【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 析出轉(zhuǎn)變，在 C曲線的上方有一條先共析相析出線，上趨近于Ac3或 Accm，下到 C曲線的鼻尖處，如圖所示。在亞共析鋼中為鐵素體的開始析出線，而過共析鋼則為二次滲碳體的開始析出線。 五、影響 C曲線的因素 第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 2．加熱溫度和保溫時(shí)間 奧氏體中的含碳量 對(duì) C曲線有明顯的影響，注意奧氏體的含碳量和鋼的含碳量在轉(zhuǎn)變的過程中是不一致，如鋼的含碳量各不相同，但緩慢冷卻到 A1溫度，奧氏體的含碳量均向 S點(diǎn)看齊。與共析鋼相比，在亞共析鋼中，隨著含碳量的增加， C曲線右移，即轉(zhuǎn)變的孕育期和轉(zhuǎn)變時(shí)間都加長(zhǎng)；在過共析鋼中，隨著含碳量的增加， C曲線也左移，即轉(zhuǎn)變的孕育期和轉(zhuǎn)變時(shí)間都減少，先析出的碳化物會(huì)促使奧氏體的分解，所以共析鋼的奧氏體是最穩(wěn)定的。在一般的碳鋼中，鼻子處的孕育期僅不到一秒鐘。 隨著加熱溫度的提高，保溫時(shí)間的加長(zhǎng)，奧氏體的均勻化程度高，不利于轉(zhuǎn)變形核，不利于過冷奧氏體的分解，或稱奧氏體的穩(wěn)定性得到提高， C曲線右移。 五、影響 C曲線的因素 第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 3．合金元素的影響 除 Co以外，幾乎所有元素都會(huì)使 C曲線右移，即提高奧氏體的穩(wěn)定性。此外，大量合金元素的加入，還會(huì)改變 C曲線的形狀，具體的分析到合金鋼章節(jié)再講。 六、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻曲線 第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 1. CCT(Continuous Cooling Transformation)曲線 將奧氏體化后的材料置于某一定的介質(zhì)中冷卻，隨著時(shí)間的推移，材料的溫度不斷下降，奧氏體的分解過程在不同的溫度下進(jìn)行，得到的組織就較復(fù)雜。冷卻環(huán)境不同，或冷卻介質(zhì)不同，材料的冷卻速度也就不相同，得到的產(chǎn)物也不相同，對(duì)應(yīng)的性能將不相同。這就是連續(xù)冷卻過程，為了研究連續(xù)冷卻過程的轉(zhuǎn)變規(guī)律，許多鋼也建立了相應(yīng)的冷卻曲線，即 連續(xù)冷卻曲線，也稱 CCT曲線 。 六、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻曲線 第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 將鋼奧氏體化后，以不同的冷卻速度冷卻到室溫，測(cè)量出奧氏體的開始分解和轉(zhuǎn)變結(jié)束的時(shí)間，在標(biāo)注溫度－時(shí)間 (對(duì)數(shù)坐標(biāo) )圖中，先畫出溫度－時(shí)間關(guān)系曲線，標(biāo)出奧氏體開始分解的時(shí)間和轉(zhuǎn)變結(jié)束時(shí)間，下方同時(shí)記錄轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度，最后將不同冷卻速度下的相同性質(zhì)的點(diǎn)連接所得到的曲線就 得到CCT曲線。 六、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻曲線 第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 2. 碳鋼的 CCT曲線 分析 如果將 TTT曲線用虛線畫在同一圖中，比較后發(fā)現(xiàn)： ①珠光體型轉(zhuǎn)變對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)變曲線沒有明顯的差別 ， 開始和結(jié)束點(diǎn)滯后，CCT曲線在 TTT曲線的右下方 。 