钢在加热时的转变PPT文件格式下载.ppt
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或者晶格缺陷处。
而原子尺寸与而原子尺寸与Fe原子相差不大的合金元素则原子相差不大的合金元素则固溶于替换位置。
固溶于替换位置。
还有一些化学元素吸附于奥氏体晶界等晶体还有一些化学元素吸附于奥氏体晶界等晶体缺陷处。
缺陷处。
44热热处处理理原原理理2.1奥氏体的组织奥氏体的组织奥氏体晶粒一般为奥氏体晶粒一般为等轴状多边形等轴状多边形,在奥氏体,在奥氏体晶粒内有晶粒内有孪晶孪晶。
如图。
如图21a).b)所示所示(a)T8钢的奥氏体晶粒钢的奥氏体晶粒(暗场像暗场像)(b)1Cr18Ni9Ti钢室温的奥氏体组织钢室温的奥氏体组织55热热处处理理原原理理2.2奥氏体的晶体结构奥氏体的晶体结构奥氏体点阵常数与含碳量的关系奥氏体点阵常数与含碳量的关系66热热处处理理原原理理2.3奥氏体的性能奥氏体的性能奥氏体是最密排的点阵结构,致密度高,比容奥氏体是最密排的点阵结构,致密度高,比容最小。
最小。
奥氏体的点阵滑移系多,故奥氏体的塑性好,奥氏体的点阵滑移系多,故奥氏体的塑性好,屈服强度低,易于加工塑性变形。
钢锭或钢坯屈服强度低,易于加工塑性变形。
钢锭或钢坯一般被加热到一般被加热到1100以上奥氏体化,然后进行以上奥氏体化,然后进行锻轧,塑性加工成材。
锻轧,塑性加工成材。
一般钢中的奥氏体具有顺磁性,因此奥氏体钢一般钢中的奥氏体具有顺磁性,因此奥氏体钢可以作为无磁性钢。
可以作为无磁性钢。
奥氏体的导热性差,线膨胀系数最大,故奥氏奥氏体的导热性差,线膨胀系数最大,故奥氏体钢可以用来制造热膨胀灵敏的仪表元件。
体钢可以用来制造热膨胀灵敏的仪表元件。
77热热处处理理原原理理3.奥氏体形成机理奥氏体形成机理奥氏体形成是扩散性奥氏体形成是扩散性相变,转变的全过程:
相变,转变的全过程:
奥奥氏体形核氏体形核;
奥氏体晶核长奥氏体晶核长大大;
剩余碳化物溶解剩余碳化物溶解;
奥氏奥氏体成分均匀化体成分均匀化。
88热热处处理理原原理理3.1奥氏体形成的热力学条件奥氏体形成的热力学条件驱动力驱动力钢的热处理钢的热处理P15珠光体和奥氏体的自由能随珠光体和奥氏体的自由能随温度变化的示意图温度变化的示意图奥氏体形成时系统总的自由能变化为奥氏体形成时系统总的自由能变化为G=GV+GS+Ge必须在必须在A1A1温度以上,即在一定的温度以上,即在一定的过热条件下奥氏体才能形成。
只过热条件下奥氏体才能形成。
只有当珠光体与奥氏体的体积自由有当珠光体与奥氏体的体积自由能之差能克服界面能和应变能时,能之差能克服界面能和应变能时,珠光体向奥氏体转变才能使系统珠光体向奥氏体转变才能使系统向低能状态转变,奥氏体才能自向低能状态转变,奥氏体才能自发地形成。
发地形成。
99热热处处理理原原理理加热和冷却时的临界点加热和冷却时的临界点实际加热和冷却时转变的开始点不在实际加热和冷却时转变的开始点不在A1,实际生产中加热速度和冷却速度一般较快,实际生产中加热速度和冷却速度一般较快,转变发生滞后现象,即转变开始点随着加转变发生滞后现象,即转变开始点随着加热速度的加快而升高。
习惯上将在一定加热速度的加快而升高。
习惯上将在一定加热速度下(热速度下(0.125/min)实际测定的临界)实际测定的临界点用点用Ac1表示,冷却时的临界点以表示,冷却时的临界点以Ar1表示。
表示。
临界点临界点A3和和Acm也附加脚标也附加脚标c,r,即:
即:
Ac3、Ar3、Accm、Arcm。
