共析转变解析.ppt

第三节 共析转变 一、概述 共析转变与共晶转变相似，但它是从固溶体母相中以相互协作的方式生长出来，结构、成分均不相同于母相的两个新固相，表达式为： 当含碳量为0.77%的奥氏体（γ）冷却到共析温度（727℃），将分解成铁素体（α）和渗碳体（Fe3C）的机械混合物——珠光体转变 典型固态相变之【共析转变】……….. 珠光体： 铁素体、渗碳体交替分布的片层状共析组织. 珠光体的形成过程： ① 碳的扩散； ② 晶体点阵重构 珠光体团：珠光体片层方向大致相同的区域。 珠光体片间距SO 过冷度越大，片间距越小 不同的温度形成的珠光体片层间距不同： 在温度区间（A1～ 650℃）：SO大约为400nm;珠光体P 在温度区间（650℃～600℃）：SO大约为400nm～200nm，称为索氏体S 在温度区间（600℃～500℃）：SO小于200nm，称为托氏体T（或屈氏体） 二、珠光体的形成过程： 珠光体形成过程 碳的扩散过程 三、共析转变动力学 1、影响因素： 影响形核率I和长大速度μ的因素有①过冷度的大小和②等温时间。 结论：形核率I和长大速度μ随过冷度的增大先增后减小！ 共析转变和其他类型的相变一样，也遵循着形核和长大的过程。 等温时间对形核率的影响： 结论： ① 随着等温时间的↑，形核率I明显增加； ② 等温时间对晶核长大速度u无明显影响 。 2、共析转变动力学图 共析转变属于非均匀形核，因而用Avrami（阿夫拉米）方程来描述。共析转变动力学曲线一般都是用实验方法来测定的。 常用的方法： 金相法 √ 硬度法 膨胀法 磁性法 电阻法 该曲线综合反映了珠光体的形核率I和长大速率u与等温时间的关系！ 该图把共析转变温度、时间和转变量三者有机结合起来！ 主要作用： 为钢制定热处理工艺提供重要的参考！ 从动力学图中可以知道其三个特点： ①共析转变有一段孕育期，即从等温开始至开始发生转变的时间． ②等温温度从A1逐渐下降时，孕育期逐渐缩短，降至某一温度孕育期最短，温度继续降低则孕育期反而增长，降低至一定温度时共析转变将放抑制． ③等温转变初期，随时间的延长，共析转变速度增大，转变量超过50％时，转变速度又逐渐降低，直至转变完成。 “鼻尖”的出现和驱动力与扩散速度与温度的关系的相反结果引起！！！ 珠光体转变动力学图的影响因素：? 奥氏体中含碳量的影响； 合金元素的影响； 奥氏体晶粒尺寸的影响 加热温度与保温时间的影响； 塑性变形的影响 应力的影响 四、先共析转变及伪共析转变 先共析转变：亚共析钢或过共析钢从单相奥氏体区冷却到双相区时，首先析出铁素体或渗碳体的现象。 A3线：是α在γ中的固溶线。 Acm线：是Fe3C在γ中的固溶线。 亚共析钢冷却时，如②直线，先和A3线相交，则此时首先从γ中析出α，等成分到达共析点时，在发生共析转变。 过共析钢冷却时，如③直线，先和Acm线相交，则此时首先从γ中析出Fe3C ，等成分到达共析点时，在发生共析转变。 亚共析钢中先共析铁素体的析出： 块状F的析出 当P转变温度高，Fe原子自扩散便利，且晶粒较细时； 2. 网状F的析出 当转变温度较高，或冷速较大、A晶粒粗大时，Fe自扩散能力下降，F易沿晶界析出并连成网状； 3. 片状F的析出 当转变温度较低，晶粒粗大时； 过共析钢中先共析渗碳体的析出： 过共析钢加热到Acm温度以上，经保温获得均匀奥氏体后，再在Acm点以下GS延长线以上等温保持或缓慢冷却时，将从奥氏体中析出先共析渗碳体。 先共析渗碳体的形态，可以是粒状、网状和针（片）状。但是，过共析钢在奥氏体成分均匀、晶粒粗大的情况下，从过冷奥氏体中直接析出粒状渗碳体的可能性是很小的，一般是网状的或针（片）状的。 工业上将具有先共析片（针）状的铁素体或者针（片）状渗碳体＋珠光体的组织，统称为魏氏组织。 魏氏组织 先共析铁素体＋珠光体 先共析渗碳体＋珠光体 亚共析钢 过共析钢 焊接低碳钢过热区的魏氏组织及母材组织图 魏氏组织形成条件，基本特征及力学性能 魏氏组织易在粗大的奥氏体中形成； 魏氏组织形成与钢的化学成分有关； 魏氏组织只在一定冷却速度下才能形成，过快或过慢都抑制形成 1. 形成条件： 2. 基本特征： 魏氏组织伴生粗大的晶粒，在原奥氏体边界先共析的铁素体或先共析的渗碳体成片状或针状插入奥氏体内部！ 3. 力学性能： 因为魏氏组织经常伴生粗晶组织，会使钢的力学性能，尤其是塑性和冲击韧性显著降低。 伪共析转变：当亚（过）共析钢从奥氏体区以较快速度冷却，先共析铁素体（或渗碳体）来不及析出，直接形成铁素体与渗碳体的混合物。 伪共析转变区域 思考题：对于亚共析钢来说，其先共析转变产物与伪共析转变产物哪种力