第3章-3铁碳合金中的相和组织.ppt

2. 钢的淬透性 (1)淬透性的概念 钢的淬透性是指钢在淬火时能获得淬硬层深度的能力，它是钢材本身固有的属性。 淬火时，工件截面上各处冷却速度是不同的。其表面冷却速度最大，大于该钢的马氏体临界冷却速度，淬火后获得马氏体组织。愈到中心冷却速度愈小。在距表面某一深处的冷却速度开始小于该钢的马氏体临界冷却速度，则淬火后将有非马氏体组织出现，这时工件末被淬透。 (2)淬透性对力学性能的影响 淬透性好的钢，其力学性能沿截面是基本相同的；而淬透性差的钢，其力学性能沿截面是不同的，愈靠近心部的力学性能愈低，特别是韧性值更为明显。 (3)淬透性的测定与表示方法 淬透性的测定方法很多，按GB225—63规定，结构钢末端淬透性试验(端淬试验)法是最常用的方法。用来测量淬透层的厚度。 临界直径是一种直观衡量淬透性的方法。临界直径是钢在某种淬火冷却介质中冷却后，心都能得到半马氏体组织（50%）的最大直径，用Do表示。 顶端淬火法 临界淬透直径 油淬 水淬 牌号 Do／mm 牌号 Do／mm 淬水 淬油 淬水 淬油 45 13~16.5 5~9.5 35CrMo 36~42 20~28 60 11~17 6~12 60Si2Mn 55~62 32~46 T10 10~15 ＜8 50CrVA 55~62 32~40 65Mn 25~30 17~25 38CrMoAl 100 80 20Cr 12~19 6~12 20CrMoTi 22~35 15~24 40Cr 30~38 19~28 30CrMnSi 40~50 32~40 35SiMn 40~46 25~34 40MnB 50~55 28~40 钢的淬透性的应用 钢的淬透性是机械设计中选材时应予考虑的重要因素之一。 大截面零件、承受动载的重要零件、承受拉力和压力的许多重要零件（螺栓、拉杆、锻模、锤杆等），要求表面和心部力学性能一致，应选择淬透性高的材料； 心部力学性能对使用寿命无明显影响的零件（承受弯曲或扭转的轴类），可选用淬透性低的钢，获得1/2~1/4淬硬层深度即可； 焊接件、承受强力冲击和复杂应力的冷镦凸模等，不能或不宜选择淬透性大的材料。 马氏体在回火过程中的转变 马氏体是不稳定组织，加热后会发生转变。淬火得到马氏体后再次加热的过程叫做回火。 回火过程的组织转变包括马氏体分解，碳化物的析出、转化、聚集和长大，铁素体回复和再结晶，残留奥氏体分解等四类反应。四类反应随温度升高逐步发展，交叠进行。 低温回火：马氏体开始分解，析出碳化物，马氏体的畸变减小。 中温回火：残余奥氏体分解，?马氏体分解完成，马氏体的畸变消失，形成细小渗碳体 。 高温回火：渗碳体球化和长大，铁素体回复和再结晶。 性能变化 随着回火温度的升高，钢的抗拉强度σb下降；屈服强度σ0.2 先稍升高而后降低； 断面收缩率ψ和伸长率δ不断改善； 韧性总的趋势是上升，但在300～400℃之间和500～550℃之间出现两个极小值，相应地被称为低温回火脆性与高温回火脆性。 35钢力学性能与回火温度的关系 铁碳合金中的相和组织 铁碳合金的基本(平衡)相 铁碳合金的基本（平衡）组织 铁碳合金的非平衡组织 铁碳合金的基本(平衡)相 铁素体（F） 渗碳体（Fe3C） 奥氏体（A） 铁素体（F） —碳溶在α铁中形成的固溶体 特点： ① 在727℃有最大溶解度， 为0.0218%C； ② 强度和硬度低，韧性塑性好。其力学性能大致为； -Fe中的固溶体，用“F”表示。 1.8~2.5MJ/m2 ak 50~80HBS HB 30~50% δ 100~170MN/m2 σ0.2 70~80% ψ 180~280MN/m2 σb Fe3C—渗碳体 渗碳体——是由铁和碳组成的一种具有复杂结构的间隙化合物，含碳量为6.69%，用“Fe3C” (Cementite)表示。 渗碳体的性能特点——硬度高，脆性大。 硬度 HB=800kgf/mm2; 抗拉强度 бb＝30MN/m2; 塑性、韧性几乎为零。 奥氏体（A） ——是碳溶解在γ-Fe中形成的固溶体 特点： ① 在1148℃时有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶 0.77%C； ② 其力学性能与含碳量及晶粒大小有关，一般170～220HBS、δ=40～50%； ③ 形变能力好，形变抗力小。 莱氏体（Ld）：共晶产物L → （A + Fe3C ） 成分：4.3%C低温莱氏体（L?d）（P+ Fe3C ） 铁碳合金的基本（平衡）组织 （由基本相组成） 珠光体（P） 共析产物， 727℃进行， A → （F+