W18Cr4V高速钢处理研究
（南湖机自三班蒋嵩 24111900279）
高速钢W18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素,其总量超过10%.特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性,因而在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具.我们在产品使用中发现,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定.1W18Cr4V钢的性能特点1.1化学成分特点表1W18Cr4V钢的的化学成分(质量分数)(%)C W Cr V Mo Si0.70~0.8017.50~19.003.80~4.401.00~1.40≤0.30≤0.40W18Cr4V钢的化学成分见表1.在钢中,碳的质量分数为0.70%~0.80%,它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体,以保证高硬度和高耐磨性,以及良好的热硬性.钨是使高速钢具有热硬性的主要元素
●W18Cr4V高速钢特性及适用範圍：
是使用最廣泛的鎢系通用型高速鋼，硬度、紅硬性及高溫硬度較高，易于磨削加工。适用作工作溫度在600℃以下仍能保持切削性能的刀具，如車、刨、銑、鉸、拉刀、鑽頭、各種齒輪刀具及絲錐、闆牙等，适于加工軟的或中等硬度(300～320HB以下) 的材料。及制作高溫耐磨機械零
●W18Cr4V高速钢化學成份：
碳C ：0.70～0.80(答應偏差:±0.01)
矽Si：0.20～0.40(答應偏差:±0.05)
錳Mn：0.10～0.40(答應偏差: 0.04)
硫S ：≤0.030
磷P ：≤0.030
鉻Cr：3.80～4.40(答應偏差:±0.05)
鎳Ni：答應殘餘含量≤0.30
銅Cu：答應殘餘含量≤0.25
釩V ：1.00～1.40(答應偏差:±0.05)
钼Mo：≤0.30(答應偏差:尺寸≤6,±0.05;尺寸＞6,±0.10)
鎢W ：17.50～19.00(答應偏差:尺寸≤10,±0.10;＞10,±0.20)
●W18Cr4V高速钢力學性能：
硬度：交貨硬度:(其他加工方法)≤269HB; (退火)≤255HB。試樣熱處理制度及淬回火硬度:≥63HRC
●W18Cr4V高速钢熱處理規範及金相組織：
熱處理規範：淬火,820～870℃預熱，1270～1285℃(鹽浴爐)或1270～1285℃(箱式爐)加熱，油冷，550～570℃回火2次，每次1h。
几种常见热处理缺陷介绍 一、过热现象 热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。 1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。 2.断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，受冲击时易沿粗大奥氏体晶界断裂。 3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。 二、过烧现象 加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。 三、脱碳和氧化 钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。 加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。 为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性） 四、氢脆现象 高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。
高速钢热处理问答 纵观现在世界上所有的钢种，无论其化学成分、组织、性能之间的复杂关系，还是冶炼、浇注、锻造、轧制、拉丝、塑性成形、焊接和热处理等整个制造过程的难度，高速钢无疑是最难搞的钢种之一。高速钢自问世至今已有100多年历史，一直以制造金属切削刀具著称。有人说“高速钢奥妙无穷”，也有人说“高速钢变化莫测”。长期以来，人们对高速钢进行了大量的基础研究和改革创新，丰富了热处理宝库。笔者1968年大学毕业后，从事高速钢热处理整整50个春秋，积累了不少经验，也记录了一些失败的教训，总结出高速钢热处理值得关注的23个问题，和同行们商讨，不妥之处请批评指正。 碳是高速钢中最重要的元素，作用机制是碳化物的形成及转变——溶解、析出、聚集。含量必须适当，不可过多，也不能太少。当含量较低时，不能形成足够数量的复合碳化物，因而在淬火加热时溶入固溶体的碳化物减少，会降低钢的硬度、红硬性及耐磨性；若含碳量高，淬火加热时，碳和合金元素的浓度增高，使钢的硬度、红硬性提高，但也带来一些不利影响：在碳化物不均匀度增大、塑性降低脆性增加、工艺性能变坏（锻造、轧制易开裂）、降低钢的熔点，所以容易产生过热过烧。含碳量增高，会使淬火后残留奥氏体（rR）增多，增加回火难度。以前的M35钢因含碳量偏低（0.80%~0.90%），淬回火后根本达不到67HRC以上的高硬度；501钢（M2A1）因含碳量偏高，问题不少，现在两钢都回归到正常的含碳量了。