【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 頁(yè) ； ； 。 共析鋼奧氏體化 42 42 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 共析鋼加熱到 Ac1點(diǎn)以上某一溫度到 A出現(xiàn)的這段時(shí)間稱孕育期。隨溫度升高，原子擴(kuò)散速度加快，孕育期縮短。如在 740℃等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，經(jīng)過 10s轉(zhuǎn)變開始，而在 800℃ 等溫時(shí)，瞬間轉(zhuǎn)變便開始。 A形成所需時(shí)間較短，殘余滲碳體溶解所需時(shí)間較長(zhǎng)，而 A均勻化所需時(shí)間更長(zhǎng)。例如 780℃ 等溫時(shí)，形成 A的時(shí)間不到 10s，殘余碳化物完全溶解卻需要幾百 s，而實(shí)現(xiàn) A均勻化則需要 104s。 亞共析鋼和過共析鋼奧氏體形成基本上與共析鋼相同。但對(duì)于亞共析鋼或過共析鋼，當(dāng)珠光體全部轉(zhuǎn)變成奧氏體后，還有過剩相鐵素體或滲碳體的繼續(xù)轉(zhuǎn)變。 加熱溫度愈高，原始組織愈細(xì)小，奧氏體形成速度愈快。 奧氏體的形成速度 43 43 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) (1)溫度：加熱溫度越高，晶粒越大； (2)合金成分： ① 碳含量增高，晶粒長(zhǎng)大傾向增大，殘余滲碳體增加，則傾向減??； ② 形成碳化物、氮化物、氧化物的元素增加，則阻礙晶粒長(zhǎng)大； ③ 錳、磷元素增加，晶粒增大。 2)影響奧氏體長(zhǎng)大的因素 44 44 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 1） C曲線的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 奧氏體過冷到臨界點(diǎn) A1以下時(shí)，則為不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體。 隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生三種類型轉(zhuǎn)變，即珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變。 TTT曲線表示了著三種轉(zhuǎn)變情況，現(xiàn)以共析鋼分析： TTT曲線 45 45 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 珠光體轉(zhuǎn)變 珠光體轉(zhuǎn)變 Ac1 ～ 550℃,擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變， 又分為： 珠光體型： Ac1 ～ 650℃ 片層較厚， 用符號(hào) “P” 表示。 索氏體： 650～ 600℃ ，片層較薄，用符號(hào) “S” 表示。 托氏體： 600～ 550℃ ，片層極薄，用符號(hào) “T” 表示。 46 46 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 貝氏體轉(zhuǎn)變 550℃ ～ Ms 貝氏體用符號(hào) “B” 表示。貝氏體可分為上貝氏體（ B上 ）和下貝氏體（ B下 ） 。 ① B上 :550～ 350℃ 。呈羽毛狀， B上 的力學(xué)性能差，無實(shí)用價(jià)值。 ② :B下： 350℃ ～ Ms。 呈黑針狀， B下 具有優(yōu)良的力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的組織。 貝氏體形成時(shí)只有碳原子發(fā)生擴(kuò)散，而鐵原子不擴(kuò)散，因此貝氏體轉(zhuǎn)變屬于半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。 47 47 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 馬氏體轉(zhuǎn)變 M：碳在 α Fe中過飽和的固溶體。轉(zhuǎn)變特點(diǎn)無擴(kuò)散性 。 馬氏體的組織形態(tài)分為板條狀和針狀兩大類。 板條 M， Wc≤ ％，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)是高密度的位錯(cuò)，因而又稱為位錯(cuò)馬氏體。 片狀 M。 Wc≥1. 0 ％， 呈雙凸透鏡的片狀，顯微組織為片狀。其亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，因此又稱為孿晶馬氏體。 上馬氏體點(diǎn)：發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的開始溫度稱為上馬氏體點(diǎn)， 用 “Ms” 表示。下馬氏體點(diǎn)：馬氏體轉(zhuǎn)變的終了溫度稱為下馬氏體點(diǎn)， 用 “Mf” 表示。 