最新原理第9.2章 钢在回火时的转变ppt课件.ppt
《最新原理第9.2章 钢在回火时的转变ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新原理第9.2章 钢在回火时的转变ppt课件.ppt(71页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 一、淬火碳钢回火时组织转变一、淬火碳钢回火时组织转变 碳素钢淬火后在不同温度下回火时,组织将发生不同的变化。由于组织变化会带来物理性能的变化,而不同的组织变化,物理性能的变化也不同。通常根据物理性能的变化把回火转变分成四种类型。 第一类回火转变:M分解为回火M,80250; 第二类回火转变:残余A分解为回火M或B下,200300; 第三类回火转变:回火M转变为回火T(亚稳碳化物转变为稳定碳化物),250400; 第四类回火转变:回火T转变为回火S(碳化物聚集长大,再结晶),400700 。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 (1 1)
2、马氏体的双相分解)马氏体的双相分解 回火温度在 125150以下,马氏体以双相分解方式进行分解。此时,随着碳化物的析出,出现两种正方度不同的相,即具有高正方度的保持原始碳含量的未分解的马氏体以及具有低正方度的碳已部分析出的相。 随着回火时间延长,即随着碳化物析出,两种相的碳含量均不发生改变,只是高碳区愈来愈少,而低碳区愈来愈多。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变马氏体双相分解示意图 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变马氏体双相分解时碳的分布 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 为什么会出现两种正方度?为什么会出现两种正方度? 由于温度较低,碳原子扩散能力很
3、弱,-FeXC在马氏体某些碳的富集区通过能量、结构和成分起伏形核,并向马氏体中长大。在长大时,要吸收碳,所以碳化物附近的马氏体向其提供碳原子,而远离-FeXC的马氏体中碳原子保持不变。这样在同一片马氏体出现了成分不同,而结构相同的两个区域,每个区域相当于一相,所以称之为两相分解。合金元素对马氏体的两相式分解没有影响。 由马氏体中析出的-FeXC与基体保持共格联系,并有一定的惯习面100,与马氏体保持下述位向关系: (0001) (011 ) ,10-11 101 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 由于温度较低,碳原子不能作远距离扩散,高碳区与低碳区之间的浓度差不易消失,已经析出的
4、碳化物不能继续长大。马氏体的继续分解只能依靠在其他高碳区析出新的碳化物颗粒,并在其周围形成新的低碳区。 所以,随着分解过程的进行,高碳区愈来愈少,低碳区愈来愈多。当高碳区完全消失时双相分解即告结束。此时,相的平均碳含量亦降至 C1。经过测定,低碳区的碳含量 C1与马氏体原始碳含量及分解温度均无关,为一 恒定值,约为 0.25%0.30%。 双相分解的速度与温度有关,温度愈高,分解速度就愈快。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 (2 2)马氏体的单相分解)马氏体的单相分解 回火温度高于125150时,马氏体将以单相分解亦即连续分解方式进行分解。此时,碳原子的活动能力增强,能够进行较
5、长距离的扩散。因此,已经析出的碳化物有可能从较远区域获得碳原子而长大,相内的碳浓度梯度也可以通过碳原子的扩散而消除。 所以,在分解过程中不再存在两种不同碳含量的相,相的碳含量及正方度随分解过程的进行不断下降。当温度达到 300时,正方度 c/a 接近 1,此时相中的碳含量已经接近平衡状态,马氏体的脱溶分解过程基本结束。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 2 2)低碳马氏体的分解)低碳马氏体的分解 低碳钢的 Ms点较高,在淬火形成马氏体的过程中,除了可能发生碳原子向位错的偏聚外,在最先形成的马氏体中还可能发生自回火,析出碳化物。 淬火后在 100200之间回火时,低碳板条状马氏体不
