金属材料及钢的热处理.docx
- 文档编号:24418118
- 上传时间:2023-05-27
- 格式:DOCX
- 页数:35
- 大小:238.53KB
金属材料及钢的热处理.docx
《金属材料及钢的热处理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金属材料及钢的热处理.docx(35页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
金属材料及钢的热处理
第1章金属材料及钢的热处理
教学目的
(1) 掌握金属材料的性能。
(2) 理解金属结构的基础知识。
(3) 掌握常用的热处理工艺方法。
(4) 掌握常用的金属材料类型、牌号、力学性能及用途。
(5) 了解钢铁材料的现场鉴别。
1.1金属的结构
1.1.1金属的性能
生产中,无论是制造机器零件,还是制造工具,首先要知道所使用的是什么材料,以及这些材料所具有的性能,以便正确地进行加工。
金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
使用性能是指金属材料在使用过程中表现出来的性能,如物理性能、化学性能以及力学性能等;工艺性能是指金属材料在加工过程中所表现出的性能。
一般情况下,选用金属材料时,常以力学性能作为主要依据。
1.1.1.1金属材料的力学性能
任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用。
如起重机上的钢索,受到悬吊物拉力的作用;柴油机上的连杆,在传递动力时,不仅受到拉力的作用,还受到冲击力的作用;轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力,这种能力就是材料的力学性能。
强度、塑性、硬度和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力作用下表现出的力学性能的依据。
1.强度
强度是指金属材料在力的作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
工程中常用的强度判据有屈服点和抗拉强度,是通过拉伸实验测得的。
屈服点是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用
表示,单位为MPa。
抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下,被拉断前所能承受的最大应力值,用
表示,单位为MPa。
对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,用抗拉强度作为其强度设计的依据。
2.塑性
塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。
工程中常用的塑性判据有断后伸长率(用符号
表示)和断面收缩率(用符号
表示)。
和
值越大,材料塑性越好。
3.硬度
硬度是指材料抵抗表面局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
硬度是衡量金属软硬的性能指标,常用的硬度判据有布氏硬度(用符号HBW表示)和洛氏硬度(用符号HRA、HRB或HRC表示)两种。
硬度值的大小通过硬度试验计测得,表示方法为数字在前,硬度符号在后,如180~200HBW,50~54HRC。
数字越大,材料硬度越高。
在生产现场没有硬度试验计时,可用锉刀锉削金属的方法来判别工件硬度值的高低。
锉刀应使用新的细锉刀,长度为200mm左右,硬度在60HRC以上。
如锉削时锉刀打滑或锉刀上有划痕,说明工件材料的硬度高于锉刀的硬度;如能锉动工件,则可根据锉削的难易程度,判别该工件大致的硬度值。
当工件硬度为30~40HRC时,稍用力即可锉动;为50~55HRC时,不太容易锉动;为55~60HRC时,用力仅能稍锉动一些。
4.韧性
韧性是指金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。