GB/T9943新标准和原标准相比，最大的亮点莫过于碳的变化。 高速钢中究竟含多少碳好？应遵循定比碳法则确定。钢厂生产的高速钢成分虽都符合国家标准，但不一定适合你。工具厂应根据自家的产品，选择有竞争力适中的含碳量钢种。 平衡碳是给出钢中所有的碳化物形成元素，按定比碳关系达到平衡时的碳含量，通常按下式进行近似地计算。 Cs=0.33W+0.063Mo+0.06Cr+0.2V 式中，Cs是理论上计算的“平衡碳”，“平衡碳差值”表示计算出来的Cs与实际含碳量的差值，即ΔC= Cs-C实 C实／Cs的比值即为碳饱和度，常用“A”来表示。 例如：M2钢的实际化学成分为（质量分数：%）：0.85C、5.97W、4.95Mo、3.97 Cr、1.82V。平衡碳、平衡碳差值、碳饱和度计算式分别为： 平衡碳（Cs）=0.033×5.97+0.063×4.95+0.06×3.97+0.2×1.82=1.103 平衡碳差值（ΔC）=1.103-0.85=0.253 碳饱和度（A）=0.85/1.103=0.771 笔者统计分析了M2钢267个炉号340t含碳量，并热处理试验A值对钢性能的影响，结论是：A值在0.76~0.83时，综合性能佳。 在正常的淬火温度范围内，每提高11~13℃，晶粒度就升高1级，如果按9.5～10.5级晶粒度组织生产，对于Ｍ２钢淬火温度（t）与A值有一定的对应关系，笔者的经验是：
20号钢热处理工艺对组织性能的影响 1.前言 1.1名称及性质 20号钢，含碳量为0.2%，该钢属于优质低碳碳素钢，冷挤压、深碳淬硬钢。该钢强度低，韧性、塑性和焊接性均好。抗拉强度为253-500MPa，伸长率≥24%。密度是7.85，无冲击韧度。 1.2应用 冷变形塑性高，一般供弯曲、压延用，为了获得好的深冲压延性能，板材应正火或高温回火；用于不经受很大应力而要求很大韧性的机械零件，如轴套、螺钉、杠杆轴、变速箱变速叉、齿轮、重型机械拉杆、钩环等，还可用于表面硬度高而心部强度要求不大的渗碳于氰化零件。 1.3实验目的 测定含碳量，加热温度，加热时间，冷却速度等因素对20号钢的影响，本实验还研究一般材料成分、组织及性能的关系，探寻成分、组织与性能之间存在着的对应关系和规律，加深理论知识的熟悉程度和应用能力的提高。 1.4任务 完成测定试样硬度，制备金相样品，观察组织，照相，分析，出报告等任务。 2.材料及实验 2.1材料的化学成分及力学性能[1] 2.2实验设计内容 根据对含碳量，加热温度，加热时间，冷却速度对碳钢材料硬度的影响资料的检索得到如下的相关数据：
在本试验条件下，试样硬度随加热保温时间的变化而发生曲折的变化。当试样还未发生奥氏体化时，硬度随着温度时间的增加而提高;当试样刚开始奥氏体化至刚完全奥氏体化为止，硬度随着奥氏体化转变量的增加而下降;当试样完全奥氏体化后，随着保温时间的延长，硬度缓慢升高。 200 119 100 0 1 2 3 4 10 191 150 硬度HV 图1 保温时间（分）
碳量、加热温度、加热时间、冷却速度对试样硬度性能的影响。 淬火：是将钢或合金加热到临界温度Ac1(过共析钢)或Ac3（亚共析钢）以上30～50℃，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体组织的一种工艺方法。 ①提高硬度和耐磨性；②提高弹性；③提高强韧性；④提高耐蚀性和耐热性。 总之，钢的强度、硬度、耐磨性、弹性、韧性、疲劳强度等等，都可以利用淬火与回火使之大大提高，所以，淬火是强化钢铁的主要手段之一。 2.3 所需实验器材 2.3.1样品预处理：粗细不同的打磨砂纸 2.3.2热处理：洛氏硬度计，箱式电炉，淬火用水槽 2.3.3样品后处理：抛光机，金相显微镜，硝酸腐蚀液，酒精 2.3.4材料图像分析：Neophot 21(包括图像分析仪) 2.3.5硬度实验：表面洛氏硬度计 2.4 消耗材料：20号钢试样 、4%硝酸酒精溶液 、清洗酒精 、 砂纸 2.5实验步骤 2.5.1 选取试样 2.5.2 用洛氏硬度计测试样硬度 2.5.3 将试样放入箱式电炉中按加热方案加热，保温，冷却 2.5.4 制取金相试样，再试样的硬度 2.5.5 用腐蚀剂腐蚀 2.5.6 再测表面硬度 2.5.7 观察组织形态 2.5.8 分析实验结果 2.6 加热方案 先将试样放入炉中，接通箱式电炉加热，查资料得20号钢的相变点温度（近似值）Ac1=735℃，Ac3=855℃，Ar3=835℃，Ar1=680℃，故将试样加热到890℃，然后保温，通过查阅相关资料，得到箱式电炉保温时间： 碳钢：t=1′/mm +(10′～ 30′) 合金钢：t=1.2 ′/mm +(30′～ 60′) 本试样为20号碳钢，则加热时间为：)30~10(''+*=D k t k 为mm /1' D 为工件有效厚度（单位/mm ） 保温结束后，根据冷却方式空气冷，油冷，水冷分别进行冷却。