6、析出碳化物,C 原子仍然偏聚在位错线附近,这是由于 C 原子偏聚的能量状态低于析出碳化物的能量状态。当回火温度高于 200时,才有可能通过单相分解析出碳化物,使基体中的碳含量降低。 中碳钢在正常淬火时得到板条位错马氏体与片状孪晶马氏体的混合组织,故回火时也兼具低碳马氏体与高碳马氏体的分解特征。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 综上所述,在此阶段,随着回火温度的升高,固溶于正方马氏体中的过饱和碳不断以微小-碳化物的形式析出,使马氏体的碳含量不断下降,最终变成立方马氏体,并且立方马氏体的碳含量与淬火钢的碳含量无关。 原始碳含量不同的马氏体,随着碳化物的不断析出,在高于 200以后其碳
7、含量趋于一致。马氏体经过分解后获得的立方马氏体加-碳化物的混合组织称为回火马氏体。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 不同碳含量马氏体回火时碳浓度的变化 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 3 3、残余奥氏体转变(回火第二阶段转变)、残余奥氏体转变(回火第二阶段转变) 回火温度在200-300时,将发生残余A的转变。由于M转变的不完全性,特别是C 0.4%的钢,淬火后会残留一部分奥氏体,随回火温度的升高,M的分解,使M对残余A的机械作用降低,同时Fe及C原子的活动能力加强,残余A将恢复转变的动力。残余A可能转变为回火M或下B,即和-FeXC的机械混合物。其中的C%与M
8、在该温度下分解后的C含量相近,-FeXC也与不同温度下M分解或下B中的碳化物相似。 通常在MS以下回火残余A转变为M,然后分解为回火M,而在B转变区回火,残余A转变为下B。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 二次淬火二次淬火 :淬火时冷却中断或冷速较慢均将使奥氏体不易转变为马氏体而使淬 火至室温时的残余奥氏体量增多,即发生奥氏体热稳定化现象。奥氏体热稳定化现象可以通过回火加以消除。将淬火钢加热到较高温度回火,若残余奥氏体比较稳定,在回火保温时未发生分解,则在回火后的冷却过程中将转变为马氏体。这种在回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象称为“二次淬火”。二次淬火现象的出现与否与回火工
9、艺密切相关。例如,淬火高速钢中存在大量的残余奥氏体,若加热到 560保温后,在冷却过程中残余奥氏体将转变为马氏体,即在 560保温过程中发生了某种催化,提高了残余奥氏体的 Ms点,增强了向马氏体转变的能力。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 4 4、碳化物析出与转变(回火第三阶段转变)、碳化物析出与转变(回火第三阶段转变) 250-400时,碳素钢 M 中过饱和的C几乎全部析出,将形成比-FeXC更稳定的碳化物。 在回火过程中除-FeXC外,常见的还有两种: 一种其组成与Mn5C2相近,称为碳化物,用-Fe5C2表示; 另一种是渗碳体,称碳化物,用-Fe3C表示。 这两种碳化物的稳
10、定性均高于-FeXC。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 1 1)碳化物形成的方式)碳化物形成的方式 碳化物的形成是通过形核长大方式进行的。 (1)低C钢 当回火温度高于200 ,直接由偏聚区析出-Fe3C,也有可能由M板条边界上析出。 (2)高C钢 低温回火时,M分解析出-FeXC, -FeXC与M保持共格联系,随-FeXC的长大将使母相的点阵畸变增大,当-FeXC长大到一定尺寸后,共格关系将被破坏,此时-FeXC将转变为更稳定的碳化物。一般可在250以上出现此过程。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变淬火高碳钢后火过程中的碳化物转变序列可能为 第六章第六章 钢在回
