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第二节 钢在冷却时的转变 第二节 钢在冷却时的转变 一、过冷奥氏体的等温冷却转变 A 体等温转变曲线( C 曲线)的建立.

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1 第二节 钢在冷却时的转变 第二节 钢在冷却时的转变 一、过冷奥氏体的等温冷却转变 A 体等温转变曲线( C 曲线)的建立

2 过冷 A : T < A 1 时, A 不稳定. A 体等温转变曲线 (C 曲线或 TTT) 高温转变 :A 1 ~ 550 ℃ 过冷 A → P 型组织 中温转变 :550 ℃ ~ M S 过冷 A → 贝氏体 ( B ) 低温转变 : M S ~ M f 过冷 A → 马氏体 ( M ) 共析钢的 C 曲线分析

3 二、冷却转变后的组织和性能 1 、珠光体()转变 二、冷却转变后的组织和性能 1 、珠光体( A 1 ~ 550 ℃)转变 一是晶格重组,二是铁、碳原子扩散 属扩散型转变

4 P 型组织 —— F + 层片状 Fe 3 C 珠光体 P 索氏体 S 屈氏体 T 层片间距: P > S > T 珠光体 P , 3800× 索氏体 S 8000× 屈氏体 T 8000×

5 过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能 组织名称表示符号 形成温度范围 / ℃ 硬度 片间距 /nm 能分辨片层的 放大倍数 珠光体 PA 1 ~ ~200H B 150~450 < 5 00× 索氏体 S650~60025~35HRC80~150 > 1000× 屈氏体 T600~55035~40HRC30~80 > 2000× 可见:珠光体的片层间距越小,硬度越高,同样强度也高, 韧性 也随片层间距变化。 可见:珠光体的片层间距越小,硬度越高,同样强度也高, 韧性 也随片层间距变化。 韧性 同一成分的钢,组织为片状珠光体时硬度和强度比粒状珠光体 的高,但塑性、韧性低,为改善工具钢的切削性能,常用球化退 火来得到粒状珠光体组织,降低钢的硬度。 同一成分的钢,组织为片状珠光体时硬度和强度比粒状珠光体 的高,但塑性、韧性低,为改善工具钢的切削性能,常用球化退 火来得到粒状珠光体组织,降低钢的硬度。粒状珠光体

6 2 、贝氏体转变 上贝氏体: 550 ~ 350 ℃,呈羽毛状, 小 片状 Fe3C 分布在 F 体条间。强度和韧性差。 下贝氏体: 350 ℃~ Ms 点,呈针状, 韧性 高,综合力学性能好。 中温转变: 550 ℃~ Ms 点 中温转变: 550 ℃~ Ms 点 转变特点:半扩散型,铁原子不扩散,碳原 子有一定的扩散能力。 转变特点:半扩散型,铁原子不扩散,碳原 子有一定的扩散能力。 转变产物:贝氏体,即 Fe 3 C 分布在含碳过 饱和的铁素体上的两相混合物。 转变产物:贝氏体,即 Fe 3 C 分布在含碳过 饱和的铁素体上的两相混合物。

7 上贝氏体的形成过程 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×45 钢, B 上 +B 下 , ×400 上贝氏体中的 Fe 3 C 分布于铁素体条之间,分割了基体 的连续性,易脆断,故上贝氏体的强度和韧性较低

8 下贝氏体的形成 F 针内定向分布着细小 Fe 2.4 C 颗粒 电子显微照片 12000× T8 钢, B 下,黑色针状 光学显微照片 ×400

9 等温转变温度 / ℃ 图 3-16 共析纲的力学性能与等温转变温度的关系 αkαk

10 3 、马氏体转变 转变特点: 1 )无扩散型转变 Fe 和 C 原子都不进行扩散, M 是体心正方的 C 过饱和的 F ,固 溶强化显著。 Fe 和 C 原子都不进行扩散, M 是体心正方的 C 过饱和的 F ,固 溶强化显著。 2 )降温形成 连续冷却完成。 连续冷却完成。 3 )瞬时性 M 的形成速度很快, 温度越低,则转变量越多。 M 的形成速度很快, 温度越低,则转变量越多。 4 )转变的不完全性 M 转变总要残留少量 A , A 中的 C% 越多,则 M S 、 M f 越低,残 余 A 含量越多。 A R 的量主要取决于 M S 和 M F 点的位置。 M 转变总要残留少量 A , A 中的 C% 越多,则 M S 、 M f 越低,残 余 A 含量越多。 A R 的量主要取决于 M S 和 M F 点的位置。 5 ) M 形成时体积膨胀 造成很大内应力。 马氏体 (M) : C 在 α - Fe 中的过饱和固溶体。

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12 马氏体的组织类型 C% < 0.2% 时,为板条 M (低碳 M )。 C% > 1.0 % 时,为针状 M 。 Fe-1.8C ,冷至 -100 ℃ Fe-1.8C ,冷至 -60 ℃ 板条 M, 平行的细板条束组成 针状 M (凸透镜状)

13 针片状和板条状马氏体性能比较 C %↑→ M 硬度 ↑ ,针状 M 硬度高,塑韧性差。板条 M 强度高,塑韧性较好

14 三、影响 C 曲线的因素 1 )含碳量 ( 奥氏体的含碳量 ) 2 )合金元素 除 Co 外,绝大多数合金元素溶入奥氏体后,都使 C 曲线右移,形状也可能会发生改变。 除 Co 外,绝大多数合金元素溶入奥氏体后,都使 C 曲线右移,形状也可能会发生改变。 3 )加热温度和保温时间 随温度的提高和保温时间的延长,碳化物溶解充 分,奥氏体成分均匀,晶粒粗大,晶界减少(总形 核部位减少),这些都增加过冷奥氏体的稳定性, 使 C 曲线右移。 随温度的提高和保温时间的延长,碳化物溶解充 分,奥氏体成分均匀,晶粒粗大,晶界减少(总形 核部位减少),这些都增加过冷奥氏体的稳定性, 使 C 曲线右移。

15 四、过冷奥氏体的连续冷却转变 P s —— A→P 开始线 P f —— A→P 终止线 K —— P 型转变终止线 Vk —— 上临界冷却速度 M S —— A→ M 开始温度 M f —— A→ M 终止温度

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