W18Cr4V热处理工艺 W18Cr4V钢为W系高速钢，是在T8A钢的基础上主要加入W、Cr、V元素形成的，W18Cr4V钢常用来制造高速切削，也可以用来制造冷作模具。 ⒈W18Cr4V钢的特性⑴、由于W18Cr4V钢中加入大量W、Cr、V 元素，使Fe-C相图中的ES线上升并左移，所以钢中出现大量的共晶莱氏体碳化物，其组织形态有布直接影响钢的性能及使用。故W18Cr4V钢需经反复锻造加工，使其组织中出现的铸态鱼骨状共晶碳化物碎裂成细小的碳化物颗粒，并呈弥散分布，才能使用。⑵、W18Cr4V钢中加入Cr元素，主要是提高钢的淬透性，固溶于基体强化基体组织，并改善钢的回火稳定性；同时形成Cr的碳化物作为钢中的强化相。⑶、W18Cr4V钢中加入W、V元素主要是形成碳化物，作为钢中的强化相，提高钢的强度、硬芳与耐磨性；同时细化晶粒，改善钢的韧性。尤其是V元素细化晶粒作用较强。⑷、W18Cr4V钢在奥氏体化时，W、V元素可随时其碳化物少量地固溶于奥氏体中，进一步提高钢的淬透性，同时冷却后存在于基体组织中，强化基体组织和提高钢的回火稳定性。⑸、W18Cr4V钢中加入大量的C、W、Cr、V元素，会使MS线（马氏体相变开始点）下移，淬火后组织中存在大量的残余奥氏体，在经回火冷却时会转变成马氏体，即出现二次淬火现象。而淬火组织中的马氏体因溶有大量的W、Cr、V元素，使其保持相当稳定。在270℃回火时才有碳化物ε相析出，至400℃，碳化物ε转变为Fe3C相并进行聚集，此时马氏体硬度下降。回火温
度升至400℃以上，开始生成特殊碳化物，400℃至500℃，主要析出铬的碳化物。500℃至600℃，部分Fe3C重新溶解而自回火马氏体中开始析出弥散度很高的碳化物W2C和VC，使硬度回升，即出现二次硬化现象。由于回火马氏体中溶有大量的W、Cr、V元素，使回火马氏体保持较高的硬度，而析出的碳化物聚集的速度较缓慢，因而会产生显著的红硬性。⑹、W18Cr4V钢中加入W元素可以消除钢的回火脆性。⑺、W18Cr4V钢中存有少量的Si、Mn、Mo元素，除提高淬透性外，主要也固溶于基体组织中，起到强化基体组织和改善钢的回火稳定性的作用。 ⒉W18Cr4V钢主要化学成分：0.70%~0.80%C、0.20%~0.40%Si、 0.10%~0.40%Mn、 3.80%~4.40%Cr、17.50%~19.00%W、≤0.30%Mo、1.00%~1.40%V、≤0.030%P、≤0.030%S。 ⒊W18Cr4V钢的热处理工艺：W18Cr4V钢相变点为： AC1 820℃、Accm1330℃、Ar760℃、Ms210℃。W18Cr4V钢的始锻温度1120~1140℃，终锻温度950℃，锻造后堆集冷却或砂中冷却。W18Cr4V钢常见的热处理工艺热处理工艺工艺参数硬度要求工艺特点等温球化退火加热860~880℃，保温3h，740~760℃等温，保温5h，炉冷至550℃以下出炉空冷≤255HBS Ac1820℃，Accm1330℃，加热温度应在Ac1~Accm线之间，等温温度低于Ar1760℃线以下，以获得粒状珠光体组织+碳化物不完全退火加热860~880℃，保温2h，炉冷至550℃以下出炉空冷≤277HB加热温度应在Ac1~Accm线之间，有利于粒状珠光体组织的获得淬火一次
钢在热处理冷却时的组织转变 https://www.doczj.com/doc/ba2838260.html,发布：2008-6-5 16:55:08来自：模具网浏览：44 次相图只适用于缓慢冷却，而实际热处理则是以一定的冷却速度来进行的，所以出现C曲线。 一、A冷却C曲线转变温度与转变时间之间关系的曲线。 1. 等温冷却C曲线将钢急冷到临界温度以下某一温度，在此温度等温转变，在冷却过程中测绘出过冷A 等温转变图。 2.连续冷却C曲线将钢在连续冷却的条件下转变，此时测绘出的冷却 二、等温冷却C曲线 过冷A等温转变图可综合反映过冷A在不同过冷度下的等温转变过程，转变开始和终了时间，转变产物类型以及转变量与温度和时间的关系等，由于等温转变图通常呈“C”形状，所以也称C曲线，另外还称TTT 图，现以共析钢为例来说明TTT图的建立. 1.相图的建立
①把钢材制成Φ10×1.5mm的圆片试样,分成若干组 ②取一组试样,在盐炉内加热使之A化. ③将A化后的试样快速投入A1 以下某一温度的浴炉中进行等温转变 ④每隔一定时间取出一个试样急速淬入水中,而后将各试样取出制样,进行组织观察.当在显微镜下观察发现某一试样刚出现灰黑色产物时,所对应的等温时间就是A开始转变时间,到某一试样未有M出现时，所对 应的时间为转变终了时间。 共析碳钢等温转变图（C曲线） 将其余各组试样，用上述方法,分别测出不同等温条件下A转变开始和终了时间,最后将所有转变开始时间点和终了时间点标在温度、时间(对数)坐标上,并分别连接起来,即得C曲线. 2. 图形分析 3. 等T转变特点 ①过冷到A1以下的A处于不稳定状态,但不立即转变,而要经过一段时间才开始转变,称为孕育期。孕育期 越长,过冷A越稳定,反之,则越不稳定。 ②鼻点:550℃最不稳定,转变速度最快 ③C形状原因过冷度和原子扩散为两个制约因素
1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。 5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。 6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。 7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为m-a 组织。 8.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无