11、火时的转变钢在回火时的转变 (3 3)碳化物转变方式)碳化物转变方式 碳化物转变也是一个形核及长大过程,具有可分为两种类型,一是原位形核长大,另一是独立形核长大。 a、原位形核长大(原位转变) 在原碳化物基础上发生成分变化和点阵重构,形成更稳定的碳化物。 b、独立形核长大(离位转变) 原碳化物回溶到母相中,而新的、更稳定的碳化物在其他部位重新形核长大。 转变为或时只能按独立形核长大方式,而转变为时可以独立形核,也可以原位转变。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 2 2)温度及时间对碳化物转变的影响)温度及时间对碳化物转变的影响 碳化物类型的转变与回火温度有关,随回火温度的升高,由亚
12、稳定状态向稳定状态过渡。另外,碳化物类型的转变与回火时间也有一定的关系,通常随回火保温时间的延长,碳化物类型的转变温度降低。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 3 3)碳化物的形态及分布)碳化物的形态及分布 -FeXC碳化物转变为其他类型碳化物时,新生成的碳化物往往呈薄片状,且常分布在M的孪晶界或M边界处。随M的含碳量降低,薄片状碳化物减少。研究表明,不论M的形态如何,在回火过程中,当回火温度较低时,都存在这样的薄片状碳化物。碳化物本身是一个脆性相,特别是当它呈薄片,分布在M的孪晶界或M的晶界上时,将使钢材的脆性增大。一般认为,这种状态分布的碳化物是产生第一类回火脆性的原因之一。
13、通常在250-400回火的淬火M,所得到的组织为回火屈氏体,用T表示。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 5 5、 相状态变化及碳化物聚集长大(回火第四阶段转变)相状态变化及碳化物聚集长大(回火第四阶段转变) 发生在400-700时的回火转变。 1 1)淬火应力的消除)淬火应力的消除 淬火时由于热应力与组织应力的存在,使工件淬火后存在较大的内应力。通常分为三类: 第一类内应力是区域性的; 第二类内应力是晶粒内部晶胞之间; 第三类内应力是晶胞内原子之间的(由C溶入引起)。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 回火时这些内应力,会随回火温度的升高而逐渐消除。回火时这些内应力
14、,会随回火温度的升高而逐渐消除。 当回火温度达到300左右时,随M分解结束,第三类内应力基本消除。 当回火温度达到500左右时,第二类内应力基本消除。 当回火温度达到500左右时,第一类内应力接近全部消除。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 2 2)相的回复与再结晶相的回复与再结晶 由于淬火M的晶粒形状不是等轴状,而且晶体内的位错等缺陷密度较高,与冷变形金属相似,在回火过程中也会发生回复与再结晶。 (1 1)低碳板条状马氏体)低碳板条状马氏体 低C板条M的内部亚结构为高密度的位错,随回火温度的升高,位错线将逐渐消失,晶体内的位错密度逐渐下降,剩余的位错将重新排列成墙,形成多边化亚
15、结构。回复的确切温度不易测出,但是当回火温度高于400时,回复已明显出现。回复后的相仍然保持细板条状。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 当温度高于600时,由于Fe原子的活动能力加强可进行明显的扩散,回复后的相开始发生再结晶。结果由位错密度较低的等轴相新晶粒逐步代替回复后的板条状的相。 第二相颗粒对晶界具有钉扎作用,回火时析出的碳化物颗粒,对相的再结晶具有阻碍作用。钢中碳含量愈高,相的再结晶愈困难。 通过此过程得到的组织为回火索氏体,一般用S表示。组织为等轴状的铁素体加上粒状渗碳体。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 (2 2)高碳片状马氏体)高碳片状马氏体 高碳片
16、状M内部的亚结构主要是高密度的孪晶,因此,这类M的回复与再结晶过程不同于板条状M。 当温度高于250时,随回火温度的升高,马氏体内部的孪晶亚结构逐渐消失,同时在马氏体内出现位错线,当温度高于400时,孪晶亚结构全部消失,全部变成位错。400以上的过程与板条M的回复、再结晶过程完全相同。 位错线的产生可能是渗碳体析出时造成的体积变化引起的。所得到的组织同样是回火索氏体S(等轴铁素体加尺寸较大的粒状渗碳体的混合组织 )。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 3 3)碳化物聚集长大)碳化物聚集长大 淬火碳素钢在回火时,当温度较高时,渗碳体会发生聚集长大和球化。 当温度高于400时,渗碳体