材料韧性的判据用冲击吸收功(用符号Ak)表示,它是通过冲击试验确定的。
Ak值越大,材料韧性越好。
金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减小。
1.1.1.2金属材料的工艺性能
工艺性能是指金属在各种加工过程中所表现出来的性能,即获得零件和毛坯的难易程度。
1.铸造性能
铸造性能是指金属在铸造生产中表现出来的工艺性能,如流动性、收缩、偏析以及吸气等。
铸造性能对铸件质量影响很大,铸造性能好可获得优质铸件。
2.锻造性能
锻造性能是表现金属材料锻造难易程度的一种工艺性能,它与金属材料的塑性和变形抗力有关,塑性越好,变形抗力越小,则锻造性能越好。
3.焊接性能
焊接性能是指材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件,并满足预定设计要求的能力。
材料焊接性能好,是指易于用一般的焊接方法和简单的工艺措施进行焊接。
4.切削加工性能
切削加工性能是指用切削刀具对金属材料进行切削加工的难易程度,切削加工性能好的材料,在加工时刀具的磨损量小,切削效率高,加工后的表面质量好。
对一般钢材来说,硬度为175~230HBW的材料具有良好的切削加工性能。
工艺性能是由材料的物理性能、化学性能和力学性能综合决定的。
例如,灰铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能,但其塑性较差,不能进行锻压,焊接性能也较差,因而常用来铸造形状复杂的铸件。
1.1.2金属的晶体结构
不同的材料具有不同的性能,即使是同一种材料,在不同的结晶条件和热处理条件下也会具有不同的力学性能,这主要是因为其内部的晶体结构不同。
图1-1晶体中的原子排列
1.1.2.1晶体结构的基本知识
固态物质按原子排列特点可分为晶体和非晶体两类。
晶体是指原子按一定规律排列的固态物质,晶体中的原子排列如图1-1所示。
金刚石、石墨及绝大多数固态金属及其合金等均是晶体。
晶体有固定熔点,各向异性。
非晶体是指原子呈不规则排列的固态物质,如普通玻璃、松香、塑料以及沥青等。
非晶体没有固定熔点,各向同性。
1.晶格
为了研究原子的排列规律,可以把晶体中的每个原子假想为近似静态的刚性小球。
这样,晶体就可看成是由许多刚性小球按一定几何规则排列起来的。
为了清楚地表明原子在空间排列的规律性,常常将构成晶体的实际质点(原子、离子或分子)忽略,而将它们抽象为纯粹的几何点,称之为阵点或结点。
这些阵点可以是原子或分子的中心,也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心,各个阵点的周围环境都相同。
为了观察方便,做许多平行的直线将这些阵点连接起来,构成一个三维的空间格架。
这种描述晶体中原子(离子或分子)排列规律的空间格架称为空间点阵,简称为点阵或晶格,如图1-2所示。
2.晶胞
由于晶格中原子的排列具有周期性的特点,因此,为了简便起见,可以从晶体中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元,来分析晶体中原子排列的规律,这个最小的几何单元称为晶胞,如图1-3所示。
实际上整个晶格就是由许多大小、形状相同的晶胞在空间重复堆积而成的。
1.1.2.2常见的金属晶格类型
晶格描述了金属晶体内部原子的排列规律,金属晶体结构的主要差别就在于原子排列形式的不同。
大多数金属元素具有简单的晶体结构,其中常见的有以下3种。
1.体心立方晶格
体心立方晶格的晶胞是一个正立方体,在立方体的8个顶角和中心各排列一个原子,如图1-4所示。
具有这类晶格形式的金属有
-Fe(912℃以下的纯铁)、钒、铬、钼和钨等。
图1-2晶格图1-3晶胞
图1-4体心立方晶格示意图
2.面心立方晶格
面心立方晶格的晶胞也是一个正立方体,在立方体的8个顶角和立方体6个面的中心各有一个原子,如图1-5所示。
具有这类晶格形式的金属有
-Fe(912~1394℃的纯铁)、铝、镍、铜、金和银等。
图1-5面心立方晶格示意图
3.密排六方晶格
密排六方晶格的晶胞是一个正六方柱体,在六方柱体的各个角上和上下底面中心各排列着一个原子,在顶面和底面间还有3个原子,如图1-6所示。
