4.1(热能).ppt

4.1 钢在加热和冷却时的组织转变 1、奥氏体的形成 1) 晶格的重构 2) 碳原子的重新分配 ② 残余Fe3C的分解 ① A晶核的形成和长大 ③ A的均匀化 一、钢在加热时的组织转变 P0.77%c( F0.0218%C + Fe3C6.69%C ) 体心 斜 方 A0.77%C 面心 二、奥氏体的晶粒度 1、定义：晶粒度是用来表示晶粒尺寸大小的一种尺度。 按照GB6394-2002《金属平均晶粒度测定法》规定，通常将奥氏体的标准晶粒度分为12级 级数愈高，则表示晶粒愈细，钢材的性能愈好。 2、奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响 ①　奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。 ②　粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。 3 影响奥氏体晶粒大小的因素 加热温度愈高，保温时间愈长，晶粒长大倾向愈大： 奥氏体中含碳量愈高，晶粒长大倾向愈大： 除Mn、P以外，大多数合金元素均在不同程度上有细化晶粒的作用 二、 钢在冷却时的组织转变 过冷奥氏体：在临界温度以下尚未转变的奥氏体 等温冷却 连续冷却 1)过冷奥氏体等温冷却曲线的建立 1、过冷奥氏体的等温冷却转变 2) C曲线的分析 三条水平线 A1——A 和P 的平衡温度 Mf——A′转变为M 的终了转变温度 Ms——A′转变为M 的开始转变温度 两条曲线 左——过冷A′转变开始线 右——过冷A′转变终了线 四个区 A区——A1线以上 A′区——A1线以下、Ms线以上、转变开始曲线以左 过渡区——转变开始线和转变终了 线之间、 Ms和Mf之间 转变产物区——A1线以下、Ms线以上、转变终了线以右和Mf以下 A′产生转变所需要的时间称为孕育区。 在大约550℃孕育期最短，A′最 不稳定，此处常称为C曲线的鼻尖。 鼻尖是制定热处理工艺主要考虑的因素之一。 Vk是临界冷却速度(A′全转变成M的最小冷却速度) 3)A转变产物的组织和性能 高温转变 （P转变） A1～550℃ P0.77%c 体心 斜 方 A0.77%C 面心 ( F0.0218%C+Fe3C6.69%C) A1～650℃ P 650～600℃ S 600～550℃ T （细P） （极细P） 扩散型转变 P —— F和Fe3C片层相间的机械 混合物） 中温转变（B转变）550～230℃ 根据转变温度和转变产物的形态 不同分： 550℃～350℃ 上贝氏体B上 B 0.77%c 体心 斜 方 A0.77%C 面心 ( F＞0.0218%C+Fe3C6.69%C ) B —— 含碳过饱和的F和不连续的Fe3C的机械混合物 机械性能较差 半扩散型转变 350℃～230℃ 下贝氏体B下 综合机械性能较好 上贝氏体显微组织（600×） 下贝氏体显微组（500×） 低温转变（M转变） Ms～Mf M0.77%c 体心正方 A0.77%C 面心 M —— C在α-Fe中的过饱和固溶体 非扩散型转变 ④ 转变不彻底，总要残留少量A′ M转变转变特点： ① 转变速度极快，内应力较大 ② 晶格严重畸变，塑性变形抗 力增大 ③ Ms和Mf 随A中含碳量的增加而下降 片状（针状高碳）C ＞ 1.0％ HB↑脆性大 根据M形态不同分： 板条状（低碳）C ＜0.2％ σHB↑δαk↑ ① C的影响 亚共析钢──C曲线右移 C↑ 过共析钢──C曲线左移 共析钢的A最稳定，孕育期最长 4)影响C曲线的因素 合金元素的影响 除钴和大于2.5%A1铝外，其它元素溶入A中都能增加 A 的稳定性使C曲线右移。 加热温度和保温时间 加热温度越高，保温时间越长，A越趋稳定, C曲线右移 2、过冷奥氏体的连续冷却转变 稳定的奥氏体区 时间(s) 300 102 103 104 10 1 0 800 -100 100 200 500 600 700 温度 (℃) 0 400 A1 Ms Mf V1 V2 Vk V3 V4 V1 = 5.5℃/s : 炉冷： V2 = 20℃/s : 空冷： V3 = 33℃/s : 油冷： V4 ≥ 138℃/s : 水冷： P（HRC15） S（HRC30） T+M+A残 （HRC55～59） M+A残 （HRC60～64）