17、开始聚集长大和球化。 当温度高于600时,细粒状的渗碳体会迅速聚集粗化。 机理:小颗粒溶解,大颗粒长大。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 二、合金元素对回火转变的影响二、合金元素对回火转变的影响 总的规律是:合金元素的加入都会使转变推迟、转变温度升高。 1 1、合金元素对、合金元素对M M分解的影响分解的影响 合金钢中的M分解和碳素钢相似,但其分解速度相差较大。合金元素主要是通过影响C原子的扩散来影响M分解的。因此,合金元素对C的偏聚、两相式分解的影响不大,而对连续式分解影响较大。其规律如下: 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 1 1)非碳化物形成元素)非碳化物形
18、成元素 Ni、Mn对C的扩散影响不大,对M分解的影响也不大 Si、Co虽然不形成碳化物,但可溶入-FeXC中,提高-FeXC的稳定性。使-FeXC不易聚集,推迟M的分解。 2 2)强碳化物形成元素)强碳化物形成元素 Cr、Mo、W、V、Ti在钢中可形成特殊碳化物,阻碍C原子的扩散,可以将M分解终了温度推迟到300 甚至500 。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 3)回火稳定性(抗回火性)回火稳定性(抗回火性) 在合金钢中,由于合金元素的作用,M分解温度将推向高温,即在较高温度下回火,仍然可以保持相具有一定的过饱和度和细小的碳化物,使钢保持较高的强度和硬度。通常把这种性质称为回火
19、稳定性。 或:合金元素阻碍相中碳含量的降低和碳化物颗粒长大,而使淬火钢在回火时保持高强度、高硬度的性质,称为回火稳定性。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 2 2、合金元素对残余奥氏体转变的影响、合金元素对残余奥氏体转变的影响 合金钢中残余奥氏体的转变与碳素钢中残余A的转变情况基本相似,只是合金元素可以改变残余A分解的温度和速度,从而可能对残余A转变的性质和类型产生影响。 通常合金钢中的残余A比碳素钢中的残余A稳定性高。对淬火合金钢回火时,残余A的转变与回火温度、残余A的稳定性有关,主要可发生以下三种转变: 1、A在B区域内转变为B; 2、 A在P区域内转变为P; 3、 A在回火
20、加热保温过程中,不发生分解,而在随后的冷却过程中转变为M。第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 3 3、合金元素对碳化物转变的影响、合金元素对碳化物转变的影响 钢中加入合金元素,对回火时碳化物转变的性质并无影响,但可以改变碳化物转变的温度范围。钢中能否形成特殊碳化物,取决于所含合金元素的性质和含量、碳 氮的含量以及回火温度和时间等条件。合金钢在回火过程中,通常都是渗碳体通过亚稳碳化物再转变为稳定特殊碳化物。 1 1)非碳化物形成元素)非碳化物形成元素 Si可溶入-FeXC中使其稳定性提高,不易溶解,可使-FeXC转变为其他类型碳化物的温度升高,而Co、Cu、Ni、Al的影响较小。 2
21、 2)弱碳化物形成元素)弱碳化物形成元素 Cr、Mn使碳化物稳定性提高,C扩散系数减小,渗碳体不易析出,使碳化物的转变温度升高,Cr的作用大于Mn。 第六章第六章 钢在回火时的转变钢在回火时的转变 3 3)强碳化物形成元素)强碳化物形成元素 Mo、W、V、Ti使碳化物稳定性显著提高,C的扩散能力显著下降,显著提高碳化物的转变温度,提高回火稳定性。 合金元素不仅影响碳化物的转变温度,同时对碳化物聚集粗化也有很大的影响,使粗化温度升高,使碳化物能保持较细小的状态。 合金钢回火时,随着回火温度升高或回火时间延长,将发生合金元素在渗碳体和 相之间的重新分配。碳化物形成元素不断向渗碳体中扩散,而非碳化物
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新原理第9.2章 钢在回火时的转变ppt课件 最新 原理 9.2 回火 转变 ppt 课件
限制150内