具有这类晶格形式的金属有铍、镁、钛和锌等。
图1-6密排六方晶格示意图
1.1.2.3金属实际晶体结构
晶体内部原子的排列方向(称晶格位向)完全一致,即由一个晶粒组成的晶体,称为单晶体。
理想的金属单晶体在自然界几乎是不存在的,现在用人工的方法可以制造某些金属的单晶体,如锗单晶、硅单晶。
单晶体在不同方向上的物理、化学和力学性能都不相同,即各向异性。
实际金属由许多外形不规则的晶粒组成,所以是多晶体,由于多晶体中各个晶粒内部的晶格形式是相同的,只是晶格位向不同,因而各晶粒的各向异性互相抵消,使得多晶体在宏观上表现出各向同性。
1.1.2.4合金的晶体结构
1.基本概念
(1) 合金。
合金是由两种或两种以上的金属元素(或金属与非金属)组成的具有金属特性的新物质。
(2) 组元。
组成合金最基本的独立物质称为组元。
(3) 合金系统。
由给定组元按不同比例可配制出一系列成分不同的合金,这一系列合金构成一个合金系统,简称为合金系。
(4) 相。
在纯金属或合金中,具有相同成分、相同结构,并与其他部分有界面分开的均匀组成部分称为相。
(5) 组织。
用金相观察方法看到的由形态、尺寸不同和分布方式不同的一种或多种相构成的总体,称为组织。
2.合金的结构
合金之所以比纯金属性能优越,主要是因为其内部结构与纯金属不同。
合金的内部结构比较复杂,但根据各元素在结晶时相互作用的不同可以分为以下3类。
(1) 固溶体。
在固态下两种或两种以上的物质互相溶解而形成的均匀相称为固溶体,例如铜镍合金就是以铜(溶剂)和镍(溶质)形成的。
固溶体具有与溶剂金属相同的晶体结构。
(2) 金属化合物。
合金各组元间相互作用而生成的具有金属特性的一种新相,称为金属化合物。
金属化合物具有独特的晶体结构和性质,与各组元的晶体结构和性质不同,一般可以用分子式来大致表示其组成。
其性能特点是熔点高、硬度高、脆性大,例如铁碳合金中的Fe3C。
(3) 机械混合物。
纯金属、固溶体、金属化合物是组成合金的基本相,由两相或多相按一定比例组成的物质称为机械混合物。
机械混合物中各组成相仍保持各自的晶格与性能,机械混合物的性能介于各组成相性能之间,并由它们的大小、形状、分布及数量而定。
工业上大多数合金属于机械混合物,如钢、生铁和铝合金等。
1.2铁碳合金
铁碳合金是现代工业中应用最广泛的金属材料。
不同成分的铁碳合金,在不同的温度下,具有不同的组织,因而表现出不同的性能。
1.2.1纯铁的同素异构转变
金属在固态下,随温度的变化而发生晶格类型改变的现象称为同素异构转变(或同素异晶转变)。
由同素异构转变所获得的不同晶格类型的晶体称为同素异构体。
纯铁具有同素异构转变,可以形成体心立方和面心立方两种晶格的同素异构体。
纯铁的熔点为1538℃,冷却至熔点以下时,出现体心立方结构的
-Fe。
当温度下降到1394℃时,体心立方结构的
-Fe,转变为面心立方结构,称为
-Fe。
再继续冷却到912℃时,
-Fe又变为体心立方结构,称为
-Fe。
再继续冷却时,晶体类型不发生变化。
同素异构转变不仅存在于纯铁中,而且存在于以铁为基体的钢铁材料中,这是钢铁材料性能多种多样,用途广泛,并能通过各种热处理进一步改善其组织与性能的重要因素。
1.2.2铁碳合金的基本组织
在铁碳合金中,铁和碳互相结合的方式是:
在液态时,铁和碳可以无限互溶;在固态时,碳可以溶于铁中形成固溶体;当碳含量超过固态溶解度时,则出现化合物。
此外,还可以形成由固溶体和化合物组成的机械混合物。
现将铁碳合金在固态下出现的几种基本组织分述如下。
1.2.2.1铁素体
碳溶解在
-Fe中形成的固溶体叫做铁素体,通常用F(或
)表示。
它仍保持
-Fe的体心立方结构。
-Fe溶解碳的能力很小,随温度的不同而不同。
在600℃时的溶解度仅有0.008%,在727℃时溶解度最大可达0.0218%。
铁素体含碳量很少,与纯铁相似,具有良好的塑性(
=30%~50%)和韧性,强度和硬度均不高(
=180~280MPa,50~80HBW)。
在显微镜下观察铁素体为均匀明亮的多边形晶粒。
1.2.2.2奥氏体
碳溶解在
-Fe中形成的固溶体叫做奥氏体。
通常用A(或
)表示。
它仍保持
-Fe的面心立方结构。
