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奥氏体的形成奥氏体化——若温度高于相变温度钢,在加热和保温阶段,将发生室温下的组织向A的转变,称为奥氏体化。奥氏体形成的四个步骤:1)奥氏体晶核的形成; A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相界处产生;2)奥氏体晶核长大;(3)残余渗碳体的溶解;(4)奥氏体的均匀化共析钢——加热到Ac1点相变温度;亚共析钢——加热到Ac3点相变温度以上;过共析钢——理论上应加热到Accm以上,但实际上低于Accm。因为加热到Accm以上,渗碳体会全部溶解,奥氏体晶粒也会迅速长大,组织粗化,脆性增加。加热和冷却时相图上临界点位置,如图所示:
奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素1、奥氏体晶粒度1)起始晶粒度——室温下各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。2)实际晶粒度——钢在具体的热处理或加热条件下实际获得的奥氏体晶粒度的大小。分为10级,1级粗(锻造常温调质晶粒度一般要求5-8级,锻造余热调质晶粒度一般要求大于等于2级)。3)本质晶粒度——表示奥氏体晶粒长大的倾向性。不表示晶粒的大小。本质粗晶粒钢:奥氏体晶粒度随着加热温度的升高不断地迅速长大。 (如图6-3) 图6-3本质细晶粒钢:奥氏体晶粒度只有加热到较高温度才显著长大。2、奥氏体晶粒长大及影响因素
淬透性的基本概念钢的淬透性——是指在规定的条件下,钢在淬火时能够获得淬硬层深度的能力。淬透性是钢的一种热处理工艺性能,与冷却速度无关。淬透性也叫可淬性,它取决于钢的淬火临界冷却速度VK(过冷奥氏体连续冷却转变曲线CCT曲线的临界冷却速度)的大小。二、淬透性对钢的力学性能的影响淬透性对钢的力学性能有很大影响。淬透的工件,表里性能均匀一致;未淬透时,表里性能存在差异。淬透的工件经调质后由表及里都是回火索氏体,而未淬透的工件心部是片状索氏体和铁素体,尤其是韧性(ak)相差特别大。不同的零件对淬透性要求不一样。如弹簧要求淬透,而齿轮即不要求淬透。三、影响淬透性的因素影响钢的淬透性的决定性因素是临界冷却速度(vk),临界冷却速度越小,淬透性越大。影响因素有:1、含碳量 :共析点附近淬透性好,远离S点差。2、合金元素: 除Co外,几乎所有的合金元素都降低钢的临界冷却速度,即提高钢的淬透性。3、奥氏体化:温度越高,保温时间越长,钢的淬透性增大。四、淬透性的测定和表示方法未端淬火法GB225—88钢的淬透性表示方法④高级优质钢应在钢号后加“A”,以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如,铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi。6.低合金高强度钢①钢号的表示方法,基本上和合金结构钢相同。②对专业用低合金高强度钢,应在钢号后标明。例如16Mn钢,用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”,汽车大梁的专用钢种为“16MnL”,压力容器的专用钢种为“16MnR”。7.弹簧钢:弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结构钢相同。8.滚动轴承钢①钢号冠以字母“G”,表示滚动轴承钢类。②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出,铬含量以千分之几表示。例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法,基本上和合金结构钢相同。9.合金工具钢和高速工具钢①合金工具钢钢号的平均碳含量≥1.0%时,不标出碳含量;当平均碳含量<1.0%时,以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。②钢中合金元素含量的表示方法,基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号,其铬含量以千分之几表示,并在表示含量的数字前加“0”,以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。③高速工具钢的钢号一般不标出碳含量,只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者,表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。1) 无扩散性——马氏体转变是非扩散性转变,因而转变过程中没有成分变化,M的含碳量和原来A的相同。2)切变共格和表面浮凸现象——由于原子不能进行扩散,因而晶格转变只能以切变的机制进行。3)变温形成——M只有在不断降低温度的条件下,转变才能继续进行。4)高速长大——马氏体生长速度极快,片间相撞容易在马氏体片内产生显裂纹。5) 转变不完全——残余奥氏体A残——MS点越高,M越多,A残越少。Ms和Mf点的温度与冷却速度无关,主要取决于含碳量与合金元素的含量。如图所示: [3]
过冷奥氏体转变曲线由于转变温度不同,过冷奥氏体将按不同机理转变成不同的组织(P、B、M)。转变类型主要取决于转变温度,但转变量和速度又与时间密切相关。过冷奥氏体转变曲线——表示温度、时间、和转变量三者之间的关系曲线。(一)过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线又叫C曲线,也称为TTT曲线。如图所示:冷却方式:1)等温冷却合并图册(2张)2)连续冷却1、等温转变曲线的建立等温转变曲线可以用金相法、膨胀法、电阻法和热分析法等多种方法建立。