第7章 过饱和固溶体的脱溶分解.ppt

第七章 过饱和固溶体的脱溶分解;第一节 铝合金在时效过程中组织和性能的变化;一、Al-Cu合金在时效过程中的硬度变化;欠时效、时效峰、过时效 随温度升高最大硬度降低，且峰值时间缩短， 温度较低时峰值前出现硬度平台;Al-Cu合金 室温平衡组织为：?＋?（Al2Cu） ?? ? ＋?的实际过程要经过形成三个中间相来完成。;(1)GP区 GP区是溶质原子(Cu)偏聚区，在{100}面上偏聚。此区内晶体结构与基体相同并与基体共格，无明显界面。 GP区是1938年Guinier和Preston各自独立用X射线衍射发现的，故称GP区。;(2) ?″相; 随着时效温度的升高和时间的延长，将析出介稳相?′。成分近似Al2Cu，正方点阵,但轴比c/a相对于?″下降，与基体的界面为半共格关系。;，;GP区;θ”;回归现象： 时效强化后的Al－Cu合金，加热到稍高温度，短时保温再迅速冷却，时效硬化效果基本消失，硬度和塑性基本恢复到固溶处理状态，称为回归。实质是GP区和?″的加热回溶。;非均匀形核——晶界——无沉淀析出带;(a);非均匀形核——位错;第二节 钢的回火转变;回火的目的： 减少或消除淬火工件的内应力，防止变形或开裂； 降低脆性，提高钢的塑性和韧性； 稳定钢的组织和尺寸； 获得所需的强度、硬度、塑性、韧性的配合，以满足不同的工件性能要求。;1、马氏体中碳原子的偏聚（20～100℃） 2、马氏体分解（100～250℃） 3、残余奥氏体的转变（250～300℃） 4、碳化物的转变（250～400℃） 5、渗碳体的聚集长大和α相的再结晶（400℃以上）;1、马氏体中碳原子的偏聚（20～100℃）;对于板条马氏体，因有大量位错，碳原子倾向于偏聚在位错附近，形成偏聚区而降低马氏体的能量。 对于片状马氏体，亚结构为孪晶，没有足够的位错线容纳碳原子，因此，除少量碳原子可向位错偏聚外，大量碳原子将沿{100}M或孪晶面{112}M偏聚，形成薄片状偏聚区。 这些偏聚区的含碳量高于马氏体的平均含碳量，为碳化物的析出创造了条件。;2、马氏体分解（80～250℃）;1）高碳M的分解;随着回火温度的升高，马氏体中含碳量不断降低； 高碳钢的碳浓度随回火温度升高降低很快； 碳钢在200℃以上回火时，在一定的回火温度下，马氏体具有一定的碳浓度，回火温度越高，马氏体的碳浓度越低。 回火马氏体：经过低温分解后的马氏体;回火时间对马氏体中含碳量的影响较小，马氏体的碳浓度在回火初期下降很快，随后趋于平缓； 回火温度越高，回火初期碳浓度下降越多。;3、残余奥氏体的转变（250～300℃）;残余奥氏体的转变与原来过冷奥氏体的转变在本质上是相同的，转变的温度区间也相同，只是转变的速度不同。 所以，合金钢中的残余奥氏体也具有和过冷奥氏体相似的C曲线。 原始A与残余A转变的区别： 残余奥氏体向贝氏体转变速度加快，而向珠光体转变速度减慢。 残余奥氏体在珠光体形成温度范围内回火时，先析出共析碳化物，随后分解为珠光体;残余A在加热到Ms以下时会发生M分解，但是这种分解是在淬火M分解后才能发生分解 残余A在较高温度回火后，若残余A的稳定化程度比较高在回火过程中不发生分解，则在随后的淬火过程中会转变成M，称为“二次淬火”。 残余A的稳定化的原因： C、N原子与位错交互作用的结果，即在淬火中断时C、N等间隙原子偏聚到位错周围形成气团，增加位错运动的阻力，从而增加A的稳定性阻止A向M转变 另外还有一些设想，但是不能解释一些现象。;4、碳化物的转变（250～400℃）;低碳钢（wc0.2%），不形成ε-碳化物，直接单相分解形成渗碳体 中碳钢（0.2%wc0.6%），200℃以下形成亚稳ε-碳化物，温度升高后，亚稳ε-碳化物直接转变成渗碳体 高碳钢（wc0.4%），高于100℃时析出亚稳ε-碳化物，在250℃以上时，亚稳ε-碳化物转变成较为稳定的χ-碳化物，在300℃以上时亚稳ε-碳化物和χ-碳化物转变成渗碳体，在450℃以上全部转变成渗碳体。 强碳化物形成的元素，在较低温度时，扩散不易只能形成亚稳碳化物和渗碳体。随着温度的升高，将形成合金渗碳体（FeM）3C，温度高于500℃后形成合金碳化物。 转变方式： 原位生成：在θ和F界面形成合金碳化物 独立形核长大：在一些能量较高的缺陷处形核长大;5、α相的再结晶（ 400℃以上 ）;（2）内应力消失 内应力分类： 第一类（宏观区域）：工件内外温差和相变引起的整个试样各处都存在的内应力 第二类（围观区域）：晶粒间的温差和相变引起的围观区域的内应力 第三类：晶格畸变和共格关系产生弹性畸变引起的内应力 内应力的变化 不管是哪种内应力都会随着回火温度的升高和时间的延长都会逐渐消失，首先消失的是第三类，依