-Fe溶解碳的能力比
-Fe大,在1148℃时溶解度最大可达2.11%。
温度降低时,溶解度也降低,在727℃时,溶解度为0.77%。
稳定的奥氏体在钢内存在的最低温度是727℃。
奥氏体的硬度不是很高(160~220HBW),塑性很好,是绝大多数钢种在高温进行压力加工时所要求的组织。
在显微镜下观察,奥氏体晶粒呈多边形,晶界较铁素体平直。
1.2.2.3渗碳体
铁与碳形成稳定的化合物Fe3C叫渗碳体。
它的碳含量为6.69%,具有复杂的晶格形式,与铁的晶格截然不同,故其性能与铁素体差别很大。
渗碳体的硬度很高(800HBW),而塑性极差,几乎为零,是一种硬而脆的组织。
渗碳体在钢中与其他组织共存时其形态可能呈片状、网状或粒状等,由于它在钢中分布的形态不同,对力学性能有很大影响。
渗碳体在一定条件下可以分解成铁和石墨,这在铸铁中有重要的意义。
1.2.2.4珠光体
铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫珠光体,通常用P表示。
由于珠光体是由硬的珠光体片和软的铁素体片相间组成的混合物,故其力学性能介于渗碳体和铁素体之间,它的强度、硬度较好(
=800MPa,180HBW)。
1.2.2.5莱氏体
由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物叫莱氏体,用Ld表示。
因奥氏体在727℃时将转变为珠光体,所以在727℃以下时,莱氏体由珠光体和渗碳体组成。
为区别起见,将存在于727~1148℃之间的莱氏体称为高温莱氏体(Ld),存在于727℃以下的莱氏体称为变态莱氏体(Ld')。
莱氏体的力学性能和渗碳体相似,硬度很高(700HBW),塑性极差。
1.2.3铁碳合金相图
铁碳合金相图是用实验数据绘制而成的。
通过实验,对一系列不同含碳量的合金进行热分析,测出其在缓慢冷却过程中熔液的结晶温度和固态组织的转变温度,并标入温度-含碳量坐标图中。
然后再把相应的温度转折点连接成线,就成为铁碳合金相图(或铁碳合金状态图)。
简化的铁碳合金相图如图1-7所示,图中略去了
的转变和铁素体的成分变化。
此外,因为含碳量大于6.69%的铁碳合金,在工业上没有实用意义,因此相图成分轴仅标出含碳量小于6.69%的合金部分,所以铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C合金相图。
图1-7Fe-Fe3C合金相图
从铁碳合金相图中可以了解到含碳量、温度和结晶组织之间的关系。
它是研究铁碳合金和制定热加工工艺的重要工具。
1.2.3.1铁碳合金相图中点和线的意义
(1) ACD——液相线。
合金熔液冷却到此线时开始结晶,此线以上为液相区。
(2) AECF——固相线。
合金体冷却到此线时结晶完毕,此线以下为固相区。
(3) GS——代号A3。
奥氏体冷却到此线时,开始析出铁素体,使奥氏体的含碳量沿此线向0.77%递增。
(4) ES——代号Acm。
奥氏体冷却到此线时,开始析出二次渗碳体(Fe3CⅡ),使奥氏的含碳量沿此线向0.77%递减。
(5) PSK——共析线,代号A1。
各种成分的合金冷却到此线时,其中奥氏体的含碳量都达到0.77%并分解成珠光体。
(6) S——共析点。
含碳量0.77%的奥氏体冷却到此点时,在恒温下分解成为渗碳体与铁素体所组成的混合物,即珠光体。
(7) C——共晶点。
含碳量4.3%的合金熔液冷却到此点时,在恒温下结晶成为奥氏体与渗碳体所组成的混合物,即莱氏体。
1.2.3.2缓慢冷却过程中不同成分铁碳合金组织的转变
铁碳合金相图中,含碳量低于2.11%的部分属于钢,含碳量为2.11%~6.69%的部分属于铸铁。
(1) 钢的组织转变。
任何一种成分的钢液冷却到AC线时,都开始结晶出奥氏体。
随温度的下降,奥氏体不断增加,钢液逐渐减少。
当冷却到AE线时,结晶完毕,全部成为均匀的奥氏体。
由此可见,不同成分的钢液是在不同的温度范围里凝固的。
在AC线至AE线的温度区间内,同时存在熔液和奥氏体。
在AE线到GSE线的温度区间内,含碳量不同的奥氏体并不发生组织变化。
当冷却到GSE线时,根据奥氏体的含碳量的不同才分别发生3种不同的组织转变。