達(dá)到同樣的溫度，等溫轉(zhuǎn)變 在較低溫度下所處的時(shí)間比 連續(xù)冷卻 長(zhǎng)。 ②貝氏體轉(zhuǎn)變被抑制不能發(fā)生， 在 CCT曲線上有一奧氏體轉(zhuǎn)變中止線，只有部分奧氏體分解，隨后 的一段時(shí)間內(nèi)，剩余的奧氏體并不發(fā)生轉(zhuǎn)變，直到馬氏體點(diǎn)后，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，所得組織為 T＋ M＋ A’； ③馬氏體點(diǎn)及以下的狀態(tài)，連續(xù)冷卻曲線和等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線沒有明顯的差別。 六、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻曲線 第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 3. 碳鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的組織 ① 冷卻速度小于 5℃/S 時(shí)，如隨爐冷卻過程，得到珠光體。隨著冷卻速度加快，轉(zhuǎn)變類型 相同 ，組織從珠光體、索氏體、屈氏體，即層片不斷細(xì)化，同一冷卻速度不同的轉(zhuǎn)變階段轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也有一定的差別。 ②冷卻速度大于 VK=138℃/S 時(shí)，不與曲線相交 ,全部得到 M＋ A’，這個(gè) 冷卻速度稱為 臨界冷卻速度 或上臨界冷卻速度。把 VK’=33℃/S稱為下臨界冷卻速度，小于這個(gè)速度冷卻則 無 馬氏體轉(zhuǎn)變。 ③在上下臨界冷卻速度之間，如在油中冷卻，通過了珠光體型轉(zhuǎn)的開始線， 未 通過轉(zhuǎn)變結(jié)束線，而通過轉(zhuǎn)變的停止現(xiàn)，得到的組織為 T＋ M＋ A’ 第三節(jié) 鋼的退火與正火 一、 退火操作及其應(yīng)用 退火： 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋匾欢〞r(shí)間，然后緩慢冷卻 (例如隨爐冷卻 )，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝叫做“退火”。 一、 退火操作及其應(yīng)用 第三節(jié) 鋼的退火與正火 1．完全退火 方法 ：將亞共析鋼加熱到 Ac3以上 30~50℃ ，保溫一定時(shí)間，緩慢冷卻 (隨爐冷卻或埋入石灰、干沙中自然冷卻 )到 500℃ 以下，取出空冷。 目的 ：先得到均勻的奧氏體，緩慢冷卻轉(zhuǎn)變基本接近相圖描述轉(zhuǎn)變過程，得到接近平衡組織，降低硬度，便于加工，消除內(nèi)應(yīng)力。 用途 ：碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼的鍛、鑄、軋制型材，可以作為一般要求工件的最終熱處理，大多為重要零件的預(yù)先熱處理。 一、 退火操作及其應(yīng)用 第三節(jié) 鋼的退火與正火 2．等溫退火 方法 ： 加熱方法同上 (將亞共析鋼加熱到 Ac3以上 30~50℃ ，保溫一定時(shí)間 )，在加熱溫度到珠光體開始轉(zhuǎn)變前快速冷卻 (打開爐門，甚至吹風(fēng) )到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)等溫保溫到珠光體轉(zhuǎn)變完畢后，取出空冷。 目的和用途同完全退火，生成率和組織控制較好，操作要求也相應(yīng)高一些。 一、 退火操作及其應(yīng)用 第三節(jié) 鋼的退火與正火 3．球化退火 方法 ：將過共析鋼加熱到 Ac1以上30~50℃ ，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，冷卻到 Ar1溫度附近時(shí)要足夠慢的冷卻 (保溫冷卻，比隨爐冷卻還要緩慢 )。 目的 ：最終組織為鐵素體的基體上均勻分布顆粒狀的滲碳體，稱為球狀珠光體。 用途 ：降低過共析鋼材料的硬度，保證足夠的韌性，便于進(jìn)行機(jī)械加工，均勻組織為以后淬火作好組織準(zhǔn)備。 