金相热处理综合实训 教学课件 作者 燕样样 第2章 钢在加热时的组织转变.pptVIP

钢在加热时的组织转变 钢在加热时，显微组织会发生一系列的变化，所以加热是热处理至关重要的第一步。加热温度依据相图和热处理目的而定。 (钢)加热一般是为了获得晶粒细小、成分均匀的奥氏体。 由Fe-Fe3C相图可知，温度在A1以下，钢的平衡组织是由铁素体和渗碳体两相组成。当温度超过A1（对共析钢）或A3（对亚共析钢）或Acm（对过共析钢）以上并保温足够时间，才能获得均匀单相的奥氏体。 钢的临界温度 实际加热时各相变点用Ac1、Ac3、Accm表示； 冷却时各相变点用Ar1、Ar3、Arcm表示。 Ac1、Ac3 、Accm；Ar1、Ar3、Arcm是常数吗？ 奥氏体的形成 奥氏体的形成是通过形核和核长大两个过程来完成。 共析钢的原始组织为P，当加热到Acl以上温度时，发生P?A转变。 在转变过程中要发生晶格改组和碳原子的重新分布。包括以下四个基本环节： 奥氏体的形成 对于亚共析钢或过共析钢，在继续升温时，先共析产物也会转化为A； 加热温度不同时，得到的组织、奥氏体的组成（含碳量）不同； 完全奥氏体化后，合金成分与奥氏体相同 奥氏体的晶粒大小 影响奥氏体晶粒大小的因素 加热条件 加热温度↑和保温时间↑，A晶粒越粗。其中加热温度是主要因素。 加热速度↑，过热度↑，获得细小的初始晶粒。 化学成分 随着奥氏体含碳量的增加，Fe、C原子的扩散速度增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。 wC1.2%时未熔Fe3C阻碍奥氏体颗粒长大，A晶粒细小； 强碳化物元素Nb、Ti等元素碳化物不易溶解、阻止C扩散等原因强烈阻止A晶粒粗化，可细化晶粒。 Mn、P、O等促进晶粒长大。 防止奥氏体晶粒长大的措施 控制奥氏体化温度不要过高，保温时间不要过长。 加入碳化物、氮化物形成元素，形成VC、TiC、NbC、AlN等微粒，钉扎奥氏体晶界，阻碍奥氏体晶粒长大，细化晶粒。 加入某些元素，降低奥氏体的晶界能，可以降低晶界移动驱动力，如稀土（Re）可以细化晶粒，使奥氏体转变产物的组织细小。 强 化 训 练 鉴别加热温度对预先热处理组织和性能的影响 （以45钢为例进行说明） 1）对45钢进行不同温度（830℃、860℃、890℃、920℃）的正火处理； 2）分析不同温度正火后性能（硬度）的变化； 3）分析不同温度正火后组织（晶粒大小、铁素体形态、分布）的变化。 金相热处理综合实训课件 第1章 铁碳合金相图 金相热处理综合实训课件 金相热处理综合实训课件 第2章 钢在加热时的组织转变 硬度测定结果平均在17~19HRC，表明加热温度高低对硬度的影响不太显著，但是对晶粒大小的影响比较大，而晶粒大小对钢的韧性影响较大，随着晶粒的增大，钢的韧性显著降低，脆性大大增加。 加热温度对晶粒大小的影响： 由图可以看出，随着正火加热温度的升高，晶粒逐渐增大，但由于保温时间较短，所以混晶现象比较严重，几乎每个温度下都有一些特别粗大的晶粒存在，而且随着温度的升高，粗大晶粒比率增高，这将对最终热处理淬火产生不良的影响。 加热温度对组织形态的影响如图所示。随着正火加热温度的升高，铁素体以块状为主逐渐过渡到以网状为主。除830℃外，其余温度下的铁素体都有针状魏氏组织形成，且随着温度的升高，针状铁素体数量增加，这将使钢的韧性大大降低。可见，45钢正火温度不能超过860℃。 第2章 钢在加热时的组织转变 制作：燕样样 本 章 要 点 学习目的：掌握钢在加热时特征点Ac1、Ac3、 Accm的含义，熟悉奥氏体晶粒 大小对钢热处理后性能的影响。 重 点：钢在加热时奥氏体的形成过程。 难 点：亚共析钢和过共析钢奥氏体化的 特点。 A1、A3、Acm为相图上的平衡转变温度线。 实际生产中温度变化较快，转变会出现滞后。 共析钢的奥氏体形成过程示意图 （a）奥氏体的形核 （b）奥氏体的长大 （c）剩余Fe3C的溶解 （d）奥氏体均匀化 影响奥氏体形成速度的因素 1）温度↑，形核率↑，A形成速度↑。 2）原始组织越细小，相界面↑，形核率↑，奥氏体 形成速度↑。 P、S、T的A形成速度依次↑；片状P 比粒状P的形成速度↑。 3）当wC= 0.77%时，铁素体和渗碳体的界面最多， 奥氏体化速度最快。 4）合金元素影响碳在A中的扩散速度；强碳化物形成元素 降低A的形成速度；非碳化物形成元素加速A的形成。 合金元素改变了钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度。 奥氏体标准晶粒度 分为0～10级。 一般将小于4级的 晶粒称粗晶粒， 5～ 8极为细晶粒， 8级以上为超细晶粒。 奥氏体晶粒随着温度 升高而迅速长大的钢，