第3章 金属材料的凝固与固态相变.ppt

3.3.4 Fe-Fe3C相图的应用 1.在钢铁材料选用方面的应用 ●建筑结构和各种型钢需用塑性、韧性好的材料，选用低碳钢。 ●机械零件需用强韧性较好的材料,选用中碳钢。工具需用硬度高和耐磨性好的材料，则选高碳钢。 ●纯铁磁导率高，矫顽力低，作软磁材料，例如做电磁铁的铁心等。 ●白口铸铁硬度高、脆性大，难切削，不能锻造，但耐磨性好，铸造性能优良，用作耐磨、不受冲击、形状复杂的铸件，例如拔丝模、犁铧等。 电磁铁的铁心 2.在铸造工艺方面的应用 根据Fe—Fe3C相图可以确定合金的浇注温度。浇注温度一般在液相线以上100℃左右。 3.在热缎、热轧工艺方面的应用 一般始缎温度为1150～1250℃，终缎温度为800～850℃。 4.在热处理工艺方面的应用 对于制订热处理工艺有着特别重要的意义。 3.4 钢在加热时的转变 3.4.1 钢在实际加热时的转变点 钢在加热时，实际转变温度往往要偏离平衡的临界温度，冷却时也是如此。 通常把加热时的临界温度标以字母“C”，如AC1、AC3、ACcm等； 把冷却时的临界温度标以字母“r”，如Ar1、Ar3、Arcm等。 3.4.2 奥氏体的形成过程及影响因素 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以共析钢的奥氏体形成过程为例。 1.奥氏体的形成过程 ⑴形核 奥氏体的晶核优先在F/Fe3C的界面上形成。 ⑵晶核长大 依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体而进行的。 ⑶残留渗碳体的溶解 铁素体全部消失以后，仍有部分未溶的渗碳体随着时间的延长而溶入到奥氏体，直至全部消失。 ⑷成分均匀化 渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不均匀的，只有延长时间才能获得均匀化的奥氏体。 ＞Ac1 ＞Ac3 ＞Ac1 ＞Accm 亚共析钢的加热过程： F + P A + F A 过共析钢的加热过程： P + Fe3CⅡ A+ Fe3C A 3 奥氏体晶粒的大小及控制 （1）晶粒大小及表示方法 2.奥氏体形成的影响因素 （1）加热温度和加热速度 （2）原始组织 （3）合金元素 晶粒大小采用与标准评级图相比较的方法来评定晶粒大小的级别。通常将晶粒大小分为8级，通常1～4级为粗晶粒，5～8级为细晶粒。 ⑵加热速度 加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度越高，可获得细小的起始晶粒。 ⑶钢的化学成分 碳全部溶于奥氏体时，含碳量的增加，晶粒长大倾向增大。 合金元素Ti、V、Nb等，可细化奥氏体晶粒。Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素。 （2）奥氏体晶粒大小的控制 ⑴加热温度与保温时间 加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。 热处理时常用的冷却方式有两种: (1)是等温冷却； (2)是连续冷却。 3.5 钢在冷却时的转变 （1）在A1以上：奥氏体稳定区。 （2）在A1以下转变开始线以左：为过冷奥氏体区。 （3）转变开始线与转变终了线之间：过冷奥氏体转变区。上半部转变为珠光体，下半部转变为贝氏体。 （4）Ms、 Mf ：分别为的开始温度线和转变终了线。之间为奥氏体向马氏体转变区。 3.5.1 过冷奥氏体等温转变图 3.5.2 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 连续冷却转变曲线（CCT曲线）。图中Ps和Pf线分别表示珠光体转变的开始和终了线；KK′线是珠光体转变终止线。 共析钢以大于VK的速度冷却时，得到的组织为马氏体，这个冷却速度称为临界冷却速度。 3.5.3 过冷奥氏体的转变产物及性能 1.珠光体组织 共析成分的奥氏体在A1～550℃温度范围内等温停留时，将发生珠光体转变，形成铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物-珠光体。 珠光体的组织有两种形态：一种是片状珠光体；另一种是球状或粒状珠光体。 片状珠光体组织 粒状珠光体组织 根据珠光体的粗细程度，将其分为三类： A1～650℃之间形成的较粗的珠光体，称为珠光体 “P”； 650～600℃之间形成的较细的珠光体，称为索氏体 “S”； 600～550℃之间形成的极细的珠光体，称为托氏体 “T”。 (a)珠光体 8000倍? (b) 索氏体 8000倍