第2章钢的加热转变优秀PPT.ppt
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1、第第2章钢的加热转变章钢的加热转变现在学习的是第1页,共47页2结构结构 同素异构转变、多型性转变、马氏同素异构转变、多型性转变、马氏 体转变等只有结构上的变化;体转变等只有结构上的变化;成分成分 调幅分解只有成分上的变化;调幅分解只有成分上的变化;有序化程度有序化程度 有序化转变只有有序化程度有序化转变只有有序化程度 的变化;的变化;共析转变、贝氏体转变、脱溶沉淀等则兼共析转变、贝氏体转变、脱溶沉淀等则兼有结构和成分的变化。有结构和成分的变化。类类型型现在学习的是第2页,共47页3界面结构界面结构共格共格界面能小,弹性应变能大界面能小,弹性应变能大半共格半共格介于之间介于之间非共格非共格界面
2、能大,弹性应变能小界面能大,弹性应变能小新相形核新相形核均匀形核均匀形核在母相基体中无择优任意形核在母相基体中无择优任意形核非均匀形核非均匀形核依附于母相中的缺陷择优形依附于母相中的缺陷择优形 核核(如空位、位错、晶界等)如空位、位错、晶界等)晶核长大晶核长大晶核长大晶核长大半共格界面迁移半共格界面迁移(无扩散型无扩散型无扩散型无扩散型)非共格界面迁移非共格界面迁移非共格界面迁移非共格界面迁移(扩散型扩散型扩散型扩散型)切变长大切变长大(协同长大协同长大协同长大协同长大)界面位错运动界面位错运动非协同长大非协同长大台阶长大台阶长大现在学习的是第3页,共47页第第2章章 钢的加热转变钢的加热转变
3、2.1 奥氏体的形成奥氏体的形成2.2 奥氏体形成机理奥氏体形成机理2.3 奥氏体形成动力学奥氏体形成动力学2.4 奥氏体晶粒的长大及其控制奥氏体晶粒的长大及其控制4现在学习的是第4页,共47页回主页回主页第二章第二章 钢的加热转变钢的加热转变 钢钢件件在在热热处处理理、热热加加工工等等循循环环过过程程中中,其其加加热热温温度度高高于于临临界界点点以以上上时时将将得得到到奥奥氏氏体体组组织织,而而奥奥氏氏体体晶晶粒粒大大小小、亚亚结结构构、成成分分、均均匀匀性性以以及及是是否否存存在在其其它它相相、夹杂物夹杂物等直接影响钢的最终性能。等直接影响钢的最终性能。现在学习的是第5页,共47页62.1
4、 2.1 奥氏体的形成奥氏体的形成上一页上一页下一页下一页 2.1.1 2.1.1 奥氏体的组织结构和性能奥氏体的组织结构和性能 奥氏体是奥氏体是C C原子溶入原子溶入-Fe-Fe中构成的固溶体。中构成的固溶体。l l 奥氏体组织奥氏体组织 奥奥氏氏体体晶晶粒粒一一般般为为等等轴轴状状多多边边形形,在在晶晶粒粒内内有有孪孪晶晶。转转变变刚刚结结束束时时,晶晶粒粒比比较较细细小小,晶晶粒粒边边界界呈呈不不规规则则的的弧弧形形,保保温温后后晶晶粒粒长长大大,晶晶粒边界趋向平直化。粒边界趋向平直化。现在学习的是第6页,共47页7图图2.1 1Cr18Ni9Ti2.1 1Cr18Ni9Ti钢室温的钢室
5、温的奥氏体组织奥氏体组织现在学习的是第7页,共47页8u 奥氏体晶体结构奥氏体晶体结构 奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体为为为为面面面面心心心心立立立立方方方方结结结结构构构构,碳碳碳碳原原原原子子子子位位位位于于于于晶晶晶晶胞胞胞胞八八八八面面面面体体体体的的的的中中中中心心心心或或或或棱棱棱棱边边边边的的的的中点。中点。中点。中点。图图2.2 2.2 奥氏体晶胞及奥氏体晶胞及碳原子的可能位置碳原子的可能位置上一页上一页下一页下一页现在学习的是第8页,共47页9u 奥氏体的性能奥氏体的性能 奥氏体是最密排的点阵结构,致密度高奥氏体是最密排的点阵结构,致密度高质量体积最小质量体积最小 奥氏体的点阵滑移