几种常见热处理概念 1．正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上适当温度保持一定时间后空气中冷却，到珠光体类组织热处理工艺。2．退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋砂中或石灰中冷却）至500度以下空气中冷却热处理工艺 3．固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以到过饱和固溶体热处理工艺 4．时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化现象。 5．固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，继续加工成型 6．时效处理：强化相析出温度加热并保温，使强化相沉淀析出，以硬化，提高强度 7．淬火：将钢奥氏体化后以适当冷却速度冷却，使工件横截面内全部或一定范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变热处理 工艺
8．回火：将淬火工件加热到临界点AC1以下适当温度保持一定时间，随后用符合要求方法冷却，以获所需要组织和性能热处理工艺 9．钢碳氮共渗：碳氮共渗是向钢表层同时渗入碳和氮过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗主要目是提高钢硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目是提高钢耐磨性和抗咬合性。 10．调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要结构零件，特别是那些交变负荷下工作连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后到回火索氏体组织，它机械性能均比相同硬度正火索氏体组织为优。它硬度取决于高温回火温度并与钢回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般HB200—350之间。 11．钎焊：用钎料将两种工件粘合一起热处理工艺 回火的种类及应用 根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种： （一）低温回火（150－250度） 低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使
W 18Cr4V钢热处理工艺研究 摘要通过对W 18Cr4V钢的性能特点进行了分析、对W 18Cr4V 钢的锻造工艺以及对W 18Cr4V钢进行退火、淬火及回火等热处理研究，得到了在实际生产中, W 18Cr4V钢采用正确的锻造及热处理工艺处理后, 用它生产的刃具及冷作模具综合力学性能好, 使用寿命长. 关键词 W 18Cr4V钢；锻造；热处理 ;退火；淬火；回火 一、对W 18Cr4V钢的介绍 高速钢W 18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素, 其总量超过 10%.特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性, 因而在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具. 我们在产品使用中发现,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定. 1、 W 18Cr4V钢的性能特点
W18Cr4V钢的化学成分见表 1。在钢中, 碳的质量分数为0. 70% ~ 0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体, 以保证高硬度和高耐磨性, 以及良好的热硬性。 钨是使高速钢具有热硬性的主要元素, W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时, 一部分Fe4W2 C 溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素, 有很高回火稳定性的马氏体。在 560℃回火时钨又以W2C形式弥散析出,造成二次硬化现象, 使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用.。 铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。 钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解, 能显著阻碍奥氏体晶粒长大。并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响, 回火时钒也引起二次硬化现象.。 2 组织结构特点 W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体, 莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物, 这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。而这些粗大的碳化物不能用热处理的方法消除, 只能用锻造的方法将其击碎,并使它均匀分布,再用来制造各种刃具
