工程材料—第3章-C曲線.ppt

習題,A1線的物理意義是什么？ C曲線是描述什么組織發(fā)生轉變的圖形？ 奧氏體在600，500 和300 保溫過程中分別會發(fā)生什么轉變，轉變過程各是怎樣的？ 什么是馬氏體轉變？馬氏體的性能怎樣？ 鋼的淬透性是指什么？ 鋼在油中淬火會發(fā)生什么組織轉變？,3.1.2 熱處理原理,鋼加熱時的轉變,C -曲線,C-曲線是對碳鋼加熱得到奧氏體后，在冷卻過程中組織轉變進行分析的工具。,鋼的熱處理工藝有兩種冷卻方式： (1)等溫冷卻轉變:就是使加熱到奧氏體的鋼，先以較快的冷卻速度冷到A1線以下一定的溫度，然后進行保溫，使奧氏體在等溫下發(fā)生組織轉變。 （2）連續(xù)冷卻轉變：是指在冷卻過程中，隨著時間的延長溫度連續(xù)下降。在實際生產(chǎn)中大多數(shù)的冷卻過程是連續(xù)冷卻。,一.鋼在熱處理時的冷卻方式,熱 加,保溫,時間,溫度,臨界溫度,連續(xù)冷卻,等溫冷卻,共析鋼過冷奧氏體等溫轉變曲線,高溫轉變,中溫轉變,低溫轉變,a.高溫轉變,共析鋼奧氏體過冷到A1550之間，等溫轉變的產(chǎn)物屬于珠光體型組織。奧氏體轉變成珠光體的過程也是一個鐵素體與滲碳體交替生核長大的過程。如圖3-7所示。,珠光體的形成,首先在奧氏體的晶界上產(chǎn)生滲碳體晶核，滲碳體的含碳量高于奧氏體，所以要將周圍奧氏體中的碳原子吸收過來，與此同時，使附近的奧氏體含碳量降低, 為鐵素體的形成創(chuàng)造了有利條件，使這部分奧氏體轉變?yōu)殍F素體。 由于鐵素體的溶碳能力很低，在其長大過程中必須將過剩的碳轉移到相鄰的奧氏體中，從而使相鄰奧氏體區(qū)域中的含碳量升高，又為產(chǎn)生新的滲碳體創(chuàng)造了條件。如此反復進行，奧氏體最終完全轉變?yōu)殍F素體和滲碳體層片相間的珠光體組織。,珠光體的形成過程中需要碳原子的移動。溫度高時碳原子移動距離大，所形成的珠光體片層較寬，溫度較低時碳原子移動困難，所形成的珠光體片層較密。在727650之間轉變得到的組織為珠光體；,珠光體的形成過程中需要碳原子的移動。溫度高時碳原子移動距離大，所形成的珠光體片層較寬，溫度較低時碳原子移動困難，所形成的珠光體片層較密。在727650之間轉變得到的組織為珠光體；,在650600之間轉變而得到的組織為索氏體，又叫細珠光體；在600550之間轉變而得到的為屈氏體，又叫極細珠光體。,電鏡形貌,這三種珠光體類組織只有層片間距大小之分，并無本質區(qū)別。,b.中溫轉變,共析鋼奧氏體過冷到550240之間等溫轉變的產(chǎn)物屬于貝氏體型的組織。在這一溫區(qū)上部轉變形成上貝氏體;在這一溫區(qū)下部轉變得到下貝氏體。下貝氏體有較高的硬度和強度，塑性和韌性也較好，而上貝氏體基本上無實用價值。,c.低溫轉變,奧氏體在240以下碳原子移動極為困難。奧氏體只發(fā)生同素異構轉變，由面心立方的-鐵，轉變?yōu)轶w心立方的鐵。原奧氏體中所有的碳原子都保留在體心立方晶格內，形成過飽和的鐵。這種碳在鐵中的過飽和固溶體叫馬氏體。