馬氏體轉(zhuǎn)變可歸納為： ① 高速長(zhǎng)大 ；② 馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性；③ 存在殘余奧氏體，用 “A 殘 ” 表示；④ Ms 、 Mf點(diǎn)的溫度取決于奧氏體的碳含量。 48 48 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) ①碳含量的影響 A 亞共析鋼的 C曲線隨碳含量的增加而向右移。 碳是穩(wěn)定 A的元素 B 過共析鋼的 C曲線隨碳含量的增加而向左移。 C 亞共析鋼和過共析鋼各有一條共析相析出線。 不進(jìn)行全 A化，未熔 Fe3CⅡ 增加 A的形核率 2）影響 C曲線的因素 49 49 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) A 加入溶于奧氏體的合金元素使 C曲線右移。 B 某些合金對(duì)珠光體轉(zhuǎn)變與貝氏體轉(zhuǎn)變具有不同的延緩作用，使 C曲線出現(xiàn)兩個(gè) “ 鼻子 ” 。 ③加熱溫度和保溫時(shí)間 加熱溫度愈高或保溫時(shí)間愈長(zhǎng)，奧氏體晶粒愈粗大，成分也愈均勻，碳化物溶解愈完全。這些都降低過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的形核率，增加其穩(wěn)定性，使Ｃ曲線右移。 ② 合金元素的影響 50 50 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 共析鋼的 CCT曲線如圖所示。 ① CCT曲線由 A→P 轉(zhuǎn)變開始線 Ps和終了線 Pf 及 A→P 轉(zhuǎn)變中止線 K組成。 ② 與 TTT曲線相比， CCT曲線稍位于右下方。 ③ 曲線中沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。 ④ 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到 K線時(shí)， A→P則中止；冷至 Ms點(diǎn)以下， 則 A→M 。 ⑤ Vk’ 全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的臨界冷卻速度。 ⑥ V’k 為轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的臨界冷卻曲線。 連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線 CCT 51 51 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 過共析碳鋼和亞共析鋼 CCT曲線 過共析碳鋼的 CCT曲線與共析碳鋼相比，除了多出一條先共析滲碳體的析出線外，其它基本相似。但亞共析碳鋼的 CCT曲線與共析碳鋼卻大不相同，它多出一條先共析鐵素體的析出線外，還出現(xiàn)了貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，因此亞共析碳鋼在連續(xù)冷卻后可以出現(xiàn)由更多產(chǎn)物組成的混合組織。例如 45鋼經(jīng)油冷淬火后得到鐵素體、托氏體、上、下貝氏體、馬氏體的混合組織。 52 52 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 例題：直徑為 10mm的共析鋼小試樣加熱到相變點(diǎn) A1以上 30℃ ，用圖 182所示的冷卻曲線進(jìn)行冷卻，分析其所得到的組織，說明各屬于什么熱處理方法。 T＋ M＋ A殘 油淬 h P 等溫退火 g P 退火 f P+S 正火 e B下 ＋ A殘 等溫淬火 d S+T＋ M＋ A殘 油淬 c M＋ A殘 分級(jí)淬火 b M＋ A殘 水淬 a 組 織 熱處理方式 例題 53 53 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 例：有一根長(zhǎng) 2米直徑 20mm的實(shí)心 T12鋼圓棒，不均勻加熱，加熱后棒料溫度如圖所示，假設(shè)各段冷卻介質(zhì)如表所示，請(qǐng)?jiān)诟鞫沃刑钊胂鄳?yīng)的相組織，并分析其力學(xué)性能。 A B C D P+Fe3CII P+Fe3CII P+Fe3CII 粗 P+Fe3CII 網(wǎng) 爐冷 P+Fe3CII P+Fe3CII S+Fe3CII 粗 P+Fe3CII 空冷 P+Fe3CII P+Fe3CII T+M+Fe3CII+A殘 粗 T+M+Fe3CII+A殘 油冷 P+Fe3CII P+Fe3CII M+A殘 粗 M+A殘 水冷 D C B A 1000 ℃ 750 ℃ 700 ℃ 500 ℃ 例：有一根長(zhǎng) 2米直徑 20mm 54 54 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 解題動(dòng)畫 55 55 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 常用鋼的熱處理工藝 有幾種熱處理工藝，加熱溫度，冷卻介質(zhì)，作用及適用范圍。 