1) 共析钢的组织转变。
奥氏体的含碳量为0.77%,当冷却到S点时,就全部转变为珠光体。
2) 亚共析钢的组织转变。
奥氏体的含碳量低于0.77%,当冷却到GS线时,开始析出铁素体。
随着温度下降,铁素体不断增加,奥氏体逐渐减少。
当冷却到PS线时,铁素体析出完毕,剩余的奥氏体含碳量变为0.77%,就转变为珠光体。
因此GS线与PS线之间的结晶组织是铁素体和奥氏体,PS线以下的结晶组织是铁素体和珠光体,这种组织的钢称为亚共析钢。
3) 过共析钢的组织转变。
奥氏体的含碳量为0.77%~2.11%,当冷却到ES线时,开始析出二次渗碳体(Fe3CⅡ)。
随着温度下降,二次渗碳体不断增加,奥氏体逐渐减少。
当冷却到SK线时,二次渗碳体析出完毕,剩余的奥氏体含碳量变为0.77%,转变为珠光体。
因此,ES线与SK线之间的结晶组织是二次渗碳体和奥氏体,SK线以下的结晶组织是二次渗碳体和珠光体。
这种组织的钢称为过共析钢。
(2) 铁碳合金相图中的铸铁组织。
在铁碳合金相图中,铸铁的结晶组织有3种:
1) 亚共晶铸铁。
含碳量为2.11%~4.3%,结晶组织为珠光体、二次渗碳体和莱氏体。
2) 共晶铸铁。
含碳量为4.3%,结晶组织为莱氏体。
3) 过共晶铸铁。
含碳量为4.3%~6.69%,结晶组织为一次渗碳体(Fe3CⅠ)和莱氏体。
铸铁组织的特点是都含有莱氏体。
在ECF线与SK线之间的莱氏体是奥氏体与渗碳体组成的混合物,在SK线以下的莱氏体是珠光体与渗碳体组成的混合物。
由于莱氏体中渗碳体占大多数,而且连成一片,奥氏体或珠光体则孤立地分布在渗碳体中,生产上把这3种铸铁统称为白口铸铁。
在727℃以上的白口铸铁组织是由奥氏体和渗碳体组成,727℃以下的白口铸铁组织是由珠光体和渗碳体组成。
1.2.3.3钢的含碳量对力学性能的影响
低碳钢的强度和硬度较低,而塑性和韧性则很高。
原因是低碳钢的结晶组织大多数是铁素体。
随着含碳量的增加,铁素体逐渐减少,而珠光体则不断增加,因此钢的塑性和韧性急剧下降,而强度和硬度则直线上升。
当含碳量增加到0.9%时,钢的组织绝大多数是珠光体。
并由尚未成为网状的微量二次渗碳体所强化,使得钢的强度达到了最高值。
随着含碳量的增加,网状的二次渗碳体也不断增加,钢的硬度断续上升,强度、塑性与韧性则一起下降。
这不仅会使得钢的使用性能不佳,而且锻压加工也较为困难。
所以常用碳素钢的含碳量不超过1.4%。
1.2.3.4铁碳合金相图的应用
铁碳合金相图对工业生产具有指导意义,为选材,制订铸造、锻造、焊接和热处理等加工工艺提供了重要的理论依据,合金相图与热加工工艺规范的关系如图1-8所示。
图1-8Fe-Fe3C合金相图与热加工工艺规范的关系
1.在选择材料方面的应用
铁碳合金相图反映了合金的组织、性能随成分变化的规律,根据组织可以判断大致性能,从而合理选择材料。
桥梁、船舶及各种建筑结构和各种型钢需要塑性、韧性好的材料,应选用含碳量小于0.25%的钢材;对工作中承受冲击载荷和要求较高强度的各种机械零件,要求综合力学性能较高的材料,应选用含碳量为0.30%~0.50%的钢材;制造各种切削刀具、模具及量具时,需要高的硬度、耐磨性,则应选用含碳量为0.70%~1.2%的钢材。
对于白口铸铁来说,其耐磨性好,铸造性能优良,适用于不受冲击、耐磨、形状复杂的铸件,如冷轧辊、火车车轮等。
除此之外,白口铸铁还用作生产可锻铸铁的毛坯。
2.制订热加工工艺方面的应用
在铸造工艺方面,根据铁碳合金相图,可以确定合金的浇注温度。
一般在液相线以上50~100℃,合金的铸造性能取决于结晶温度范围的大小,范围越大,铸造性能越差。
由相图可知共晶成分的合金,其凝固温度的间隔最小(为零),故流动性好,缩孔较少,可以获得致密的铸件。
因此在铸造生产中,接近共晶成分的铸铁被广泛应用。
此外,在铸钢生产中,含碳量规定在0.15%~0.60%之间,因为在这个范围内钢的结晶温度区间较小,铸造性能较好。
在锻造工艺方面,钢在室温时组织为两相混合物,塑性差、变形困难,只有将其加热到单相奥氏体状态才能有较好的塑性,因此钢材的锻造或轧制应选择在具有单相奥氏体的温度范围内进行。
