温度就是临界点A1，只有当温度高于A1，即有一定程度的过热时，才存在转变驱动力（ΔG=Gγ–GP<0），是珠光体向奥氏体的转变成为可能。结论：查找§2-1奥氏体的形成一、奥氏体的性能二、奥氏体形成的条件770º（居里点）加热速度和冷却速度为0.125℃/min时，相变点的变动查找§2-1奥氏体的形成一、奥氏体的性能二、奥氏体形成的条件奥氏体的形核奥氏体的长大残留碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化（一）、奥氏体的形核对于球状珠光体，奥氏体优先在与晶界相连的α/Fe3c界面形核。（演示）对于片状珠光体，奥氏体优先在珠光体团的界面上形核。（演示）下一

6、页查找§2-2奥氏体形成的机理2.1.1奥氏体的形核2.1.2奥氏体的长大2.1.3残留碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化2.2马氏体向奥氏体的转变奥氏体在界面形核的原因：在相界面上容易获得形成奥氏体所需的浓度起伏。如图所示从能量上考虑，在相界面形核不仅可以使界面能的增加减小，而且也使应变能的增加减小。上一页系统自由能总变化：ΔG=-ΔGV+ΔGS+ΔGE会因ΔGS、ΔGE减小而减小。图2-7清楚显示了奥氏体优先在珠光体团界面形核情况查找§2-2奥氏体形成的机理2.1.1奥氏体的形核2.1.2奥氏体的长大2.1.3残留碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化2.2马氏体向奥氏体的转变°0.77%

7、C0.68-0.79%0.41-0.89%查找§2-2奥氏体形成的机理2.1.1奥氏体的形核2.1.2奥氏体的长大2.1.3残留碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化2.2马氏体向奥氏体的转变（二）、奥氏体的长大(演示图）对于球化体来说，奥氏体的长大首先将包围渗碳体，把渗碳体和铁素体隔开；然后分别由界面向渗碳体和铁素体推移，实现长大过程。如图对于珠光体来说，在珠光体团交界处形成的核会向基本上垂直于片层和平行于片层的两个方向长大。但平行于片层方向的长大