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第七篇
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第一章齿轮用钢的热处理原理与基本工艺
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第一章齿轮用钢的热处理原理与基本工艺
第一节钢在加热和冷却过程中的组织和性能转变
一、钢在加热时的组织转变
(一)加热和冷却速度对临界点的影响
钢的热处理是将钢以适当的方式加热、保温和冷却,以获得所需要的组织结构与性能。加热是热处理的第一个环节,大多数热处理工艺的加热温度高于钢的临界点(A1或A3),使钢件具有奥氏体组织。Fe-Fe3C相图上的临界点是在平衡条件下得到的,在实际加热或冷却条件下,其速度不可能无限缓慢,相变温度会偏离平衡临界点。实际加热和冷却时临界点的符号及意义见表7-1。随着加热和冷却速度的增大,这种偏离会愈加明显。
表7-1实际加热和冷却时临界点的符号及意义
符号
意义
Ac1Ac3Accm
加热时珠光体转变为奥氏体的温度
加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度
加热时二次渗碳体溶入奥氏体的终了温度
Ar1Ar3Arcm
冷却时奥氏体转变为珠光体的温度
冷却时奥氏体中开始析出铁素体的温度
冷却时二次渗碳体从奥氏体中开始析出的温度
第七篇齿轮加工的热处理技术
(二)钢的奥氏体转变
1.平衡组织的奥氏体转变(表7一2)
表7一2平衡组织的奥氏体转变
原始组织
转变特点
珠光体(共析钢)
加热到Ac1以上温度时,珠光体全部转变为奥氏体。转变分为三步:①奥氏体晶核在铁素体和渗碳体晶界上形核并长大;②随着保温时间延长,残余渗碳体继续向奥氏体中溶解;③奥氏体成分均匀化
铁素体+珠光体(亚共析钢)
加热温度略高于AC1时珠光体转变为奥氏体;在AC1~AC3之间是铁素体向奥氏体的转变;温度略高于AC3时,转变完成,成分均匀化
珠光体+二次渗碳体
(过共析钢)
加热温度略高于AC1时珠光体转变为奥氏体;在AC1~ACcm之间,二次渗碳体不断溶解;温度略高于ACcm时,二次渗碳体完全溶解
2.影响奥氏体转变速度的因素(表7一3)
表7一3影响奥氏体转变速度的因素
影响因素
影响特点
原因
加热温度
温度越高,珠光体向奥氏体转变的孕育期越短,奥氏体的形成速度越快,转变所需的时间越短
相变驱动力增大,碳的扩散速度提高
加热速度
加热速度越快,则珠光体的过热度越大,转变开始和终了温度越高,转变孕育期越短,转变所需时间也越短
过热度增大,实际转变温度提高
含碳量
含碳量越高,奥氏体转变速度越快
铁素体一碳化物界面面积增多,形核率增大
原始组织
片状珠光体转变成奥氏体的速度大于粒状珠光体,细片状珠光体的转变速度大于粗片状珠光体
铁素体一碳化物界面面积不同
3.奥氏体的晶粒度(表7一4)
表7一4奥氏体的晶粒度
名称
意义
起始晶粒度
珠光体刚转变成奥氏体时的晶粒度
实际晶粒度
在某一具体加热条件下得到的奥氏体晶粒度。热处理后的晶粒大小指的就是实际晶粒度,实际奥氏体晶粒度影响工件性能
本质晶粒度
在930±10℃保温足够时间(3~8h)后测定的奥氏体晶粒度,其实质反映了钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向
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第一章齿轮用钢的热处理原理与基本工艺
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二、过冷奥氏体的转变
(一)转变产物
调整冷却速度或冷却方式,可使奥氏体过冷到某一预定的温度发生等温转变,也可使奥氏体在不同的温度范围内进行转变。奥氏体过冷度不同,转变产物不同,随着过冷度的增大,奥氏体分别转变为珠光体、贝氏体和马氏体(表7-5)。
表7-5共析钢等温转变组织与特征
组织转变类型
转变温
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