§4-2钢在加热及冷却时的组织转变ppt课件

1、42 钢在加热及冷却时的组织转变一、钢在加热时的组织转变二、钢在冷却时的组织转变一、钢在加热时的组织转变1钢在加热和冷却时的相变温度 在加热时钢的转变温度要高于平衡形状下的临界点；在冷却时要低于平衡形状下的临界点。 加热时的各临界点：Ac1、Ac3和Accm 冷却时的各临界点：Ar1、Ar3和Arcm 加热是热处置的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 Fe，C原子分散和晶格改动的过程1).奥氏体晶核的构成2).奥氏体晶核的长大3).剩余渗碳体的溶解4).奥氏体成分的均匀化2、奥氏体的构成一、钢在加热时的组

2、织转变一共析碳钢A构成过程表示图 A 形核A 长大1)奥氏体的形核优先在铁素体和渗碳体的相界面上构成。2)奥氏体晶核的长大在奥氏体中出现碳的浓度梯度，并引起碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度的分散。为了 维持原界面碳浓度平衡，奥氏体晶粒不断向铁素体和渗碳体两边长大，直至，铁素体全部转变为奥氏体。一、钢在加热时的组织转变一共析碳钢A构成过程表示图 剩余Fe3C溶解A 均匀化 3)残留渗碳体的溶解铁素体先于渗碳体消逝。因此，奥氏体构成后，仍有未溶解的渗碳体存在，随着保温时间的延伸，未溶渗碳体将继续溶解，直至全部消逝。4)奥氏体成分均匀化延伸保温时间，让碳原子充分分散，才干使奥氏体的含碳量处处均匀。

3、一、钢在加热时的组织转变共析钢奥氏体化过程一、钢在加热时的组织转变二亚共析钢和过共析钢的奥氏体构成过程 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析相。其奥氏体的构成过程是先完成珠光体向奥氏体的转变，然后再进展先共析相的溶解。这个PA的转变过程同共析钢一样，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温度时，PA，在AC1AC3的升温过程中，先共析的F逐渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe3C+P，当加热到AC1以上时，PA，在AC1ACCM的升温过程中，二次渗碳体逐渐溶入奥氏体中。一、钢在加热时的组织转变三影响奥氏体转变的要素 1.加热温度和加热速度的影响2.

4、化学成分的影响3.原始组织的影响 提高加热T，将加速A的构成。随着加热速度的添加,奥氏体构成温度升高 Ac1越高，构成所需的时间缩短。 随着钢中含碳量添加，铁素体和渗碳体相界面总量增多，有利于奥氏体的构成。 由于奥氏体的晶核是在铁素体和渗碳体的相界 面上构成,所以原始组织越细，相界面越多，形 成奥氏体晶核的“基地越多，奥氏体转变就越快。第一节 钢在加热和冷却时的组织转变3、奥氏体晶粒长大及其控制措施 钢加热时珠光体向奥氏体转变刚刚终了时，奥氏体晶粒是比较细小的。假设继续加热或保温，奥氏体晶粒会变粗大，影响热处置后钢的强度、塑性、韧性较低。因此，加热时获得细小晶粒的奥氏体对提高热处置效果和钢的性

5、能有重要的意义。 控制奥氏体晶粒长大措施： 1合理选择加热温度和保温时间 2采用快速加热和短时间保温 3参与一定量合金元素除锰、磷外二、钢在冷却时的组织转变 钢经加热奥氏体化后，可以采用不同方式冷却，获得所需求的组织和性能。成分一样的钢，奥氏体化后，采用不同方式冷却，将获得不同的力学性能，见下表。 实践消费中，必需过冷到A1温度以下才开场转变。 在相变温度A1以下还没有发生转变而处于不稳定形状的奥氏体称过冷奥氏体。 过冷奥氏体有等温转变和延续冷却转变两种冷却转变方式见右图。1奥氏体的等温转变 奥氏体在A1线以上是稳定相，当冷却到A1线以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。这是一种不稳定的过冷

6、组织，只需经过一段时间的等温坚持，它就可以等温转变为稳定的新相。这种转变就称为奥氏体的等温转变。 表示过冷奥氏体的等温转变温度、转变时间与转变产物之间的关系曲线称为等温转变曲线图。 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 - TTT曲线 ( C 曲线 )T - timeT - temperatureT - transformation以共析钢为例，引见等温转变曲线及转变产物。共析碳钢 C曲线建立过程表示图时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1等温转变曲线图的讲解A1线以上是奥氏体稳定区；A1线以下，转变开场线的左边为过冷奥氏体

7、区，转变终了线的右边是转变产物区，转变开场线和终了线之间为过冷奥氏体和转变产物共存区。 转变开场线与纵坐标轴之间的时间为孕育期。在C曲线拐弯的“鼻尖处约550，孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定。 程度线MS为马氏体转变开场线约230， 程度线Mf为马氏体转变终了线约50。 A：剩余奥氏体，即淬火冷却到室温后残留的奥氏体。共析碳钢 C曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开场线A向产物转变终止线 A +产 物 区产物区A1550;高温转变区;分散型转变; P 转变区。550230;中温转变区; 半分散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;230 - 50; 低温转变区; 非分散型转变;马氏

8、体 ( M ) 转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf1、珠光体型转变高温转变A1550 共析碳钢三种珠光体型组织组织名称符号转变温度/相组成转变类型特征HRCb/MPa珠光体型珠光体PA1650F+Fe3C扩散型（铁原子和碳原子都扩散） 片层间距0.60.8 m，500分清251 000索氏体S650600 片层间距0.250.4 m，1 000分清，细珠光体25351 200托氏体T600550 片层间距0.10.2 m，2 000分清，极细珠光体35401 400 珠光体形貌构成温度为A1650，片层较厚