6、系多奥氏体的点阵滑移系多塑性好,屈服强度低,易于加工变形塑性好,屈服强度低,易于加工变形 上一页上一页下一页下一页现在学习的是第9页,共47页10 奥氏体具有顺磁性奥氏体具有顺磁性 奥氏体钢可作为无磁性钢奥氏体钢可作为无磁性钢 奥氏体线膨胀系数最大奥氏体线膨胀系数最大 奥氏体钢制造热膨胀灵敏的仪表元件奥氏体钢制造热膨胀灵敏的仪表元件 奥奥氏氏体体导导热热性性最最差差,奥奥氏氏体体钢钢加加热热时时,热热透慢,加热速度应慢一些。透慢,加热速度应慢一些。上一页上一页下一页下一页现在学习的是第10页,共47页112.1.2 奥氏体的形成条件奥氏体的形成条件 驱动力驱动力 自自 由由 能能 差差 GV
7、V即即 为为PAPAPAPA转变的驱动力。转变的驱动力。转变的驱动力。转变的驱动力。转转转转变变变变必必必必须须须须远远远远离离离离平平平平衡衡衡衡态态态态,即存在过热度即存在过热度即存在过热度即存在过热度TTTT。图图2.32.3 珠光体和奥氏体自由能与温度的关系珠光体和奥氏体自由能与温度的关系珠光体和奥氏体自由能与温度的关系珠光体和奥氏体自由能与温度的关系上一页上一页下一页下一页现在学习的是第11页,共47页12加热和冷却时的临界点加热和冷却时的临界点加热:加热:A A1 1AcAc1 1 A A3 3AcAc3 3 Acm AcmAcAccmcm冷却:冷却:A A1 1ArAr1 1 A
8、 A3 3ArAr3 3 Acm AcmArArcmcm图图2.4 加热和冷却速度为加热和冷却速度为0.125/min0.125/min时时相变点的变动相变点的变动现在学习的是第12页,共47页132.2 2.2 奥氏体形成机理奥氏体形成机理 珠光体珠光体珠光体珠光体 马氏体马氏体马氏体马氏体奥氏体奥氏体2.2.1 2.2.1 珠光体类组织向奥氏体的转变珠光体类组织向奥氏体的转变 奥氏体的形核奥氏体的形核 奥氏体优先奥氏体优先形核的位置形核的位置/Fe3C界面或界面或珠光体团界面珠光体团界面上一页上一页下一页下一页现在学习的是第13页,共47页14 /Fe/Fe3 3C C界面形核原因界面形核
9、原因1 1)易于获得所需的浓度起伏易于获得所需的浓度起伏。2 2)易易于于获获得得所所需需的的结结构构起起伏伏。在在两两相相界界面面处处,原原子子排排列列不不规规则则,铁铁原原子子有有可可能能通通过过短短程程扩扩散散,由由母母相相点点阵阵向向新新相相点点阵阵转转移移,满满足足形形核核所所需需的的结结构。构。3 3)易易于于获获得得所所需需的的能能量量起起伏伏。新新相相形形核核时时可可消消除除部部分分晶晶体体缺缺陷陷,使使系系统统的的自自由由能能降降低低,产产生生的的应应变变能能也也易易于于借借助助相相界界(晶晶界界)流流变变而而释释放。放。上一页上一页下一页下一页现在学习的是第14页,共47页
10、15图图图图2.52.5 共析钢奥氏体晶核长大共析钢奥氏体晶核长大共析钢奥氏体晶核长大共析钢奥氏体晶核长大(a)T(a)T(a)T(a)T1 1 1 1温度下各相中温度下各相中C C的浓度的浓度 (b)(b)(b)(b)相界面的推移相界面的推移相界面的推移相界面的推移 奥氏体晶核长大奥氏体晶核长大 奥奥氏氏体体的的长长大大过过程程是是/和和和和/Fe/Fe3 3C C C C两两两两个个个个相相相相界界界界面面面面向向向向原原原原来的铁素体和渗碳体中推移的过程。来的铁素体和渗碳体中推移的过程。来的铁素体和渗碳体中推移的过程。来的铁素体和渗碳体中推移的过程。现在学习的是第15页,共47页16现在
11、学习的是第16页,共47页17 奥奥氏氏体体中中的的碳碳浓浓度度差差是是相相界界面面推推移移的的驱驱动动力力,相相界界面面推推移移的的结结果果是是Fe3C不不断断溶溶解解,相相逐逐渐渐转转变为变为 相。相。剩余碳化物溶解剩余碳化物溶解 奥奥氏氏体体长长大大过过程程中中,由由于于C C/Fe3CCC/,因因此此长长大大中中的的奥奥氏氏体体溶溶解解铁铁素素体体的的速速度度始始终终大大于于溶溶解解渗渗碳碳体体的的速速度度,故故在在共共析析钢钢中中总总是是铁铁素素体体先先消消失失,剩剩有有残余渗碳体。残余渗碳体。上一页上一页下一页下一页现在学习的是第17页,共47页18奥氏体成分均匀化奥氏体成分均匀化
