钢中的相变复习课程.ppt

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1、钢中的相变§3.1合金元素对相变基本因素的影响影响自由能影响扩散影响活度一、合金元素对新相（α）、母相（γ）自由能的影响ΔFv：自由能差（奥氏体向铁素体转变），表示相变驱动力，差愈小，临界晶核愈难形成，γ相愈稳定。1、降低ΔFv：C、Mn、Cr、Ni2、提高ΔFv：Al、Co3、影响不大：Mo、W相变基本因素包括：热力学——可能性动力学——速度或快慢（即扩散）钢中扩散包括：①、碳在奥氏体和铁素体中的扩散能力②、合金元素在奥氏体和铁素体中的扩散能力③、合金元素对Fe、C扩散的影响二、合金钢中的扩散和碳在铁中的活度1、钢中元素

2、扩散的一般规律置换式原子扩散比间隙原子慢几个数量级在特定温度下，所有原子在铁素体中的扩散速度都比在奥氏体中的快；在所有情况下，对每一种元素，在α－Fe中扩散激活能必低于在γ－Fe中的激活能（扩散能力与激活能呈负幂指关系，即激活能越大，扩散能力越差）2、元素对碳在奥氏体中扩散能力的影响碳化物形成元素:W、Mo、Cr、Mn提高C扩散结合能，降低扩散系数，使碳原子不容易扩散；非碳化物形成元素:Ni、Co、Cu、Al降低C扩散结合能，提高扩散系数，使碳原子容易扩散。特殊元素Si:是非碳化物元素，提高碳的活度，但在奥氏体中剧烈地降低

3、铁原子的活动性，增加铁在固溶体中的结合力，阻碍碳原子的扩散。（1）Cr、Mn、Mo、Ti、Nb等阻碍Fe在奥氏体中的自扩散。这些元素与铁形成固溶体，降低铁原子的活度，使铁原子间结合力增加。（2）碳对Fe在奥氏体中自扩散的影响:存在碳，削弱铁原子间结合力，促进铁原子扩散。3、合金元素对铁在奥氏体中的自扩散影响4、碳在铁中的活度定义：碳在铁固溶体中的活动性，可以衡量C在固溶体中的扩散能力、溶解能力和析出能力ai=riNi（ai：活度；ri：组元的活度系数；Ni：碳在铁中的百分比浓度）相对活度系数：碳在合金与非合金铁中活度系数的

4、比值即fc=aiM/ai=riM/ri※表征合金元素在铁碳合金中对碳活度的影响非碳化物形成元素使fc>1，提高其活动性，增加碳在基体中的活度，使C从固溶体中析出的倾向增加。碳化物形成元素使fc<1，降低其活动性，降低碳在基体中的活度，使C难于从固溶体中析出。钢加热过程中相变是什么？涉及哪些具体转变？§3.2合金元素对钢加热转变的影响奥氏体形成过程奥氏体的形成奥氏体的长大渗碳体的溶解钢加热奥氏体化时有两种相互竞争的相变机制：晶体学有序机制和无序机制。无序机制形成奥氏体时，α→γ转变伴随着重结晶，即γ新晶粒的形成对原始α相来说

5、，改变了大小和方向；有序机制：不伴随重结晶，以相变切变的方式进行，γ晶粒保持原来α相晶粒的形状和大小一、合金元素对奥氏体形成的相变机制的影响决定晶体相变转变机制的主要因素是：原始组织的类型以及他们之间精确的晶体学有序性。原始无序的组织只能以无序转变机制进行相变；原始有序组织（马氏体、贝氏体和魏氏组织铁素体）有两种转变机制：有序转变机制和无序转变机制。到底以那种相变机制进行转变，取决于合金化程度和加热速度。合金化程度越高，加热速度越快，越易出现有序转变或组织遗传。见图3－6消除组织遗传的方法：最终的快速加热淬火之前进行回火处

6、理。组织遗传：对粗晶有序组织加热高于AC3，可能导致形成的奥氏体晶粒与钢的原始晶粒具有相同的形状、大小和取向合金化与加热速度对出现组织遗传的影响如下：二、合金元素对A形成速度的影响合金元素的加入，改变了钢A形成温度A1，A3和Acm及相变点的位置，从而影响了A形成速度；A的形成速度取决于奥氏体的形核和长大，这都和C的扩散有关，合金元素的加入改变了碳的扩散速度，所以影响了A的形成速度.(1)Co,Ni提高C的扩散，增大A形成速度；(2)Si,Al,Mn影响不大；(3)碳化物形成元素Cr，Mo，W，Ti，V等阻碍碳的扩散，阻碍

7、A形成三、合金元素对碳化物溶解的影响1、与碳钢相比，合金钢中碳化物溶解的特点：1）奥氏体化时间：合金元素扩散速度较C的扩散速度慢的多，只是碳扩散的千分之几或万分之几。合金钢中，当F全部转变为A后，还有相当一部分碳化物被保留下来，为了增强A的合金化程度，充分发挥合金元素的作用，应使残余碳化物充分溶解到A中。所以合金钢奥氏体化时间较长。这就是合金钢在生产中加热保温时间较长的原因。2）奥氏体化温度：由于合金元素的作用造成的扩散困难和合金碳化物的稳定性高，要使残余碳化物分解并溶于A中，需要提高加热温度。如：高速钢的淬火温度1250

8、~1280℃，而共析温度只有820℃，就是希望碳化物充分溶解。2、碳化物（氮化物）的溶解规律①随温度的上升，碳化物、氮化物的溶解度上升；②最稳定的碳化物，溶解度最低；③Cr、Mo、V的碳化物具有最大的溶解度。是潜在的最有用的合金碳化物；④奥氏体中先溶解的较弱碳化物或氮化物形成元素将促进强碳化物或氮化物的