9、，500倍光镜下可辨，用符号P表示.光镜下形貌电镜下形貌三维珠光体好像放在水中的包心菜第一节 钢在加热和冷却时的组织转变2索氏体形貌像构成温度为650-600,片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S 表示。电镜形貌光镜形貌3托 氏 体 形 貌 像构成温度为600-550，片层极薄，电镜下可辨，用符号T 表示。电镜形貌光镜形貌2贝氏体型转变 -中温等温转变( 550230 ):1550350: B上; 4045HRC;脆性大，几乎无价值。B上 =过饱和碳 -Fe条状 + Fe3C细条状过饱和碳-Fe条状 羽毛状在光镜下呈羽毛状.在电镜下为不延续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生

10、长的铁素体条之间。光镜下电镜下上贝氏体形貌2贝氏体型转变 -中温等温转变( 550230 ):2350230: B下; 4555HRC;良好综合力学性能，消费中常等温淬火获得。B下 =过饱和碳 -Fe针叶状 + Fe3C细片状过饱和碳 -Fe针叶状Fe3C细片状针叶状 下贝氏体形貌在光镜下呈竹叶状。在电镜下为细片状碳化物分布于铁素体针内，并与铁素体针长轴方向呈55-60角。光镜下电镜下上贝氏体强度与塑性都较低，无适用价值。下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是消费上常用的强化组织之一。 上贝氏体贝氏体组织的透射电镜形貌下贝氏体 共析碳钢两种贝氏体型组织组织

11、名称符号转变温度/相组成转变类型特征HRC贝氏体型上贝氏体B上 550350F过饱和+Fe3C半扩散型（铁原子不扩散，碳原子扩散） 羽毛状：平行密排的过饱和F板条间，不均匀分布短杆状，使条间容易脆性断裂，工业上不应用4045下贝氏体B下350230F过饱和+-Fe2.4C 针状：在过饱和F针内均匀分布（与针轴成5565）排列小薄片碳化物。具有较高的强度、硬度、塑性和韧性4555第一节 钢在加热和冷却时的组织转变3马氏体型转变 -低温延续转变( 230-50 ):1)定义:马氏体是一种碳在 Fe中的过饱和固溶体2)马氏体的晶体构造: 由于碳的过饱和作用,使 Fe晶格由体心立方变成体心正方晶格。3

12、)马氏体转变特点：在一定温度范围内MsMf延续冷却完成;转变速度极快，产生很大的内应;转变时体积发生膨胀转变不彻底，有剩余的奥氏体；组织不稳定有临界冷却速度V临。4马氏体的特点： 马氏体的形状有针状和板条状两种，针状马氏体含碳量高，硬度高脆性大；板条状马氏体含碳量低，具有良好的强度和较好的韧性。马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量。马氏体的含碳量越高，其硬度也越高。3马氏体型转变区低温延续转变 当钢从奥氏体区急冷到MS 以下时，奥氏体便开场转变为马氏体。由于转变温度低，原子分散才干小，在马氏体转变过程中，只需Fe向Fe的晶格改动，而不发生碳原子的分散。因此，溶解在奥氏体中的碳，转变后原封不动地

13、保管在铁的晶格中，构成碳在Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体，用符号M表示。 低碳马氏体低碳马氏体其外形为一束一束相互平行的细条状，故也称板条状马氏体 高碳马氏体高碳马氏体其断面呈针叶状，故也称针状马氏体 总结 过冷奥氏体转变产物共析钢 转变类型转变产物形成温度， 转变机制显微组织特征HRC获得工艺珠光体PA1 650扩散型粗片状，F、Fe3C相间分布25退火S650 600细片状，F、Fe3C相间分布25-35正火T600 550极细片状，F、Fe3C相间分布35-40等温处理贝氏体B上550 350半扩散型羽毛状，短棒状Fe3C分布于过饱和F条之间40-45等温处理B下350 MS竹叶状，细

14、片状Fe3C分布于过饱和F针上45-55等温淬火马氏体M针MS Mf无扩散型针状60-65淬火M板条MS Mf板条状50淬火2奥氏体的延续冷却转变1、在等温转变图上估计延续冷却转变产物2、确定马氏体临界冷却速度 提示：v1、v2、v3、v4这四种冷却速度，相当于热处置中常用的随炉冷却退火、空冷正火、油冷油冷淬火和水冷水冷淬火四种冷却方法。Vk共析碳钢 CCT 曲线建立过程表示图时间温度A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk炉冷空冷图就是运用共析碳钢等温转变曲线分析过冷奥氏体在延续冷却时的转变情况。1图中冷却速度v1相当于随炉冷却的速度，根据v1与C曲线相交的位置，过冷奥氏体将转变为珠光体(P)；2冷却速度v2相当于空气中冷却的速度，根据v2与C曲线相交的位置，过冷奥氏体将转变为索氏体(S)；3冷却速度v3相当于淬火时的冷却速度，有一部分过冷奥氏体转变为托氏体(T)，剩余的过冷奥氏体冷却到Ms开场转变成马氏体(M)，最终获得托氏体马氏体剩余奥氏体的混合组织；4冷却速度v4相当于在水中冷却时的冷却速度，它不与C曲线相交，不断过冷到Ms点以下开场转变为马氏体(M)，得到马氏体和剩余奥氏体的混合组织。冷却速度vk与C曲线鼻尖相切，为该钢的临界冷却