CH4钢的过冷奥氏体转变及热处理PPT(10级)讲义.ppt

第四章 钢的过冷奥氏体转变及热处理 本章主要内容 过冷奥氏体转变类型 过冷奥氏体等温转变 过冷奥氏体连续冷却转变 常规热处理方法 热处理常用设备* 本章基本要求 1.过冷A冷却方式、过冷奥氏体转变动力学图类型。 2. 过冷A等温转变动力学图、 1)共析钢的过冷奥氏体等温转变曲图分析，过冷A发生种转变； 2)非共析钢的过冷A等温转变动力学图与共析钢的过冷A等温转变动力学图的异同，合金钢的过冷A等温转变图类型；3)影响过冷A等温转变动力学图形状的因素；4)过冷A等温转变动力学图的测定（金相法硬度法）。 3. 过冷A连续冷却转变图 1)共析钢CCT图分析：线、区，不同的冷却速度下A发生的转变，临界冷却速度；2)非共析钢CCT图与非共析钢CCT图的异同；3)金相硬度法测定过冷A连续转变动力学图原理和方法；4）过冷奥氏体连续转变动力学图的应用。 概述 热处理是使固态金属通过加热、保温、冷却工序改变其内部组织结构，以获得预期性能的工艺过程。热处理通常包括加热、保温和冷却三个步骤，其中冷却往往是最关键的步骤。 正确地进行热处理，可以成倍、以至数十倍地提高零件的使用寿命。 热处理能改变工件性能的根本原因是在热处理过程中金属的内部组织结构发生了变化。钢件加热到临界点(A1或A3)以上形成奥氏体。奥氏体冷却到临界点以下的奥氏体，是非稳定组织，称为过冷奥氏体。 过冷奥氏体在不同的冷却条件下，可以通过不同的转变机制进行转变，最终可能转变为珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织，从而导致钢件具有不同的性能。 冷却条件分为两大类：一是平衡冷却条件或接近于平衡冷却条件，特征是不考虑时间因素，或者说时间无限长，Fe-Fe3C相图就是在这种条件下获得的。二是非平衡冷却条件，它受时间因素影响。 相变动力学是研究新相形成量与时间、温度关系的学科。 钢的过冷奥氏体转变动力学图就是研究某一成分的钢的过冷奥氏体转变产物与温度、时间的关系及其变化规律。掌握过冷奥氏体的非平衡冷却条件下的转变规律，对热处理生产具有直接的指导意义。 4.1 过冷奥氏体转变类型 奥氏体在临界点以下是不稳定组织。当奥氏体被过冷到临界点以下时，将转变为较稳定的组织。 如果冷却速度极慢，则转变可以按Fe-Fe3C状态图进行，即首先沿GS及ES线析出先共析铁素体或先共析渗碳体。最后具有共析成分的奥氏体将分解为铁素体与渗碳体。 但在实际热处理中采用的冷速均较大。由于冷速大，先共析相来不及沿GSE线析出，共析成分的奥氏体也来不及在略低于A1的温度分解完毕，故奥氏体有可能被过冷到较低的温度，在较大的过冷度下发生转变。 随着过冷度的增大，转变温度的降低，转变驱动力增大，铁原子与碳原子的活动能力下降，过冷奥氏体的转变机制不同。 过冷奥氏体的转变分为三大类：铁原子与碳原子均能充分扩散的高温转变，即珠光体转变；铁原子已难以扩散而碳原子尚能扩散的中温转变，即贝氏体转变；以及铁原子与碳原子均已不能扩散的低温转变，即马氏体转变。 4.1.1 珠光体转变 珠光体类(P)转变是过冷奥氏体在临界温度A1以下比较高的温度范围内进行的转变，又称高温转变。产物为珠光体，是由铁素体和渗碳体两相的机械混合物，其组成相通常呈片层状 。铁素体和渗碳体两相的含碳量、晶体结构相差悬殊且与奥氏体截然不同，转变时必然发生C的扩散和晶格的改组，因此珠光体转变是典型的扩散型相变。 珠光体是含碳量0.77％的铁碳合金发生共析转变的产物，是有铁素体和渗碳体组成的机械混合物(α+Fe3C)，根据渗碳体形态不同，常见的珠光体分为片状P和粒状P ，前者渗碳体呈片状，后者渗碳体呈粒状。粒状P是片状P球化 形成的，如球化退火、淬火＋高温回火。 片状珠光体的力学性能主要取决片间距和珠光体团的直径，珠光体中铁素体片的亚晶粒尺寸。随片间距和珠光体团的直径减小，塑变能力、硬度、强度和塑性提高。 粒状珠光体的力学性能主要取决于Fe3C颗粒大小、形态、数量、分布。 Fe3C颗粒越小，分散越均匀，硬度和强度提高。碳化物越接近等轴状，分布越均匀，塑韧性越好 在成分相同的情况下粒状珠光体的硬度、强度比片状珠光体的低，但塑性和韧性好；粒状珠光体具有良好的综合力学性能。 4.1.2 贝氏体转变 过冷奥氏体到珠光体和马氏体转变之间的中温转变，称为贝氏体转变。转变产物称为贝氏体，记为B，是铁素体和碳化物组成的机械混合物。 贝氏体转变兼有珠光体和马氏体转变的特征，又有其独特之处。即贝氏体中的α相形成是无扩