奥氏体形成的条件奥氏体形成的条件1010热热处处理理原原理理加热和冷却时的临界点加热和冷却时的临界点钢的热处理钢的热处理P15在加热(冷却)速度为在加热(冷却)速度为0.125/min时,对临界点时,对临界点A1,A3,Acm的影响的影响1111热热处处理理原原理理热处理常用的临界点符号及说明热处理常用的临界点符号及说明1212热热处处理理原原理理3.2奥氏体的形成奥氏体的形成3.2.1奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的形成形核条件能量、结构和成分起伏;
形核条件能量、结构和成分起伏;
形核部位相界面、珠光体团的边界,过冷形核部位相界面、珠光体团的边界,过冷度较大时在铁素体内的亚晶界等;
度较大时在铁素体内的亚晶界等;
奥氏体的形成是扩散型相变,因此奥氏体晶奥氏体的形成是扩散型相变,因此奥氏体晶核是通过扩散机制形成的。
核是通过扩散机制形成的。
1313热热处处理理原原理理3.2.2奥氏体晶核的长大奥氏体晶核的长大奥氏体晶核的长大奥氏体晶核的长大1414热热处处理理原原理理当在铁素体和渗碳体当在铁素体和渗碳体交界面上形成奥氏体交界面上形成奥氏体晶核时,则形成了晶核时,则形成了ggaa和和ggFe3C两个两个相界面。
那么,奥氏相界面。
那么,奥氏体晶核的长大过程实体晶核的长大过程实际上是两个相界面向际上是两个相界面向原有的铁素体和渗碳原有的铁素体和渗碳体中推移的过程。
体中推移的过程。
1515热热处处理理原原理理结论结论共析钢中奥氏体的形成共析钢中奥氏体的形成可以分为四个阶段:
可以分为四个阶段:
形核;
晶核向铁素体和渗晶核向铁素体和渗碳体两个方向长大;
碳体两个方向长大;
剩余碳化物溶解;
奥氏体成分均匀化。
1616热热处处理理原原理理4.奥氏体形成的动力学奥氏体形成的动力学相变的动力学研究的是:
转相变的动力学研究的是:
转变温度、转变量和转变时间的关系变温度、转变量和转变时间的关系(也就是转变速度问题也就是转变速度问题)。
钢的成分、。
钢的成分、原始组织、加热温度等均影响转变原始组织、加热温度等均影响转变速度。
速度。
为了使问题简化,首先讨论为了使问题简化,首先讨论当温度恒定时奥氏体形成的动力学当温度恒定时奥氏体形成的动力学问题。
问题。
1717热热处处理理原原理理4.1共析碳素钢奥氏体等温形成动力学共析碳素钢奥氏体等温形成动力学将小试样迅速加将小试样迅速加热到热到Ac1以上不同以上不同的温度,并在各的温度,并在各温度下保持不同温度下保持不同时间后迅速淬冷时间后迅速淬冷测定测定奥氏体的奥氏体的转变量转变量与与时间时间的关系的关系1818热热处处理理原原理理共析钢奥氏体等温形成图共析钢奥氏体等温形成图(TTA)Time-Temperature-Austenitization参考参考钢的热处理钢的热处理P23合金钢等温合金钢等温TTA曲线曲线1919热热处处理理原原理理4.2连续加热时奥氏体形成特征连续加热时奥氏体形成特征实际生产中,绝大多数情况下奥实际生产中,绝大多数情况下奥氏体是在连续加热过程中形成的。
氏体是在连续加热过程中形成的。
2020热热处处理理原原理理连续加热时奥氏体形成的连续加热时奥氏体形成的TTA曲线曲线钢的热处理钢的热处理P24奥氏体连续加热奥氏体连续加热时的转变也是形时的转变也是形核、晶核长大的核、晶核长大的过程,也需要碳过程,也需要碳化物的溶解和奥化物的溶解和奥氏体的均匀化。
氏体的均匀化。
但是连续加热转变但是连续加热转变有一定有一定特征特征下下一一页页2121热热处处理理原原理理11、相变是在一个温度范围内完成的、相变是在一个温度范围内完成的钢在连续加热时,奥氏体在一个温度钢在连续加热时,奥氏体在一个温度范围内完成。