12、 奥氏体的形成过程分为四个阶段:奥氏体的形成过程分为四个阶段:奥奥氏氏体体形形核核 奥奥氏氏体体晶晶核核向向 及及FeFe3 3C C两两个个方方向向长长大大 剩剩余余碳碳化化物物溶溶解解 奥奥氏氏体体均均匀化匀化 上一页上一页下一页下一页 残残留留Fe3C全全部部溶溶解解后后,碳碳在在奥奥氏氏体体中中的的分分布布仍仍不不均均匀匀。继继续续加加热热或或保保温温,使使碳碳原原子子充充分分扩扩散散,整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。整个奥氏体中碳的分布趋于均匀。现在学习的是第18页,共47页19l亚共析钢亚共析钢 F FP PAcAc1 1以上以上以上以上A A F FAcAc3 3以上以上以上以上A
13、 Al过共析钢过共析钢 P FeFe3 3CAcAc1 1以上以上以上以上FeFe3CA AAcAccmcm以上以上以上以上A A上一页上一页下一页下一页现在学习的是第19页,共47页202.2.2 2.2.2 马氏体向奥氏体的转变马氏体向奥氏体的转变 马马氏氏体体在在Ac1以以上上时时,会会同同时时形形成成针针状状和和球球状状两两种种形形状状的的奥奥氏氏体体。形形成成球球状状奥奥氏氏体体是是其其主主流流,针针状状奥奥氏氏体体只只是是在在奥奥氏氏体体化化初初始始阶阶段段的的一种过渡性组织形态。一种过渡性组织形态。针针状状奥奥氏氏体体在在继继续续保保温温或或升升温温过过程程中中发发生生变化:变化
14、:(a)(a)通过再结晶变成球状奥氏体;通过再结晶变成球状奥氏体;上一页上一页下一页下一页现在学习的是第20页,共47页21 (b)(b)通通过过一一种种合合并并长长大大的的机机理理变变成成大大晶晶粒粒奥奥氏氏体体,这这种种大大晶晶粒粒往往往往会会与与原原奥奥氏氏体体晶晶粒粒重重合合,即即产产生生所所谓谓“遗遗传传”现现象象(指指钢钢加加热热后后得得到到的的奥奥氏氏体体晶晶粒粒就就是是前前一一次次奥奥氏氏体体化化时时所所得到的晶粒得到的晶粒)。球球状状奥奥氏氏体体的的形形成成规规律律,与与珠珠光光体体向向奥奥氏氏体的转变类似。体的转变类似。上一页上一页下一页下一页现在学习的是第21页,共47页
15、222.3 奥氏体形成动力学奥氏体形成动力学 研究奥氏体的研究奥氏体的转变量与温度和时间的关系转变量与温度和时间的关系。2.3.1 奥氏体等温形成动力学奥氏体等温形成动力学 1.1.奥氏体等温形成动力学曲线的建立奥氏体等温形成动力学曲线的建立将将若若干干小小试试样样迅迅速速加加热热到到AC1以以上上的的不不同同温温度度,保保温温不同时间后,迅速不同时间后,迅速淬火淬火;用用金金相相法法测测定定奥奥氏氏体体的的转转变变量量与与时时间间的的关关系系(实实际际上上是是测测定定奥奥氏氏体体淬淬火火后后转转变变成成马马氏氏体体的的量量与与时时间间的的关关系系)。上一页上一页下一页下一页现在学习的是第22
16、页,共47页23图图2.62.6 共析钢奥氏体共析钢奥氏体等温形成动力学曲线等温形成动力学曲线上一页上一页下一页下一页现在学习的是第23页,共47页24奥氏体形成需要一定的孕育期。奥氏体形成需要一定的孕育期。等等温温转转变变开开始始阶阶段段,转转变变速速度度渐渐增增,在在转转变变量量约约为为5050时最快,之后逐渐减慢。时最快,之后逐渐减慢。加加热热温温度度越越高高,奥奥氏氏体体的的形形成成速速度度越越快快。因因为为随随着着温温度度的的升升高高,过过热热度度增增加加,使使临临界界晶晶核核半半径径减减小小,所所需需的浓度起伏也减小。的浓度起伏也减小。加加热热温温度度越越高高,奥奥氏氏体体等等温温
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