碳钢热处理后的组织（金相分析） 发布时间：2009-5-30 13:46:34 关闭该页 一、概述 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表1中。
2、共析钢连续冷却时的显微组织 为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。 图1 图2 3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先
析出线，如图2所示。 当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。 因此，v1的组织为铁素体+珠光体；v2的组织为铁素体+索氏体；v3的组织为铁素体+屈氏体。 当冷却速度为v4时，析出很少量的网状铁素体和屈氏体（有时可见到少量贝氏体），奥氏体则主要转变为马氏体和屈氏体（如图3）；当冷却速度v5超过临界冷却速度时，钢全部转变为马氏体组织（如图6，图7）。 过共析钢的转变与亚共析钢相似，不同之处是后者先析出的是铁素体，而前者先析出的是渗碳体。 4、各组织的显微特征 （1）索氏体（s）：是铁素体与渗碳体的机械混合物。其片层比珠光体更细密，在高倍（700倍以上）显微放大时才能分辨。 （2）托氏体（T）也是铁素体与渗碳体的机械混合物，片层比索氏体还细密，在一般光学显微镜下也无法分辨，只能看到如墨菊状的黑色形态。当其少量析出时，沿晶界分布，呈黑色网状，包围着马氏体；当析出量较多时，呈大块黑色团状，只有在电子显微镜下才能分辨其中的片层（见图3）； 图3 托氏体＋马氏体
高速钢刀具的热处理 张成云 摘要：随着现代制造技术的发展，高速钢刀具在切削加工中被广泛使用。本文通过对高速钢刀具材料的化学成分、性能及使用工作条件的阐述以及加工中对刀具材料的技术要求，经过严格的热处理工艺方法如;退火、淬火、和多次高温回火才能满足其技术要求和使用性能。本文参考了一些“金属材料、工艺学”教材和经过多年的实践摸索总结而成。 关键词：高速钢刀具热处理 1、引言 1.1高速钢：它是含有w、cy、v等合金元素较多的合金工具钢。如w18cv4v是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛的用于制造较为复杂的各种刀具。如钻头、铣刀、铰刀、拉刀和其他成型刀具。高速钢俗称锋钢或风钢；称锋钢是因为用高速钢w18cv4v制造的刀具硬度能达到HRC62-65度非常锋利。称为风钢是针对热处理操作而言，一般的钢铁材料制造的刀具要想满足技术要求在加热后需借助油或水中快速冷却，而高速钢制造的刀具在有效厚度小于5mm的工件，加热后在流动的空气中（风中）就能淬上火，就能获得相当的硬度（HRC55-60）,因此而得名。 1.2刀具在工作时，由于摩擦作用，势必引起刀具刃部温度的升高，当切削速度达到一定量刃部温度能达到500-600℃。随着机械制造业的发展和制造工艺的成熟，切削加工速度的提高，刀具刃部的工作温度还可能增加。这就要求刀具材料不仅具有一般刀具材料的所必需的硬度、强度、耐磨性和一定的韧性，还要求刀具在较高的温度下具有高硬度、强度和耐磨性（俗称红硬性或热硬性）。而碳素工具钢和低合金工具钢在200℃以下可以保持其工作性能，当工具受热超过250度时，硬度就显著下降，失去切削效能。高速钢经热处理以后，其热硬性好，因此在生产实践中被广泛使用。 2.常用刀具材料 2.1高速钢常用的材料有W18Cr4V、W9Cr4V2、W6MO5Cr4V2、W12Cr4v4Mo等几种。其中以W18Cr4V钢产量最多，应用最广泛，历时最长。为世界各国所通用。
W18C r4V钢热处理工艺研究 胡鹏 （机电11-1 四号） 摘要：本文主要阐述了对W18C r4V钢热处理工艺的研究，通过查阅书籍资料，询问有经验人士，以及个人对于W18C r4V钢的了解分析，得出了W18C r4V钢的热处理工艺主要有三大方面，分别是：退火、淬火、回火。本文就主要围绕这三个方面作了较为详细的阐述。以此来简单谈谈本人对W18C r4V钢热处理工艺的一点小小的探究。错误之处请多多指正！ 关键词：W18C r4V钢、二次硬化、油冷淬火、热硬性 高速钢W18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素,其总量超过10%. 特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性,在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具。在产品使用中,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定。 1.1 W18Cr4V钢的化学成分： 其中碳的质量分数为0. 70%～0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体,以保证高硬度和高耐磨性,以及良好的热硬性。钨是使高速钢具有热硬性的主要元素,W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时,
