._钢的加热转变.ppt

热处理的定义：金属或合金在固态下于一定介质中加热到一定温度，保温一定时间，以一定速度冷却下来的一种综合工艺。 三个基本过程：加热、保温、冷却 工艺曲线四个重要参数： V加热、 T保温、 t保温、 V冷却 意义： 应用广泛、效果显著 汽车零件80%；工模具、轴承100% 例：45#钢，840℃加热，不同方式冷却 热力学条件: T﹥A1 原因：以珠光体与奥氏体的体积自由能之差来提供驱动力以克服新相晶核的表面能及弹性能 关于本质晶粒度概念的要点： ① 表征该钢种在通常的热处理条件下 A 晶粒长大的趋势，不代表真实、实际晶粒大小； ② 本质粗晶粒度钢实际晶粒度并非一定粗大，本质细晶粒度钢实际晶粒度并非一定细小;而与具体的热处理工艺有关。 （6）原始组织 原始组织细小，相界面积大，奥氏体形核率大，则起始晶粒细小，但晶粒长大倾向大，即过热敏感性增大，不可采用过高的加热温度和长时间保温，宜采用快速加热、短时保温的工艺方法。 大晶粒和小晶粒的几何关系 为保持三晶界交会处的界面张力平衡，交会处的面角应为120o，晶界将弯曲成曲率中心在小晶粒一侧的曲面晶界。 大晶粒将吃掉小晶粒，使总晶界面积减少，总的界面能降低。 (2) 晶界迁移阻力 Zener微粒钉扎晶界模型 晶界向右迁移时，奥氏体晶界面积将增加，所受的最大阻力为： 由式（2-7）可知： 当第二相微粒所占的体积分数 f 一定时，第二相粒子越细小（r越小），提供的对晶界迁移的总阻力越大。 反之，当第二相微粒粗化时，对晶界迁移的总阻力将会变小。 （3）奥氏体晶粒长大过程 奥氏体晶粒长大过程 ①孕育期：温度愈高，孕育期愈短。 不均匀长大期：粗细晶粒共存。 均匀长大期：细小晶粒被吞并后，缓慢长大。 （4）影响奥氏体晶粒长大的因素 (1) 加热温度和保温时间 表现为晶界的迁移，实质上是原子在晶界附近的扩散过程。 晶粒长大速度与晶界迁移速率及晶粒长大驱动力成正比。 奥氏体晶粒大小与加热温度、保温时间的关系 随加热温度升高，奥氏体晶粒长大速度成指数关系迅速增大。 加热温度升高时，保温时间应相应缩短，这样才能获得细小的奥氏体晶粒。 （2）加热速度的影响 加热速度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率与长大速度之比（N/G）随之增大，可以获得细小的起始晶粒度。 快速加热并且短时间保温可以获得细小的奥氏体晶粒度。 如果此时长时间保温，由于起始晶粒细小，加上实际形成温度高，奥氏体晶粒很容易长大。 （3）钢的碳含量的影响 碳在固溶于奥氏体的情况下，由于提高了铁的自扩散系数，将促进晶界的迁移，使奥氏体晶粒长大。共析碳钢最容易长大。 当碳以未溶二次渗碳体形式存在时，由于其阻碍晶界迁移，所以将阻碍奥氏体晶粒长大。过共析碳钢的加热温度一般选在 Ac1 ---- Accm 两相区，为的就是保留一定的残留渗碳体。 （4）合金元素的影响 Mn，P 促进奥氏体晶粒长大： Mn ---- 在奥氏体晶界偏聚，提高晶界能； P ---- 在奥氏体晶界偏聚，提高铁的自扩散系数。 强碳氮化物形成元素 Ti，Nb，V 形成高熔点难溶碳氮化物（如TiC，NbN），阻碍晶界迁移，细化奥氏体晶粒。 Al Ti Zr V W Mo Cr Si Ni Cu 阻碍作用强 阻碍作用弱 奥氏体晶粒直径与加热温度的关系 1 ---- 不含铝的C-Mn钢 2 ---- 含Nb-N钢 （5）冶炼方法 用Al脱氧，可形成 AlN ---- 本质细晶粒钢 用Si、Mn脱氧 ---- 本质粗晶粒钢 （3）剩余渗碳体的溶解 剩余渗碳体借助于Fe、C原子的扩散进一步溶解。 （4）奥氏体成分的均匀化 原渗碳体部位的碳浓度高，原铁素体部位的碳浓度低。 通过Fe、C原子在新形成奥氏体中的扩散，实现奥氏体成分的均匀化。 奥氏体形成的四个阶段 （1） （2） （3） （4） （2） 亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程 亚共析钢：F + P → F + A → A 过共析钢： Fe3C + P → Fe3C + A → A 奥氏体化的过程是?/?界面向?内、Fe3C/?界面向Fe3C内移动的过程。由长大速度决定，铁素体总是先消失。当残余Fe3C全部溶解后，?达到P成分。 Fe3C刚消失时，C浓度不均匀，经过一段时间扩散后，达到成分均