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    技術資訊

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    材料熱處理知識

    熱處理的一般過程



    熱處理過程:熱處理過程主要是由加熱、保溫(時間)、冷卻三個階段構成的,溫度和時間是影響熱處理的主要因素,因此熱處理過程都可以用溫度-時間曲線來表述。


    鋼的冷卻是熱處理的關鍵工序,成分相同的鋼經加熱獲得奧氏體組織后,以不同的速度冷卻時,將獲得不同的力學性能。


    加熱時,高于合金相圖臨界溫度才發生相變的現象。如圖所示Ac3、Ac1、Acm為加熱時鋼的臨界溫。


    實際生產中鋼的熱處理的冷卻總是在一定速度條件下進行的,即存在過冷現象,冷卻時理論臨界點與實際臨界點溫度的差值為過冷度。對于同一金屬,冷卻速度越快,成分過冷度也越大。


    鋼在熱處理過程中,組織變化,一是加熱時,二是冷卻時的轉變:


    加熱時的轉變奧氏體的形成:

    常溫組織系F+P,加熱溫度超過AC1,珠光體P向奧氏體A的轉變,繼續加熱,剩余鐵素體F向奧氏體A溶解,直至組織為單一奧氏體A。


    冷卻時的轉變奧氏體A的分解:

    冷卻的目的,是使高溫下的奧氏體A組織隨著溫度的降低發生分解,當緩慢冷卻時,A轉化為F+P;但實際冷卻不是一個緩慢的過程,存在著一定的過冷度,那么隨著冷卻速度的不同,奧氏體分解的產物的形態、分散度及性能都將發生不同的變化。


    研究奧氏體轉變過程的冷卻方法有兩種:連續冷卻(與實際相近)和等溫冷卻(奧氏體轉變易于測量)。

    a連續冷卻:

    這個冷卻過程中,更加接近工業生產實際情況,冷卻方式一般為空冷或水冷等快速冷卻方式,如正火、淬火。

    實際生產中,過冷奧氏體的轉變大多是在連續冷卻過程中進行的,在連續冷卻過程中,只要過冷度與等溫轉變相對應,則所得到的組織與性能也是對應的。


    b等溫冷卻:

    這個冷卻過程中,由于存在保溫過程,占用設備且耗費時間,不利于連續生產,因此常用于保溫溫度較高的退火,以及熱處理理論分析。

    將溫度在727℃以上,組織為均勻奧氏體的鋼試樣,急冷至727℃以下的某一溫度,然后保持這一溫度不變,經過一段時間,奧氏體開始轉變,再經過一段時間,奧氏體轉變束,整個轉變過程的時間變化范圍可以從幾秒至幾晝夜。將不同溫度下奧氏體轉變開始和結束的時間繪制成曲線,即得到奧氏體等溫轉變曲線,由于曲線形狀像字母C,所以又稱C曲線。

    備注::珠光體(PⅡ:西珠光體(SⅢ:極西珠光體(T:上貝氏體(B上):下貝式體(B下):馬氏體(M


    實際生產中幾乎不可能得到100%的某一種組織,通常是各種組織的混合形態。


    影響C曲線的因素?

    碳的影響:在正常加熱條件下,亞共析碳鋼的C曲線隨含碳量的增加而左移(亞共析鋼在過冷奧氏體冷卻時發生共析分解,轉變為珠光體類型組織之前就開始析出鐵素體新相);過共析碳鋼的C曲線隨含碳量的增加而右移。


    合金元素的影響:除了鈷以外,所有合金元素溶入奧氏體后,都增大其穩定性,使C曲線右移。碳化物形成元素含量較多時,C曲線的形狀也發生改變。


    加熱溫度和保溫時間的影響:隨著加熱溫度的提高和保溫時間的延長,奧氏體的成份更加均勻,作為奧氏體轉變的晶核數量減少,同時奧氏體晶粒長大,晶界面積減少,這些都不利于過冷奧氏體的轉變,提高過冷奧氏體的穩定性,使C曲線右移。



    來源:微信公眾號“材易通”


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