工程材料—第3章-C曲線.ppt

習(xí)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(zhuǎn)變的圖形？ 奧氏體在600，500 和300 保溫過程中分別會(huì)發(fā)生什么轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變過程各是怎樣的？ 什么是馬氏體轉(zhuǎn)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(huì)發(fā)生什么組織轉(zhuǎn)變？,3.1.2 熱處理原理,鋼加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變,C -曲線,C-曲線是對(duì)碳鋼加熱得到奧氏體后，在冷卻過程中組織轉(zhuǎn)變進(jìn)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(zhuǎn)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(jìn)行保溫，使奧氏體在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。 （2）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變：是指在冷卻過程中，隨著時(shí)間的延長溫度連續(xù)下降。在實(shí)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(shí)的冷卻方式,熱 加,保溫,時(shí)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(zhuǎn)變曲線,高溫轉(zhuǎn)變,中溫轉(zhuǎn)變,低溫轉(zhuǎn)變,a.高溫轉(zhuǎn)變,共析鋼奧氏體過冷到A1550之間，等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物屬于珠光體型組織。奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體的過程也是一個(gè)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(shí)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)移到相鄰的奧氏體中，從而使相鄰?qiáng)W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(fù)進(jìn)行，奧氏體最終完全轉(zhuǎn)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(dòng)。溫度高時(shí)碳原子移動(dòng)距離大，所形成的珠光體片層較寬，溫度較低時(shí)碳原子移動(dòng)困難，所形成的珠光體片層較密。在727650之間轉(zhuǎn)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(dòng)。溫度高時(shí)碳原子移動(dòng)距離大，所形成的珠光體片層較寬，溫度較低時(shí)碳原子移動(dòng)困難，所形成的珠光體片層較密。在727650之間轉(zhuǎn)變得到的組織為珠光體；,在650600之間轉(zhuǎn)變而得到的組織為索氏體，又叫細(xì)珠光體；在600550之間轉(zhuǎn)變而得到的為屈氏體，又叫極細(xì)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(zhì)區(qū)別。,b.中溫轉(zhuǎn)變,共析鋼奧氏體過冷到550240之間等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物屬于貝氏體型的組織。在這一溫區(qū)上部轉(zhuǎn)變形成上貝氏體;在這一溫區(qū)下部轉(zhuǎn)變得到下貝氏體。下貝氏體有較高的硬度和強(qiáng)度，塑性和韌性也較好，而上貝氏體基本上無實(shí)用價(jià)值。,c.低溫轉(zhuǎn)變,奧氏體在240以下碳原子移動(dòng)極為困難。奧氏體只發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由面心立方的-鐵，轉(zhuǎn)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(nèi)，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(shí)，開始轉(zhuǎn)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(shí)，過冷奧氏體才全部轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變曲線,a.為隨爐冷卻，冷卻曲線與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交時(shí)，奧氏體開始向珠光體轉(zhuǎn)變；冷卻曲線與轉(zhuǎn)變終了線相交后轉(zhuǎn)變完成。由于轉(zhuǎn)變是珠光體區(qū)進(jìn)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(zhuǎn)變?cè)谒魇象w區(qū)進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體。,c.為油冷，冷卻曲線只與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交(在屈氏體轉(zhuǎn)變區(qū))，未與轉(zhuǎn)變終了線相交。所以只有一部分奧氏體發(fā)生了轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)變開始線相交，待冷到馬氏體轉(zhuǎn)變開始線以下時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變溫度更低，時(shí)間更長； 共析鋼及過共析鋼的連續(xù)冷卻曲線中無B型轉(zhuǎn)變，而多了一條P轉(zhuǎn)變終止線； 亞共析鋼在連續(xù)冷卻時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)過冷A會(huì)部分轉(zhuǎn)變?yōu)锽。,由于CCT曲線測定比較困難，許多鋼至今仍無，實(shí)際熱處理中常參照C曲線來定性估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)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(shí)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(shí)，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(shí)工件末被淬透。,(2)淬透性對(duì)力學(xué)性能的影響,淬透性好的鋼，其力學(xué)性能沿截面是基本相同的；而淬透性差的鋼，其力學(xué)性能沿截面是不同的，愈靠近心部的力學(xué)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(jié)構(gòu)鋼末端淬透性試驗(yàn)(端淬試驗(yàn))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(zhì)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(yīng)用,鋼的淬透性是機(jī)械設(shè)計(jì)中選材時(shí)應(yīng)予考慮的重要因素之一。 大截面零件、承受動(dòng)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）