工程材料第二章3

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高温转变过程 —— 晶格改变和Fe，C原子扩散。
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中温转变（550℃ ~ MS） —— C原子扩散， Fe原子不扩散 过冷A → 贝氏体 B bainite（碳化物 + 含过饱和C的F ）
上B， 550 ~ 350℃产物 —— 羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。 上B 强度和韧性差
第2章 金属材料的 组织与性能控制 b
2.1 纯金属的结晶 2.2 合金的结晶 2.3 金属的塑性加工 2.4 钢的热处理
2.5 钢的合金化 2.6 表面技术
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2.4 钢的热处理 HEAT TREATMENT OF STEEL
2.4.0 热处理的概念 2.4.1 钢在加热时的转变 2.4.2 钢在冷却时的转变 2.4.3 钢的普通热处理 2.4.4 钢的表面热处理 2.4.5 钢的化学热处理 2.4.6 钢的热处理新技术
MS
Mf
Vk
Vk’
Fig: continuous cooling 整理ppttaruasntsefnoirtme ation curve of 15
连续冷却 转变产物
T℃
炉冷→ P
(V 1≈０)
空冷→ S
(V 2≤Vk')
油冷→ T+M+A' (V3 =Vk' ～Vk)
水冷→ M+A' 等温淬火→B下
A等温转变曲线 600
(TTT 或 C 曲线)
A1
A
过
转变开始
冷 A→S A A→T
A→P 转变结束 S
T
hardness
P 5~25HRC
25~35HRC 35~40HRC
500 高过温冷转A →变，P 型A1组~ 织5504℃00
过 A→上B 冷
上B
40~50HRC
中温转变，550℃ ~3M0S0
(V4≥Vk)
V5
CCT 和 TTT曲线的比较
CCT 位于 TTT曲线 右下方
CCT中没有 A→B 转变
Ms
V4 水冷 M+A’ Mf
A1 V1炉冷 P
V2空冷 S
Vk’
Vk
V5 等温淬火B下
V3 油冷 T+M+A’
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2. 过冷A的连续冷却转变
连续冷却 转变(CCT)曲线
Ps —— A→P 开始线 Pf —— A→P 终止线 KK’—— P型转变中止线 Vk —— 上临界冷却速度 Vk' —— 下临界冷却速度 MS —— A→ M 开始温度 Mf —— A→ M 终止温度
T℃ A1
Ps Pf
K’ K
与共析钢相比，C曲线左移， 多一条过冷AF （Fe3CⅡ）的转变开始线，且Ms、Mf 线上（下）移。
T/℃ 800 A3
700 A1
A A→F
A+F
T/℃
800
A1
A
700
600
A→P
P+F
600
A→P
P
500
400
A→B
B
Ms
300
200
500
400
A→B
B
300
Ms
200
100 Mf 0
-100 01
平衡时：A1、 A3、Acm 实际加热时：Ac1、 Ac3、 Accm c--chauffage 实际冷却时：Ar1、Ar3、 Arcm r--refroidissement
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Beginning of P→A-transfomation T℃
V2 b”
End of p→A-transformation V1
过冷A →贝氏体 ( B )
200
低温转变，MS ~ Mf
过冷A →马氏体 (1M00)
A
Ms
A→M
A→下B M+A'
下B 50~60HRC
60~65HRC
0
Mf
-100 0
M
1 10 102 103 104
Fig. TTT整-d理iappgtram of austenite to pearlite transformation
105时间/
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P 型组织 —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P pearlite
索氏体 S sorbite
屈氏体 T troostite
层片间距：P > S > T
索氏体 S
8000×
珠光体 P ，3800× Electron
microscccccopic photograph
屈氏体
T 8000×
b’ a”
a’ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A1
Fig. Transformation of pealite(P) into austenite(A)
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1．奥氏体的形成 —— Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。
共析钢加热到Ac1 以上时， P → A 共析钢A化过程 —— 形核 、长大、 Fe3 C 完全溶解、C的均匀化。
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2.4.2 钢在冷却时的转变
T℃
1．过冷A的等温转变 curve1
2．过冷A的连续冷却 转变 curve2
临界点
2
1
图：热处理工艺曲线示意图
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1. 过冷A的等8温0转0T变/℃
TTT-diagram of eutectoid steel
过冷A :
700
T < A1时，A不稳定。
亚（过）析钢的A化 —— P → A后，先共析 F 或 Fe3CⅡ 溶解。
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影响A转变速度的因素
加热温度和速度↑→ 转变快 C%↑或 Fe3 C片间距↓ → 界面多，形核多 → 转变快 合金元素 → A化速度↑或↓ A 晶粒度
加热温度，保温时间↑ → 晶粒尺寸↑
合金碳化物↑，C% ↓ → 晶粒尺寸↓
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热处理的概念 General principles of heat treatment
将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整 体或表面组织，从而获得所需性能的一种操作工艺。
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2.4.1 钢在加热时的转变 Formation of austenite
临界温度
M+A'
100
0 Mf
10
102
103
104
-100 0
1
时间/s
M+A'
10 102 103 104 时间/s
T/℃ 800
700
600
Acm A
A1
A→Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ
A→P
P+Fe3CⅡ
500 400
A→B
B
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
105
-100 0
1
10 102 103 104 105 时间/s
45钢，上B+下B，×400 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×
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下B， 350℃ ~ MS 产物 下B 韧性高，综合机械性能好。
T8钢，下B，黑色针状 光学显微照片 ×400
F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000×
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亚（过）共析钢过冷A的等温转变