一部分Fe4W2C溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素。有很高回火稳定性的马氏体.。在560℃回火时钨又以W2C形式弥散析出,造成二次硬化现象,使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用。铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解,能显著阻碍奥氏体晶粒长大。并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响,回火时钒也引起二次硬化现象。 1.2组织结构特点： W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体,莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物,这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。而这些粗大的碳化物不能用热处理的方法消除,只能用锻造的方法将其击碎,并使它均匀分布,再用来制造各种刃具和模具。 1．3 用途： 如车、刨、铣、铰、拉刀、钻头、各种齿轮刀具及丝锥、板牙等，适于加工软的或中等硬度(300～320HB以下) 的材料。及制作高温耐磨机械。 2 热处理工艺： 2.1退火： 锻件锻后应立即放入白灰箱或干砂箱中严埋缓冷,冷却后应立即进行退火,退火的目的是为了消除
第二章钢的加热转变 2、奥氏体晶核优先在什么地方形成? 为什么? 答：奥氏体的形核 球状珠光体中： 优先在F/Fe3C 界面形核 片状珠光体中： 优先在珠光体团的界面形核 也在F/Fe3C 片层界面形核 奥氏体在F/Fe3C 界面形核原因： (1) 易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏. (2) 在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。 △G = -△Gv + △Gs + △Ge △Gv—体积自由能差，△Gs —表面能，△Ge —弹性应变能 6、钢的等温及连续加热TT A图是怎样测定的，图中的各条曲线代表什么? 答：等温TTA图 将小试样迅速加热到Ac1以上的不同温度，并在各温度下保持不同时间后迅速淬冷，然后通过金相法测定奥氏体的转变量与时间的关系，将不同温度下奥氏体等温形成的进程综合表示在一个图中，即为钢的等温TTA图。 四条曲线由左向右依次表示：奥氏体转化开始线，奥氏体转变完成线，碳化物充全溶解线，奥氏体中碳浓度梯度消失线。 连续加热TTA图 将小试样采用不同加热速度加热到不同温度后迅速淬冷，然后观察其显微组织.，配合膨胀试验结果确定奥氏体形成的进程并综合表示在一个图中，即为钢的连续加热TTA图。 Acc加热时Fe3CII →A终了温度 Ac3加热时α→A终了温度 Ac1加热时P→A开始温度 13、怎样表示温度、时间、加热速度对奥氏体晶粒大小的影响? 答：奥氏体晶粒度级别随加热温度和保温时间变化的情况可以表示在等温TTA图中加热速度对奥氏体晶粒度的影响可以表示在连续加热时的TTA图中 随加热温度和保温时间的增加晶粒度越大 加热速度越快I↑由于时间短，A晶粒来不及长大可获得细小的起始晶粒度 补充 1、阐述加热转变A的形成机理，并能画出A等温形成动力学图(共析钢)？ 答：形成条件ΔG=Ga-Gp<0 形成过程 形核：对于球化体，A优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核 对于片状P, A优先在P团的界面上形核 长大：1 ）Fe原子自扩散完成晶格改组 2 ）C原子扩散促使A晶格向α、Fe3C相两侧推移并长大 Fe3C残留与溶解：A/F界面的迁移速度> A/Fe3C界面的迁移速度，当P中F完全消 失，Fe3C残留Fe3C→A A均匀化：刚形成A中，C浓度不均匀。C扩散，使A均匀化。 A等温形成动力学图（共析钢）见课本P22 图2-16 2、用Fe-Fe3C相图说明受C在A中扩散所控制的A晶核的长大。
2.热处理工艺 预热分别采用箱式电阻炉(或井式炉)和中温盐浴炉，最后加热在高温盐浴炉中进行。在硝盐炉或电阻炉回火。 (1)预热 按拉刀的直径不同可分为一次预热和二次预热，目的是消除加工应力，使内外温度一致，减小拉刀的变形。温度分别为550～600℃和800～850 C，预热时间为最后加热时间的3倍和2倍。 (2)淬火加热 拉刀的晶粒度控制在9～10级，加热系数为10～15s/mm，拉刀的热处理工艺如表4-12所示。 (3)冷却 采用分级或等温淬火，分级温度为580～620 C，盐浴成分为50% BaCl2+30% KCl+ 20%NaCl(简称2-3-5盐)，当表面温度到650～700℃时，转人220～250℃的硝盐中保温30～40mino (4)热校直 快速从硝盐炉中取出，将拉刀放在螺旋压力机上进行校直，考虑到冷速太快，要在不低于20℃的温度下校直，采取校过的措施，以防止其反弹。 (5)清洗回火 开水槽煮净拉刀表面的残盐，拉刀垂直向上插入圆形回火筐中挤紧回火，介质为100%KN03,温度为540～5600C，保温80～100min，回火3次。 (6)热校直