,殘余奧氏體,共析鋼奧氏體過冷到240(Ms)時，開始轉變?yōu)轳R氏體，隨著溫度下降，馬氏體逐漸增加，過冷奧氏體不斷減少，直至-50(Mf)時，過冷奧氏體才全部轉變?yōu)轳R氏體。所以，Ms與Mf之間的組織為馬氏體和殘余奧氏體。,由于含碳量不同，馬氏體有兩種形態(tài)。含碳量較高的馬氏體組織呈針葉狀，叫針葉馬氏體。含碳量較低的馬氏體組織為板條狀，叫板條馬氏體。,(2)連續(xù)冷卻,圖3-9共析鋼連續(xù)冷卻轉變曲線,a.為隨爐冷卻，冷卻曲線與珠光體轉變開始線相交時，奧氏體開始向珠光體轉變；冷卻曲線與轉變終了線相交后轉變完成。由于轉變是珠光體區(qū)進行的，所以得到珠光體組織。 b.為在空氣中冷卻，由于冷速較快，轉變在索氏體區(qū)進行，所以轉變產(chǎn)物為索氏體。,c.為油冷，冷卻曲線只與珠光體轉變開始線相交(在屈氏體轉變區(qū))，未與轉變終了線相交。所以只有一部分奧氏體發(fā)生了轉變，轉變產(chǎn)物為屈氏體；而另一部分奧氏體則在冷卻到Ms線后轉變?yōu)轳R氏體。最后得到的是馬氏體和屈氏體的混合組織。即為油中冷卻的產(chǎn)物。 d.為水冷，由于冷速快，冷卻曲線未與珠光體轉變開始線相交，待冷到馬氏體轉變開始線以下時，奧氏體轉變?yōu)轳R氏體。,連續(xù)冷卻曲線與等溫C曲線的比較,連續(xù)冷卻曲線位于等溫C曲線右下方，P轉變溫度更低，時間更長； 共析鋼及過共析鋼的連續(xù)冷卻曲線中無B型轉變，而多了一條P轉變終止線； 亞共析鋼在連續(xù)冷卻時在一定溫度范圍內過冷A會部分轉變?yōu)锽。,由于CCT曲線測定比較困難，許多鋼至今仍無，實際熱處理中常參照C曲線來定性估計連續(xù)冷卻轉變過程。,二) 共析碳鋼 TTT 曲線與CCT曲線的比較,亞共析鋼,過共析鋼,亞、過共析鋼的TTT曲線,2. 鋼的淬透性,(1)淬透性的概念 鋼的淬透性是指鋼在淬火時能獲得淬硬層深度的能力，它是鋼材本身固有的屬性。 淬火時，工件截面上各處冷卻速度是不同的。其表面冷卻速度最大，大于該鋼的馬氏體臨界冷卻速度，淬火后獲得馬氏體組織。愈到中心冷卻速度愈小。在距表面某一深處的冷卻速度開始小于該鋼的馬氏體臨界冷卻速度，則淬火后將有非馬氏體組織出現(xiàn)，這時工件末被淬透。,(2)淬透性對力學性能的影響,淬透性好的鋼，其力學性能沿截面是基本相同的；而淬透性差的鋼，其力學性能沿截面是不同的，愈靠近心部的力學性能愈低，特別是韌性值更為明顯。,(3)淬透性的測定與表示方法,淬透性的測定方法很多，按GB22563規(guī)定，結構鋼末端淬透性試驗(端淬試驗)法是最常用的方法。用來測量淬透層的厚度。 臨界直徑是一種直觀衡量淬透性的方法。臨界直徑是鋼在某種淬火冷卻介質中冷卻后，心都能得到半馬氏體組織（50%）的最大直徑，用Do表示。,頂端淬火法,臨界淬透直徑,鋼的淬透性的應用,鋼的淬透性是機械設計中選材時應予考慮的重要因素之一。 大截面零件、承受動載的重要零件、承受拉力和壓力的許多重要零件（螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等）