[工学]第五章过冷奥氏体转变动力学.pptVIP

(2)取一组端淬试样，在一定的奥实体化条件下，加热并保温。然后，逐个喷水，每个试样喷水时间各异，达到规定时间，停止喷水并立即淬人盐水中，使未转变的过冷奥氏体转变成马氏体。 (3)观察各试件距水冷端同样位置的金相组织，并测定硬度。从而测出该位置(实质是某一冷却速度)的转变开始点和转变终了点。同时也可以测出各种转变产物的百分量。 (4)将各冷却速度下的转变开始点及终了点绘入坐标纸，连接成线即得到CCT图。 膨胀法应用日益广泛。它采用的是直径3mm左右的小试样，在吹风冷却时就可以得到比较高的冷却速度。而且，只需一个试样就可以得到某一冷却速度下的各种转变的全部数据。如果辅以电子计算机，精度和测定速度都很高，并且可以实现全自动测量。 第五章 过冷奥氏体转变动力学 金相硬度法的关键是如何得到恒定的冷却速度。一般采用下述方法。加工一组高度和内孔相同，而外径不同的套，最好使用不锈钢，以便重复使用。将一组高度和外径与套的高度和内孔相同的试样嵌入套中，进行奥氏体化，然后冷却。显然，在同一种冷却介质中，外径不同的套中的试样有不同的冷却速度。这样就可以得到接近恒速冷却的一组试样。如果冷却介质中分别采用喷水、吹风及静止空气，则可以得到有高速至低速的各种冷却速度。经一定时间冷却后淬人盐水中，自套中取出试样观察组织并测定硬度，就可以得到转变开始点及终了点。 第五章 过冷奥氏体转变动力学 5.3.3 过冷奥氏体连续转变动力学图的应用 1.预测热处理后零件的组织及性能 综上所述，如果已知零件的冷却速度，就可以利用CCT图判定其组织形态和硬度。对于形状复杂的零件，虽然可以实测一些点的冷却速度，进而使用CCT图但是很不方便。近年来，人们利用有限元法或有限差分析法来求得零件在一定加热或冷却条件下的温度场，从而得知零件中任意点的加热或冷却曲线。由于电子计算机的广泛应用，这种计算零件冷却曲线所方法切实可行，且行之有效。在下一节将介绍组织转变量的计算问题。 2.确定临界冷却速度 一般获得全部马氏体(包括少量残余奥氏体)的最低冷却速度称临界冷却速度。即和CCT图中转变开始线相应的冷却曲线的速度。 第五章 过冷奥氏体转变动力学 3.选择淬火介质 根据实际和计算证明，CCT图的鼻子处孕育期为2s时，直径25mm的圆柱零件水淬可淬硬；为5~10s时，则油淬可淬硬；大于100s时，在空气中即可淬硬。 最后还应再次强调指出，CCT图原则上是恒速冷却条件测定的。它和一般热处理冷却条件还有差异的，所以，CCT图仅仅能近似的估计实际热处理后的状态，不可能十分精确。要解决实际热处理中的组织和性能问题，比较好的方法应该是通过计算进行预测，但这种方法目前还没有到实用阶段，还有许多问题需要解决。这些问题主要包括温度场的准确计算和组织转变量的计算两大问题。关于温度场的计算将在第九章介绍，本章下节介绍组织转变量的计算问题。 第五章 过冷奥氏体转变动力学 相变过程从动力学机制方面可以分为形核、核长大、晶粒长大三个阶段，它们各有其明确的物理模型。然而在实际相变过程中，这三个阶段却不能截然分开。实际上，从第一批核心出现时，长大已经开始，而一旦系统中出现了不同尺寸的新相区，晶粒长大条件就已经具备。因此，仅给出三阶段单独的动力学描述虽然从物理上考虑是十分重要的，但从实际应用考虑还是不够完整的。人们已经作了许多尝试，在三阶段理论基础上以更为明确的方式给出新相的体积分数与转变时间的关系。 第四节 相变动力学形式理论 第五章 过冷奥氏体转变动力学 5.3.1 约翰逊-迈尔方程 约翰逊(W. A. Johnson)和迈尔(R. F. Mehl)在1939年发表文章，发展了由形核率及新相长大速率求在等温转变中新相的体积分数和时间关系的理论。这种理论通常被称为相变的形式理论。它奠定了相变定量计算的理论基础。 先考虑一种比较简单的情况，设新相的线生长速率u不随时间改变，界面控制型生长就是如此，如式(4-5)。另外我们还假设成核率I不随时间变化，如式(4-3)。为了简化计算，假设新相为球形，设某一个新核心在时刻?成核并开始长大，在?0时刻的体积为 第五章 过冷奥氏体转变动力学 设系统的体积为1个单位，在?时刻新相的体积分数为?(在本系统中也就是新相的体积)，则母相的体积为1-?。此系统在?→?+d?时间间隔内出现的新核心数为 第五章 过冷奥氏体转变动力学 式中，Id?为未扣除新相部分(体积为1)在?→?+d?时间间隔内出现的新核心数，它包括了在母相中的成核数dn(实际的成核数)和在新相中的成核数为I?d?两部分。I?d?被