第3章 钢的奥氏体化
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1、何为冷变形、热变形和温变形?冷变形:温度低于回复温度,变形过程只有加工硬化无回复和再结晶。
热变形:温度在再结晶温度以上,变形产生的加工硬化被再结晶抵消,变形后具有再结晶等轴晶粒组织,而无加工硬化痕迹。
温变形:金属材料在高于回复温度但低于再结晶开始温度的温度范围内进行的塑性变形过程。
2、简述金属的可锻性及其影响因素。
可锻性:指金属材料在压力加工时,能改变形状而不产生裂纹的性能。
它包括在热态或冷态下能够进行锤锻,轧制,拉伸,挤压等加工。
可锻性的好坏主要与金属材料的化学成分有关。
(1)内在因素(a)化学成分:不同化学成分的金属其可锻性不同;(b)合金组织:金属内部组织结构不同,其可锻性差别很大。
(2)外在因素(a)变形温度:系指金属从开始锻造到锻造终止的温度范围。
温度过高:过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。
温度过低:变形抗力↑-难锻,开裂(b)变形速度:变形速度即单位时间内的变形程度(c)应力状态:金属在经受不同方法进行变形时,所产生的应力大小和性质(压应力或拉应力)不同。
3、自由锻和模锻的定义及其特点是什么?自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形,不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法,简称自由锻。
1、自由锻锻件的精度不高,形状简单,其形状和尺寸一般通过操作者使用通用工具来保证,主要用于单件、小批量生产。
2、对于大型机特大型锻件的制造,自由锻仍是唯一有效的方法。
3、自由锻对锻工的技术水平要求高,劳动条件差,生产效率低。
模锻是指在专用模锻设备上利用模具使毛坯成型而获得锻件的锻造方法。
模锻具有如下特点:(1)生产效率高。
劳动强度低。
(2)锻件成形靠模膛控制,可锻出形状复杂、尺寸准确,更接近于成品的锻件,且锻造流线比较完整,有利于提高零件的力学性能和使用寿命。
(3)锻件表面光洁,尺寸精度高,加工余量小,节约材料和切削加工工时。
(4)操作简便,质量易于控制,生产过程易实现机械化、自动化。
第3章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、也是用途最广的工序。
淬火可以大幅度提高钢的强度与硬度。
淬火后,为了消除淬火钢的残余内应力,得到不同强度、硬度与韧性的配合,需要配以不同温度的回火。
所以,淬火与回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火与回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理,是赋予钢件最终性能的关键性工序,也是钢件热处理强化的重要手段之一。
3.1 钢的淬火与分类淬火是将钢加热至临界点(A c1或A c3)以上,保温一定时间后快速冷却,使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。
图3-1是共析碳钢淬火冷却工艺曲线示意图。
v c 、v c '分别为上临界冷却速度(即淬火临界冷却速度)和下临界冷却速度。
以v >v c 的速度快速冷却(曲线1),可得到马氏体组织;以v c >v >v c '的速度冷却(曲线2),可得到马氏体+珠光体混合组织;以曲线3冷却则得到下贝氏体组织。
钢淬火后的强度、硬度和耐磨性大大提高。
w c ≈0.5%的淬火马氏体钢经中温回火后,可以具有很高的弹性极限。
中碳钢经淬火和高温回火(调质处理)后,可以有良好的强度、塑性、韧性的配合。
奥氏体高锰钢的水韧处理,奥氏体不锈钢、马氏体 时效钢及铝合金的高温固溶处理,都是通过加热、保温 和急冷而获得亚稳态的过饱和固溶体,虽然习惯上也称 为淬火,但这是广义的淬火概念,它们的直接目的并不 是强化合金,而是抑制第二相析出。
高锰钢的水韧处理 是为了达到韧化的目的。
奥氏体不锈钢固溶处理是为了 提高抗晶间腐蚀能力,铝合金和马氏体时效钢的固溶处 理,则是时效硬化前的预处理过程。
本章讨论钢的一般淬火强化问题,其淬火工艺分类见表3-1。
表3-1 钢的淬火工艺分类图3-1 共析钢的淬火冷却工艺热处理工艺及设备3.2 钢的淬透性一、淬透性的基本概念1.淬硬层与淬透性由于淬火冷却速度很快,所以工件表面与心部的冷却速度不同,表层最快,中心最慢(见图3-2a )。
奥氏体形成的四个步骤_奥氏体形成的影响因素对于奥氏体,可能很多人都不太了解,尤其是奥氏体的形成原因及影响因素,是人们不太清楚的。
下面由店铺为你详细介绍奥氏体形成的步骤及影响因素。
奥氏体形成的四个步骤共析钢奥氏体冷却到临界点A1以下温度时,存在共析反应:A---F+Fe3C。
加热时发生逆共析反应:F+Fe3C----A。
逆共析转变是高温下进行的扩散性相变,转变的全过程可以分为四个阶段,即:奥氏体形核,奥氏体晶核长大,剩余渗碳体溶解,奥氏体成分相对均匀化。
各种钢的奥氏体形核形成过程有一些区别,亚共析钢,过共析钢,合金钢的奥氏体化过程中除了奥氏体形成的基本过程外,还有先共析相的溶解,合金碳化物的溶解等过程。
奥氏体形成的热力学条件:必须存在过冷度或过热度∆T。
奥氏体形核奥氏体的形核位置通常在铁素体和渗碳体两相界面上,此外,珠光体领域的边界,铁素体嵌镶块边界都可以成为奥氏体的形核地点。
奥氏体的形成是不均匀形核,复合固态相变的一般规律。
一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面上形核。
这是由于铁素体碳含量极低(0.02%以下),而渗碳体的碳含量又很高(6.67%),奥氏体的碳含量介于两者之间。
在相界面上碳原子有吸附,含量较高,界面扩散速度又较快,容易形成较大的浓度涨落,使相界面某一区域达到形成奥氏体晶核所需的碳含量;此外在界面上能量也较高,容易造成能量涨落,以便满足形核功的要求;在两相界面处原子排列不规则,容易满足结构涨落的要求。
所有涨落在相界面处的优势,造成奥氏体晶核最容易在此处形成。
奥氏体的形核是扩散型相变,可在铁素体与渗碳体上形核,也可在珠光体领域的交界面上形核,还可以在原奥氏体晶核上形核。
这些界面易于满足形核的能量,结构和浓度3个涨落条件。
奥氏体晶核的长大加热到奥氏体相区,在高温下,碳原子扩散速度很快,铁原子和替换原子均能够充分扩散,既能够进行界面扩散,也能够进行体扩散,因此奥氏体的形成是扩散型相变。
剩余碳化物溶解铁素体消失后,在t1温度下继续保持或继续加热时,随着碳在奥氏体中继续扩散,剩余渗碳体不断向奥氏体中溶解。