Fe-C相图与非平衡相转变基础知识讲 .docx

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1、精品名师归纳总结Fe-C 相图与非平稳相转变归纳总结钢通常被定义为一种铁和碳的合金，其中碳含量在几个ppm 到2.11wt%之间。其它的合金元素在低合金钢 中可总计达 5wt%,在高合金钢例如工具钢， 不锈钢（ 10.5%）和耐热CrNi 钢（18%）合金元素含量甚至更高。 钢可以出现出一系列的性能，这些性能依据于钢的组成，相状态和微观组成结构，而这些又取决于钢的热处理。Fe-C 相图懂得钢的热处理的基础是 Fe-C 相图（图一）。图一实际上有两个图： （1）稳固态 Fe-C 图（点划线），（2）亚稳态 Fe-Fe3C图。由于稳态需要很长时间才能达到， 特殊是在低温存低碳情形下，亚稳态往往引起

2、人们更多的爱好。Fe-C 相图告知我们， 在不同碳含量的组成和温度下， 达稳态平稳或亚稳态平稳时哪些相见可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结生成。我们区分了 a- 铁素体和奥氏体， a- 铁素体在 727C （ 1341F） 时最多溶解 0.028%C，奥氏体在 1148 C（ 2098 F）可溶解2.11wt%C。在碳多的一侧我们发觉了渗碳体（Fe3C），另外，除了高 合金钢之外，高温下存在的 a- 铁素体引起我们较少的爱好。在单相区之间存在着两相混合区， 例如铁素体和渗碳体， 奥氏体和渗碳体，铁素体和奥氏体。在最高温下，液相区可被发觉，在液相 区以下有两相区域液态奥氏体， 液态

3、渗碳体和液态铁素体。 在钢的热处理中， 我们总是防止液相的生成。 我们给单相区一些重要的边界特殊的名字：（1）A1，低共熔温度， 是奥氏体生成的最低温度。 （ 2）A3，奥氏体区域的低温低碳边界，也即r/r+a边界。（3） Acm,奥氏体区域的高碳边界，也即 r/r+Fe3C边界。低共熔温度碳含量是指在奥氏体生成的最低温度时的碳含量（ 0.77wt%C）。铁素体 - 渗碳体混合相在冷却形成时有一个特殊的外貌，被称为珠光体，可作为微观结构实体或微观组成物来进行处理。珠光体是一种a- 铁素体和渗碳体薄片的混合物，渗碳体薄片又退化为渗碳体颗粒闲逛在一个铁素体基质中， 闲逛过程发生在铁素体基质扩散接近

4、 A1 边界之后。Fe-C 相图源于试验。但是，热力学原理和现代热力学的数据的相关学问可以为我们供应关于相图的精确运算。 当相图边界不得不被估量和低温下试验平稳很慢达到时， 这种运算特殊有用。 假如合金元素加入 Fe-C 相图， A1,A3,Acm 边界的位置和低共熔组成的位置会变可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结化。值得一提的是，全部重要的合金元素降低了低共熔碳含量。奥氏体的稳固元素锰，镍降低了A3，铁素体稳固元素铬，硅，钼和钨增加 A3。平稳相图不能说明的相变动力学过程与亚稳态相，必需用非稳态相转变图来描述。各种相转变图在钢的热处理中， 相变的动力学因素与平稳图表同样重要。

5、对于钢的性能特殊重要的亚稳相马氏体和形状上亚稳态的微观组成物贝氏体，可以在相对急速冷却至环境温度时产生。 这时碳和合金杂质的扩散受抑制或者限制在微小范畴内。贝氏体是一种低共熔组成物， 是铁素体和渗碳体的混合物。 最硬的组成物马氏体，在极度饱和的奥氏体快速冷却时通过完全转化形成，当碳含量增加至大约0.7wt%时，马氏体的硬度增加。假如这些不稳固的亚稳态产物接下来加热至一个适度的高温，它们分解为更稳固的铁素体和碳化物。这种重新加热的过程有时被称为回火或退火。 钢加热奥氏体化是热处理的前提。环境温度下铁素体- 珠光体或冷静马氏体的结构到高温下奥氏体或奥氏体- 碳化物的结构转变对于钢的热处理同样重要。

6、钢的热处理涉及的四种相转变条件我们可以利用相图便利的描述出在相变时发生了什么。四种不同的图可以被区分，它们是： （1）加热过程的奥氏体的等温转变，奥氏体化。（ 2）冷却过程奥氏体的等温转变，奥氏体的分解。 （ 3）连续加热过程的奥氏体化。（ 4）连续冷却过程的奥氏体的分解。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结加热过程的奥氏体化这种图出现了当钢在恒温时保护很长一段时间时所显现的状态。通过保护一些小样品在铅或盐浴中并在依次增加维持时间后每次冷却一个样品，之后在显微镜下观看在微观结构中生成的相的数量可以明白微观结构随时间的变化。共析钢加热过程的奥氏体化在奥氏体的转变中， 先从原始的铁素体

7、和珠光体或冷静马氏体转变为较为紧密的奥氏体，这种转变中体积减小。在延长的曲线中，奥氏体形成的开头和终止时间通常被分别定义为转变进行至1%和 99%时。ITh diagrams冷却过程奥氏体的等温转变，奥氏体的分解，TTT DIAGRAMS这个过程在高温下开头， 通常是在保护长时间获得均一的奥氏体可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结而没有不溶解的碳化物后在奥氏体范畴内发生， 这之后又通过快速冷却至理想温度。 A3 边界上没有转变可以发生，在A1 边界到 A3 边界之间只有铁素体可以通过奥氏体形成。连续加热过程的奥氏体化， CRT DIAGRAMS在实际热处理情形下， 恒温不要求， 但

8、要求在冷却或加热时有一个连续变化的温度。 因此，假如相图使用的连续增加或减小的温度建立在膨胀计数据之上，我们可以获得更多的有用信息。如同ITH 图， CRT图在推测发生在感应和之后的变硬过程中的短期奥氏体化的成效很有用。一个典型的问题是在一个规定的加热速率下， 达到完全的奥氏体化最大的表面温度有多高。 当温度太高时， 可引起我们不期望的奥氏体晶粒成长，这些又会导致一个更易破裂的马氏体的微观结构。 连续冷却过程的奥氏体的分解， CCT DIAGRAMS对于加热的图表， 清晰的阐述转变图来源于哪种冷却曲线是很重要的。在试验操作中使用一个恒定的冷却速率是很平常的，但是，这 种现象在试验状况下很少发生

9、。 我们也可以依据牛顿冷却定律找出所谓的自然冷却曲线，这些曲线模拟了大范畴内部的行为，例如，在特 殊条带上距冷却端一段距离的冷却速率。 接近条纹样本的表面冷却速率的特点特殊复杂。 每一个 CCT图包含了一系列在圆柱样本不同深度的冷却速率曲线。 最慢的冷却速率曲线代表了圆柱的中心。 冷却介质越不均匀， C形状曲线需要越长时间去转变，但M温度不受影响。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结但是值得留意的是， 这种转变图不能用于预言那些不同于构建图表的热学历史的反应。例如，在Ms 之上第一次冷却从急速到缓慢而后重新加热至高温是一个很快的转变， 这种转变快于在 TTT图表上所显示的由于在开头的冷却中成核过程大大加速。 同样值得留意的是转变图对于在确定答应组成范畴内精确的合金含量是特殊敏捷的。冶金 064 班学习小组：赖晓寒同学整理完成可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载