56 56 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 使珠光體中的片狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體球化，以降低硬度、改善切削加工性能；獲得均勻組織，改善熱處理工藝性能，為以后的淬火作組織準(zhǔn)備 用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼 鐵素體基體上均勻分布的粒狀滲碳體組織 球狀珠光體 將過共析碳鋼加熱到 Ac1以上20～ 30℃ ，保溫 2～ 4h，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細(xì)小的鏈狀或點(diǎn)狀，彌散分布在奧氏體基體上，在隨后的緩冷過程中，或以原有的細(xì)小的滲碳體質(zhì)點(diǎn)為核心，或在奧氏體中富碳區(qū)域產(chǎn)生新的核心，形成均勻的顆粒狀滲碳體 球化 退火 與完全退火相同，但所需時(shí)間可縮短一半，且組織也較均勻 用于奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼 珠光體 將奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度等溫保溫，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，空冷至室溫 等溫 退火 細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以便于隨后的切削加工 用于亞共析碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件 平衡組織鐵素＋珠光體 將亞共析碳鋼加熱到 Ac3以上30～ 50℃ ，保溫，隨爐緩冷到600℃ 以下，出爐空冷 完全 退火 目的 應(yīng)用場(chǎng)合 組織 熱處理工藝 名稱 表 113 退火和正火的熱處理工藝 57 57 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 對(duì)于低碳鋼、低碳低合金鋼，細(xì)化晶粒，提高硬度（ 140～ 190HBS），改善切削加工性能；對(duì)于過共析鋼，消除二次網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火的進(jìn)行 適用于碳素鋼及中、低合金鋼，因?yàn)楦吆辖痄摰膴W氏體非常穩(wěn)定，即使在空氣中冷卻也會(huì)獲得馬氏體組織 亞共析F+P 共析 P 過共析 P+Fe3c 將亞共析碳鋼加熱到 Ac3以上 30～ 50℃ ，過共析碳鋼加熱到 Accm以上 30～ 50℃ ，保溫，空氣中冷卻 正火 消除殘余內(nèi)應(yīng)力，提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂 用于鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件及機(jī)加工件 組織不變 將工件隨爐緩慢加熱到500～ 650℃ ，保溫，隨爐緩慢冷卻至 200℃ 出爐空冷 去應(yīng)力退火 高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散，消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化 用于高質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)高合金鋼的鑄錠和成分偏析嚴(yán)重的合金鋼鑄件 粗大晶粒 加熱到 1100℃ 左右，保溫10～ 15h，隨爐緩冷到350℃ ，再出爐空冷。工件經(jīng)均勻化退火后，奧氏體晶粒十分粗大，必須進(jìn)行一次完全退火或正火來細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷 均勻化退火 目的 應(yīng)用場(chǎng)合 組織 熱處理工藝 名稱 續(xù)表 58 58 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 淬火冷卻方式動(dòng)畫 59 59 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 例：有一 T8鋼薄壁工件，經(jīng)測(cè)試，若從 750℃ 冷卻到室溫時(shí)間為 ，則能獲得淬透的工件，但是其工藝要求規(guī)定該工件同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)間必須大于30秒，否則要產(chǎn)生開裂，試問，應(yīng)采用什么方法熱處理使工件既不開裂又能淬透？并請(qǐng)?jiān)诓牧系牡葴剞D(zhuǎn)變圖中定性地畫出你的工藝方案。 例：有一 T8鋼薄壁工件 60 60 TE P Wenyun Ju 上海市精品課程 上海大學(xué) 鞠魯粵 第 頁(yè) 淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)的深度作為淬硬層深度。 (2) 淬透性對(duì)鋼力學(xué)性能的影響 鋼的淬透性直接影響其熱處理后的力學(xué)性能。