出炉后用手动压力机校直拉刀，一般冷至400℃左右开始加压，冷到室温卸去压力。当两把弯曲拉刀的凸面紧贴在一起，中间塞上斜铁，两头放人炉中回火，也可有良好的效果。 (7)柄部处理 将柄部在850℃的盐浴炉中加热到表面颜色与盐浴一致时，挑出油冷或空冷。另外也可借柄部来校直拉刀，将导向部分压弯来满足减少韧部偏摆的要求。 W18Cr4V拉刀的热处理工艺见图4-23所示。 高速钢刀具在热处理生产工序中，常见的缺陷有过热与过烧、硬度不足、表面腐蚀、茶状断口和裂纹等、 (1)过热与过烧 过热的特征是断口呈粗瓷状，在金相组织中奥氏体晶粒长大，碳化物颗粒呈角状或沿晶界出现不同程度的网络状。 过烧的特征是刀具表面呈被烧熔的皱皮，断口呈粗糙状，金相组织中奥氏体晶粒更为粗大，碳化物呈共晶鱼骨状或沿晶界形成黑色的氧化物状。 W18Cr4V及W6Mo5Cr4V2Al钢的过热与过烧组织，如图69所示。产生过热与过烧的原因，主要是: ①淬火加热温度过高，超过了正常的加热温度， ②铆材碳化物不均匀度严重，过热敏感性大，在碳化物少的区域，正常加热就有产生晶粒长大的可能; ③在盐浴炉加热时，刀具靠近电极而使其表面过热或熔化过烧。 一刀具轻微过热，如有晶粒长大倾向，碳化物变形或呈不严重的断续网
高速钢淬火的回火工艺 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 高速工具钢由于合金化程度高，适合于制作高速切削刃具，可保证刃部在650℃时实际硬度仍高于50HRC，具有优良的切削性和耐磨性。根据钢中的主要元素成分，高速钢可分成3类：钨系高速钢、钼系高速钢和钨钼系高速钢。 高速钢导热率低，为减少工件在加热时的变形开裂，缩短高温保温时间以减少脱碳，可采用预热处理。一次预热采用温度800～850℃，两次预热即在800～850℃前加一次500～600℃预热。一般工具可采用一次预热工艺，形状复杂的工具或大型工具宜采用两次预热。 淬火工艺在高温盐浴炉中进行，短时保温以防止刃部脱碳和过热，一般用油淬+空冷，对细长件和薄片刃具采用分级淬火，一般用580～620℃一次分级或再在350～400℃作第二次分级。我公司采用的冷却方式为580～650℃、280～320℃的二次分级淬火。 高速钢（W18Cr4V）淬火后的显微组织如图1所示，具有细晶粒组织，奥氏体晶界因淬火时有微量二次碳化物析出而易于浸蚀。淬火高速钢回火的目的是从马氏体
中析出弥散碳化物，产生次生硬化效应，消除残留奥氏体和淬火内应力。淬火后的残留奥氏体合金度高，稳定性大，在回火加热过程中不易分解，在500～600℃保温时也仅从中析出合金碳化物，使残留奥氏体合金度有所降低，因而Ms点升高，在冷却到低温时，部分残留奥氏体发生马氏体转变，残留奥氏体含量由20%～25%减少到约10%左右。但还需进一步降低残留奥氏体含量，消除新产生的马氏体引起的内应力，高速钢一般需在560℃回火3次。 W18Cr4V钢回火时的硬度变化如图2所示，回火次数与残留奥氏体量和硬度的关系如图3所示，回火后的组织为回火马氏体+碳化物。 图1 高速钢（W18Cr4V）常规淬火温度淬火组织
钢的热处理及热处理后的显微组织观察 实验报告 罗毅晗2014011673 一、实验目的 （1）熟悉钢的几种基本热处理操作：退火、正火、淬火、回火。 （2）了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后性能（硬度）的影响。 （3）观察碳钢热处理后的显微组织。 二、概述 钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。进行热处理时，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个基本工艺因素。 三、实验内容 显微组织观察 45钢860℃气冷索氏体+铁素体
45钢860℃油冷马氏体+屈氏体 45钢860℃水冷马氏体
45钢 860℃水冷+600℃回火回火索氏体 T12钢 760℃球化退火球化体
T12钢 780℃水冷+200℃回火回火马氏体+二次渗碳体+残余奥氏体 T12钢 1100℃水冷粗大马氏体+残余奥氏体
四、实验分析 1.火温度而言，淬火温度越高，硬度越高。但是一旦达到过高温度会导致形成的马氏体，使得力学性能恶化。 2.火介质而言，硬度大小：空冷>炉冷>水冷>油冷。 3.火温度而言，回火温度越高，硬度越低。 图像： 分析原因： ①据铁碳相图，淬火温度升高，45钢（亚共析钢）中铁素体含量减少，珠光体含量提高，而珠光体硬度很高，铁素体硬度低，导致硬度提高。 ②根据C曲线，对亚共析钢的连续冷却，空冷生成F+S，炉冷生成F+P，水冷产生M，油冷产生T+M。因此，硬度大小为：空冷>炉冷>水冷>油冷。