加热速度愈大,各阶段范围内完成。
加热速度愈大,各阶段转变温度范围均向高温推移、扩大。
转变温度范围均向高温推移、扩大。
2222热热处处理理原原理理2、奥氏体成分不均匀性随加热速度增大而增大、奥氏体成分不均匀性随加热速度增大而增大在快速加热情况在快速加热情况下,碳化物来不下,碳化物来不及充分溶解,碳及充分溶解,碳和合金元素的原和合金元素的原子来不及充分扩子来不及充分扩散,因而,造成散,因而,造成奥氏体中碳、合奥氏体中碳、合金元素浓度分布金元素浓度分布很不均匀很不均匀。
加热速度和淬火温度对加热速度和淬火温度对40钢奥氏钢奥氏体内高碳区最高碳浓度的影响体内高碳区最高碳浓度的影响2323热热处处理理原原理理3、奥氏体起始晶粒随着加热速度增大而细化、奥氏体起始晶粒随着加热速度增大而细化快速加热时,相变过热度大,奥氏体快速加热时,相变过热度大,奥氏体形核率急剧增大,同时,加热时间又形核率急剧增大,同时,加热时间又短,因而,奥氏体晶粒来不及长大,短,因而,奥氏体晶粒来不及长大,晶粒较细,甚至获得超细化的奥氏体晶粒较细,甚至获得超细化的奥氏体晶粒。
晶粒。
2424热热处处理理原原理理结语在连续加热时,随着加热速度的在连续加热时,随着加热速度的增大,奥氏体化温度升高,可以增大,奥氏体化温度升高,可以细细化奥氏体晶粒化奥氏体晶粒,同时,剩余碳化物,同时,剩余碳化物的数量会增多,故的数量会增多,故奥氏体基体的平奥氏体基体的平均碳含量较低均碳含量较低,这两个因素均可以,这两个因素均可以使淬火马氏体获得强韧化,有利于使淬火马氏体获得强韧化,有利于提高淬火零件的韧性。
提高淬火零件的韧性。
2525热热处处理理原原理理4.3奥氏体形成动力学理论基础奥氏体形成动力学理论基础转变温度转变温度()形核率形核率N(mm3/s)线生长速度线生长速度G(mm/s)转变一半所需转变一半所需的时间的时间(S)74022800.0005100760110000.0109780515000.0263800616000.0411钢的热处理钢的热处理P24-P26奥氏体的形核率和长大速度奥氏体的形核率和长大速度2626热热处处理理原原理理4.4影响奥氏体形成速度的因素影响奥氏体形成速度的因素一切影响奥氏体的形核率和增大一切影响奥氏体的形核率和增大速度的因素都影响奥氏体的形成速度的因素都影响奥氏体的形成速度。
如:
加热温度,钢的原始组织,如:
加热温度,钢的原始组织,化学成分等化学成分等2727热热处处理理原原理理4.4.1加热温度的影响加热温度的影响奥氏体形成速度随着加热温度升高而迅速增奥氏体形成速度随着加热温度升高而迅速增大。
转变的孕育期变短,相应的转变终了时间大。
转变的孕育期变短,相应的转变终了时间也变短。
也变短。
随着奥氏体形成温度升高,形核率增长速率高随着奥氏体形成温度升高,形核率增长速率高于长大速度的增长速率。
于长大速度的增长速率。
随着奥氏体形成温度升高,奥氏体相界面向铁随着奥氏体形成温度升高,奥氏体相界面向铁素体的推移速度比向渗碳体的推移速度之比增素体的推移速度比向渗碳体的推移速度之比增大。
大。
2828热热处处理理原原理理4.4.2原始组织的影响原始组织的影响钢的原始组织愈细,奥氏体形成速度愈快。
钢的原始组织愈细,奥氏体形成速度愈快。
因为原始组织中的碳化物分散度越高,相因为原始组织中的碳化物分散度越高,相界面越多,形核率越大。
界面越多,形核率越大。
珠光体的片间距愈小碳原子的扩散距离减小,珠光体的片间距愈小碳原子的扩散距离减小,奥氏体形
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- 加热 转变