一般始锻温度控制在固相线以下100~200℃,温度不宜太高,以免钢材氧化严重;而终锻温度对亚共析钢应控制在稍高于GS线以上,对于过共析钢应控制在稍高于PSK线以上,温度不能过低,以免使钢材塑性差而导致产生裂纹。
一般始锻温度为1 150~1 250℃,终锻温度为750~850℃。
在焊接工艺方面,焊接性能主要与钢的含碳量有关。
含碳量越高,组织中渗碳体量越多,焊接性能越差。
通常低碳钢与低合金钢焊接性能较好,高碳钢和白口铸铁焊接性差。
在热处理工艺方面,各种热处理工艺与铁碳合金相图有密切关系,可以根据相图制订退火、正火、淬火的加热温度范围。
必须指出,铁碳合金相图不能说明快速加热或冷却时铁碳合金组织的变化规律。
相图上各相的相变温度都是在所谓的平衡(即极缓慢的加热和冷却)条件下得到的。
另外,通常使用的铁碳合金中,除含铁、碳两元素外,尚有其他多种杂质或合金元素,这些元素对相图将有影响,应予以考虑。
1.3钢的热处理概念
钢的热处理,是将钢在固态下进行加热、保温和冷却,改变其内部组织,从而获得所需性能的一种金属加工工艺。
热处理能有效地改善钢的组织,提高其力学性能并延长其使用寿命,是钢铁材料重要的强化手段。
机械工业中的钢铁制品,几乎都要进行不同的热处理才能保证其性能和使用要求。
所有的量具、模具、刃具和轴承,70%~80%的汽车零件和拖拉机零件,60%~70%的机床零件,都必须进行各种专门的热处理,才能进行合理的加工和使用。
热处理按目的、加热条件和特点不同,分为以下3类。
(1) 整体热处理。
特点是对工件整体进行穿透加热。
常用的方法有:
退火、正火、淬火和回火。
(2) 表面热处理。
特点是对工件表层进行热处理,以改变表层组织和性能。
常用的方法有:
火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。
(3) 化学热处理。
特点是改变工件表层的化学成分、组织和性能。
常用的方法有:
渗碳、渗氮及碳氮共渗等。
1.3.1钢的热处理的基本原理
1.3.1.1钢在加热时的组织转变
由Fe-Fe3C相图可知,钢通过缓慢加热,到一定温度后可转变为单相的奥氏体组织,共析钢、亚共析钢和过共析钢的转变温度,分别为A1、A3、Acm。
实际生产时加热和冷却不可能无限缓慢,因而其组织转变的温度也就会有相应的变化。
通常把实际加热时的转变温度用Ac1、Ac3、Accm表示,而实际冷却时的转变温度用Ar1、Ar3、Arcm表示。
将共析钢加热到Ac1时,便发生珠光体向奥氏体的转变。
由于铁素体的含碳量很少。
而渗碳体的碳量又很高,所以奥氏体总是在铁素体与渗碳体交界面上成核。
一方面形成了的奥氏体晶核不断合并其相邻的铁素体,另一方面渗碳体不断溶解于奥氏体中,以供给碳分,这样,奥氏体晶粒就逐渐增多和长大直至珠光体全部转变为奥氏体。
当亚共析钢加热至Ac1以上时,珠光体转变为奥氏体,此时的组织为奥氏体和铁素体。
若继续升温,铁素体也逐渐转变为奥氏体,在温度超过Ac3时,铁素体完全消失,全部组织为细而均匀的单一奥氏体。
过共析钢的加热转变与上述情况相似,只是在Ac1至Accm的升温过程中,是二次渗碳体逐渐溶入奥氏体中。
超过Accm时,全部组织为奥氏体,但其晶粒已经长大粗化。
1.3.1.2钢在冷却时的组织转变
钢加热奥氏体化后,再进行冷却,奥氏体将发生变化。
因冷却条件不同,转变产物的组织结构也不同,性能也会有显著的差异。
所以,冷却过程是热处理的关键工序,决定着钢在热处理后的组织和性能。
热处理的冷却方式有两种:
一种是将奥氏体迅速冷至A1以下某个温度,等温停留一段时间,再断续冷却,通常称之为“等温冷却”;另一种是将奥氏体以一定的速度冷却,如油冷、水冷、空冷或炉冷等,称之为“连续冷却”。
共析钢过冷奥氏体等温转变的产物大致可分为以下3种类型:
(1) 高温转变产物。
共析钢奥氏体过冷到A1线至550℃之间等温转变的产物属于珠光体型组织,都是由铁素体和渗碳体的层片所组成的机械混合物。
过冷度越大,层片越薄,硬度也越高。
过冷到A1至650℃之间转变而得到的组织为珠光体;过冷到600~650℃之间转变而得到的为索氏体,又
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金属材料 热处理