导图社区 固态相变
固态相变
概论
TTT曲线和CTT曲线
TTT曲线,过冷奥氏体等温转变动力学曲线(C曲线)。端淬法、金相硬度法、膨胀法
凡增加奥氏体稳定性的因素均使C曲线右移,凡扩大奥氏体相区的因素均使C曲线下移; 1、碳的质量分数,亚共析钢碳增加,C曲线右移;过共析钢C曲线左移 2、除Co外,合金元素不同程度推迟珠光体转变,C曲线右移。 3、奥氏体化条件:奥氏体成分不均匀或奥氏体晶粒细小,珠光体C曲线左移。 4、塑性变形:加快奥氏体向珠光体转变
奥氏体
碳溶于八面体间隙,4个阶段:奥氏体形核、长大、剩余碳化物溶解、奥氏体均匀化
影响因素: 1、加热温度和保温时间,均增加,形核率增加更为显著 2、碳的质量分数,碳增多,形核位置多 3、合金元素:强碳化物形成元素降低c的扩散,奥氏体化速度降低 4、原始组织:原始组织越小,界面越多,奥氏体形核位置越多
晶粒度:起始晶粒度(奥氏体形成刚完成)、实际晶粒度(某一条件下)、本质晶粒度(规定的奥氏体化条件下:930保温足够长时间)
珠光体
根据渗碳体的形态,将珠光体分为片状珠光体和粒状珠光体. 片状珠光体,一片铁素体和一片渗碳体。温度降低,珠光体层片间距减小,性能越好。 粒状珠光体,铁素体基体上分布着粒状渗碳体的组织。球化退火得到。
珠光体转变的影响因素: 碳的质量分数,共析钢转变最慢 合金元素:除Co外合金元素使钢C曲线右移,珠光体转变的孕育期变长,推迟珠光体转变。 原始组织:奥氏体未溶解碳化物多,均匀化程度低,有利于转变 加热温度和保温时间,较低温度,保温时间段,珠光体容易形成
马氏体
1、切边共格,非扩散型,c在α铁中的过饱和固溶体,相变的不彻底性 2、相界面共格;切边留下的宏观证据,表面浮凸、位向关系,惯习面(新相在母相特定晶面上形成) 3、板条马氏体(位错)和片状马氏体(孪晶)
影响Ms的因素
物理意义是奥氏体和马氏体两相自由能差达到相变所需最小驱动力时的温度
奥氏体的化学成分。 随含碳量增加,Ms和Mf都下降,增加了马氏体相变的阻力 合金元素,除Al和Co能够提高Ms点(增加了自由能之差),其他都降低Ms点 奥氏体化条件:完全奥氏体化,提高加热温度和延长保温时间,使Ms点升高。(奥氏体晶粒长大,会降低切边阻力) 淬火冷却速度,冷速超过一定值,Ms点迅速升高 单相拉压提高马氏体Ms点,多向压则阻碍马氏体的形成,原因是马氏体相变是一个体积膨胀的过程
贝氏体
获得贝氏体能使钢的综合力学性能一步到位,节约能源,降低成本 贝氏体是由铁素体和碳化物组成,温度影响贝氏体形态。 较高温下,上贝,板条铁素体(羽毛状),碳化物分布在铁素体条之间;较低温,下贝,黑色针状或片状碳化物分布在铁素体条的内部
热处理
退火与正火
退火:预备热处理,软化钢材以便于切削加工;提高塑性便于冷变形加工;消除内应力防止工件变形开裂;改善组织改善合金元素的分布
去应力退火:消除残余应力 再结晶退火:冷变形金属加热到再结晶温度以上,消除内应力和加工硬化 完全退火(重结晶退火)与等温退火(可以缩短退货时间)、不完全退火:将工件完全奥氏体化后缓冷获得平衡组织,细化晶粒、消除过热组织、降低硬度和改善切削性能 球化退火:过共析钢,球化的是二次渗碳体。改善热处理工艺性、降低硬度、改善切削性能 扩散退火:高温区长时间保温,缓慢冷却,消除成分偏析和组织不均匀性。均匀化退火后晶粒长大,要进行完全退火或正火。
正火,加热到Ac3或Acm以上,快速冷却,得到珠光体型组织。 低中碳钢:正火与退火目的相同,细化晶粒、调整硬度、改善且削加工性能 高碳钢:消除网状碳化物,便于球化退火 大型工件可代替淬火,正火可以是最终热处理
淬火
有同素异构转变或固溶度变化的合金都可以淬火,提高强度硬度和耐磨性,获得马氏体或者下贝氏体
淬火温度:亚共析钢完全奥氏体化,过共析钢不能完全奥氏体化,奥氏体中大量融入C使Ms点下降,残奥增多;同时使奥氏体晶粒粗大,工件表面氧化脱碳严重,淬火应力增加
分级淬火(马氏体) 等温淬火(下贝氏体) 亚温淬火:亚共析钢不完全淬火,获得马氏体和铁素体混合组织的淬火
钢的淬透性与淬硬性、深冷处理
淬透性:指在规定条件下钢试样获得马氏体组织深度的能力 淬硬性:钢在理想条件下所能达到的最高硬度的能力 冷却介质为液氮、或液氮蒸汽,进一步减少残余奥氏体的量
回火
淬火后的工件加热到临界温度以下的某个温度,保温一段时间后冷却到室温。 降低脆性、改善塑性韧性;1)马氏体非平衡组织,含过饱和碳,存在大量缺陷,高能不稳定、2)存在相当数量的残余奥氏体,热力学不稳定组织、3)淬火钢中残留大的内应力
五个阶段 碳原子偏聚(预备阶段) 马氏体分解:正方马氏体 立方马氏体 残余奥氏体转变(高温珠光体、中温贝氏体、低温马氏体):二次淬火,残余奥氏体向马氏体转变 渗碳体形成: α相的回复在结晶和渗碳体的聚集长大:淬火马氏体有高的储存能
回火温度与回火脆性
低温回火:回火马氏体 中温回火:回火托氏体 高温回火:回火索氏体
不同温度下的两类回火脆性,避过各自的温度区间就可避免,Mo、W、V、Ti(木屋太烦)两种都能抑制;降低杂质含量;
第一类不可避免(在该温度区间下),200~350。杂质元素在晶界的偏聚。 用Al脱氧
第二类450~600,增大冷却速度可以避免,
脱溶沉淀
时效硬化:淬火后在室温放置,硬度随时间的推移不断升高。 固溶处理:保温一定时间,然后快冷,获得均匀单相饱和固溶体 沉淀强化:控制析出相的结构尺寸分布,使合金的强硬都显著提高 G.P.区、两撇、一瞥,内应力强化、切过强化、绕过强化