一、 退火操作及其應(yīng)用 第三節(jié) 鋼的退火與正火 4．去應(yīng)力退火 方法 ：將鋼較慢 (100~150℃/hr) 加熱到500－ 650℃( 低于 A1)，保溫后隨爐慢冷 (50~100℃/hr) 到 200~300℃ 以下出爐。 目的 ：這個(gè)過程中，鋼中應(yīng)無相變發(fā)生，組織沒有明顯變化，可完全消除殘余內(nèi)應(yīng)力。如果材料原始有大的彈性應(yīng)變能存在，可發(fā)生再結(jié)晶，組織也會(huì)有對(duì)應(yīng)的變化。 用途 ： 鍛造冷卻未全恢復(fù)塑性變形，鑄件的冷卻熱應(yīng)力，焊接構(gòu)件的熱應(yīng)力，拉、拔、擠壓的加工硬化等都會(huì)存在殘余內(nèi)應(yīng)，利用去應(yīng)力退火可以消除變形或其它原因產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 二、 正火 第三節(jié) 鋼的退火與正火 將鋼加熱到 Ac3和 Accm以上 30~50℃ ， 保溫一定時(shí)間 (得到均勻的奧氏體 )， 從爐中取出在自由流動(dòng)的空氣中冷卻 ， 發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變的熱處理工藝稱為 “ 正火 ” 。 由于冷卻速度大于退火，得到的珠光體的組織較細(xì)，材料的硬度和強(qiáng)度均比退火要高。合金鋼在空氣中冷卻可能是發(fā)生珠光體型、貝氏體型甚至馬氏體型相變，但一般正火是指空冷時(shí)珠光體轉(zhuǎn)變的這一部分。 用途 ： 1) 中低碳鋼用正火代替退火進(jìn)行預(yù)先熱處理，改善加工性能。 2) 普通結(jié)構(gòu)鋼 (中碳鋼 )正火盡管為達(dá)到最好的性能，已經(jīng)達(dá)到希望的強(qiáng)度和韌性，可以進(jìn)行機(jī)械加工，作為最終熱處理的成本較低。 3) 過共析鋼正火時(shí)，可以抑制二次滲碳體網(wǎng)狀析出，對(duì)已經(jīng)存在網(wǎng)狀碳化物的工具鋼，利用正火先溶化后抑制，用來消除網(wǎng)狀碳化物，為下一部的球化處理作組織準(zhǔn)備。 第四節(jié) 鋼 的淬火 一、淬火概念 淬火 ：將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫一定時(shí)間進(jìn)行奧氏體化，然后快速冷卻到 Ms點(diǎn)以下，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝，叫作 “ 淬火 ” 。 目的 ：鋼的淬火組織主要是馬氏體，可以提高鋼的高硬度，保證高的耐磨性和承受高的接觸應(yīng)力。雖然馬氏體不是熱處理所要得到的最終組織，但馬氏體再經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕鼗?，可以得到需要的組織和使用性能，最終達(dá)到理想的熱處理目的。 二、淬火加熱溫度 第四節(jié) 鋼 的淬火 淬火加熱溫度的確定應(yīng)以獲得晶粒細(xì)小、成分均勻的奧氏體為原則，以便得到細(xì)小的馬氏體組織。 亞共析鋼 ： Ac3以上 30~50℃ ，鐵素體可以全部溶解得到得到單一的奧氏體，從而消除未溶鐵素體而帶來的軟相。也不宜過高，防止奧氏體晶粒粗大帶來馬氏體粗大，并且溫度高帶來的熱變形也將嚴(yán)重。 過共析鋼 ： Ac1以上 30~50℃ ，含碳量在 ，這時(shí)得到的馬氏體有了足夠的硬度，反而提高溫度，淬火時(shí)開裂的傾向加大，并且淬火后殘余奧氏體量增加反而降低硬度；同時(shí)保持未溶解的顆粒狀碳化物也可以提高材料的硬度和耐磨性。 合金鋼： 合金元素大多可以阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，為了合金元素的均勻，加熱溫度和保溫時(shí)間都要比碳鋼稍微提高一些。 三、淬火冷卻介質(zhì) 第四節(jié) 鋼 的淬火 理想的淬火冷卻速度 為了保證得到多的馬氏體，冷卻速度應(yīng)該大于臨界冷卻速度 Vk；為防止零件變形、開裂，冷卻應(yīng)慢一些。所以理想的冷卻速度如圖，開始冷卻可以慢一些，在快要發(fā)生組