③高温回火生成回火索氏体，中温回火生成回火屈氏体，低温回火生成回火马氏体+残余奥氏体。硬度大小为：回火马氏体>回火屈氏体>回火索氏体。因此，回火温度越低，生成产物硬度就越高。 五、思考题 （1）45钢的热处理时850℃水淬+550℃回火，即淬火+高温回火（调质处理）。生成物是回火索氏体。45钢广泛用于制造齿轮、轴类件、连杆、螺栓等工件。（2）回火温度越高，硬度越低。因为高温回火生成回火索氏体，中温回火生成回火屈氏体，低温回火生成回火马氏体+残余奥氏体。硬度大小为：回火马氏体>回火屈氏体>回火索氏体。因此，回火温度越低，生成产物硬度就越高。（3）用金相法观察产物。若产物中观测到大量白色晶粒状的铁素体，则是淬火加热温度不足；若产物中观测到大块黑色晶团状的屈氏体，则是冷却速度不足。 （4）45钢调制处理后生成回火索氏体，它是由粒状渗碳体和等轴形铁素体组成的混合物，在光学显微镜下观测到渗碳体小颗粒，它均匀地分布在铁素体中，性能方面，它具有良好的韧性和塑性，同时具有较高的强度，因此具有良好的综合力学性能。广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其他机器上的齿轮、轴类件、连杆、螺栓等工件。 T12球化退火的产物是球化体，球化体指的是铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。球化退火是使钢中碳化物球状化的热处理工艺。性能方面，球化体塑性好，韧性强但硬度低；但球化体经过淬火和低温回火及磨削加工后的T12钢产物硬度高，韧性较低，可制造锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。
高速钢 1. 概述 高速钢High Speed Steels 又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC 能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。 高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860～880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1190～1290℃（不同牌号实际使用时温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。
(1)生产制造方法：通常采用电炉生产，近来曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。 (2)用途：用于制造各种切削工具。如车刀、钴头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。 2. 主要生产厂 我国上钢五厂、河冶科技是生产高速钢的主要生产厂。 3. 主要进口生产国家 我国主要从日本、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。 4. 种类 有钨系高速钢、钼系高速钢和钴系高速钢三大类。钨系高速钢有W 18 CR 4 V,钼系高速钢有Ｗ 6 Mo 5 Cr 4 V 2 ，钴系高速钢有Ｗ6Mo 5Cr 4 V 2Co5、Ｗ 2 Mo 9 Cr 4 V Co 8等。 5. 规格和外观质量 规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。 6. 化学成分 我国国标和日本工业标准中主要钢号的化学成分如表6—7—26。 . 物理性能
1、热处理 定义：把固态金属材料通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。 目的及意义：金属材料改变性能的方法，改变使用性能和工艺性能，充分利用材料的潜能，控制产品质量，节省资源和材料，缩短生产周期、降低成本 2、固态相变 定义：成分、温度、压力等因素改变时，固态物质内部发生的组织结构变化。 研究意义：控制过程→获得预期的组织→得到预期性能。 三种基本变化：成分；结构；有序度 主要特点：相变阻力大，相界面结构关系，存在一定的位向关系和惯习面，非均匀、缺陷处形核，新相有特定形状`，原子迁移率低 驱动力：新/旧两相自由能差,晶体缺陷能 阻力：1，界面能 界面能产生原因：界面有一定厚度和体积；原子错排；结合键受破坏→能量高 三种界面类型：完全共格：界面原子完全匹配，除孪晶外，少见。半共格：界面能与位错密度、错配度有关，借助弹性畸变保持界面的匹配。非共格：界面能最大 2，应变能 产生原因：新/旧相比容不同（比容差应变能）。界面错配→新/旧相硬匹配（共格应变能） 共格界面应变能最大，非共格最小 比容差应变能与新相几何形状有关，球形应变能最大，针状居中，片状最小 3、奥氏体 性能 ←力学性能：塑性好、强度低。 ←物理性能：顺磁性。比容小。热膨胀系数大。导热性能差。 ←化学性能:抗腐蚀；耐热。 形成条件：（1）Ac1、Ac3、Accm以上，有一定的过热度。（2），过热度大，容易形成（3），实际相变温度与加热速度有关，不是固定值，加热速度越快，Ac1、Ac3、Accm越高。 奥氏体形成 （1）形核 ←球化体：优先在晶界的F/碳化物界面上形成，其次在晶内的F/碳化物界面上形成 ←片状P：优先在P团的界面上形成，其次在F/碳化物界面上形成 ←相界形核原因 碳浓度起伏，如F中高浓度区有利于向A转变 结构起伏→晶体结构改组容易 能量起伏→杂质、晶体缺陷多→形核→降低界面能、应变能 （2）长大 ←球化体：A包围碳化物，使碳化物与F分开，A形成F/A和C/A两个界面，双向推进长大。 ←片状P：垂直片方向（在A、F中存在碳浓度差，引起碳在以上两相中的扩散。为维持相界碳浓度的平衡，原始组织F和碳化物相就会不断溶解）。示意图 平行片方向（体扩散+界面扩散） 界面迁移路程短，是主要长大方式→平行方向长大速度快 （3）残余碳化物的溶解（4）奥氏体成分均匀化 影响A形成速度的因素 （1），加热温度：T↑→A化速度↑。（2），加热速度：V↑→转变温度↑，转变时间↓。 （3），含碳量