奥氏体-铁素体界面处置换合金元素的分配在低合金钢相变过程中的角色诠释
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奥氏体化名词解释
奥氏体名词解释如下:
奥氏体(Austenite)是钢铁的一种层片状的显微组织,通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体,也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。
1、奥氏体是钢铁的一种层片状的显微组织,通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体,也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。
2、当奥氏体过冷到低于珠光体转变温度和高于马氏体转变温度之间的温区时,将发生由切变相变与短程扩散相配合的转变,其转变产物叫贝氏体或贝茵体。
3、马氏体是黑色金属材料的一种组织名称,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
马氏体的晶体结构为体心四方结构。
4、珠光体是铁素体和渗碳体一起组成的机械混合物用符号“P”表示。
碳素钢中珠光体组织的平均碳含量约为0.77% 。
5、索氏体指的是钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。
索氏体,是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。
6、通过奥氏体等温转变所得到的由铁素体与渗碳体组成的极弥散的混合物。
是一种最细的珠光体类型组织,其组织比索氏体组织还细。
钢经淬火后在300~450℃回火所得到的屈氏体称为回火屈氏体。
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。
钢中碳化物的相间析出通常,对于工业用钢,碳化物的弥散硬化和二次硬化的利用,都是在调质状态下实现的。
但是,在控制轧制条件下使用的非调质高强度钢中,人们却利用添加少量Nb、V等强碳化物形成元素,有效地提高了钢的强度。
之所以如此,是由于钢在冷却过程中从奥氏体中析出了细小的特殊碳(氮)化物。
透射电子显微镜观察表明,这种化合物的直径约为50Å,而且比较规则的一个面接一个面的排列分布。
后来研究又发现,这种碳(氮)化物是在奥氏体-铁素体相界面上形成的,因此将这种转变称为“相间析出”(interphas precipitation)。
相间析出的结果也是由过冷奥氏体转变为铁素体与碳化物的机械混合物。
由于这种转变发生在珠光体与贝氏体形成温度之间,因而研究这种转变,不仅对非调质钢的强化有实际价值,而且对搞清珠光体和贝氏体转变机理也有一定意义。
(一)相间析出产物的形态和性能含有强碳(氮)化物形成元素的低碳合金钢的奥氏体,在冷却过程中有可能首先发生碳(氮)化物的析出,因为析出是在奥氏体与铁素体相界面上发生的,所以把这一过程称为相间析出。
1、组织形态钢中的相间析出的转变产物,其显微组织在低倍的光学显微镜下,相间析形成的铁素体与先共析铁素体相似呈块状。
而在高倍的电子显微镜下,可以观察到铁素体中有呈带状分布的微粒碳(氮)化物存在,这是相间析的组织形态特征。
这种组织与珠光体相似,也是由铁素体与碳化物组成的机械混合物,而碳化物不是片状,而是细小粒状的,分布在有一定间距的平行的平面上,因此也称为“变态珠光体”(degenerate pearlite)。
分布有微粒碳化物的平面彼此之间的距离称为“面间距离”。
随着等温转变温度的降低或冷却速度的增大,析出的碳化物颗粒变细,面间距离减小。
另外,钢中的化学成分不同对碳化物的颗粒直径的面间距离也有一定的影响,通常含特殊碳化物元素越多,形成碳化物颗粒越细,面间距离越小。
在相同转变温度下,随着钢碳含量增高,析出碳化物的数量增多,面间距离也有所减小。
简述钢的奥氏体化过程钢是一种重要的金属材料,具有优良的力学性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于建筑、航空航天、汽车制造等领域。
而钢的奥氏体化过程是钢材在加热和冷却过程中发生的一种相变现象,对钢的性能和组织结构具有重要影响。
奥氏体是一种具有面心立方结构的铁素体相,由于其具有优异的强度和韧性,是钢材中最理想的相之一。
奥氏体的形成需要通过加热钢材到一定温度,使其达到奥氏体化温度,然后进行充分保温,使钢材内部的组织结构发生相变,生成奥氏体。
钢的奥氏体化过程主要分为两个阶段:加热阶段和冷却阶段。
在加热阶段,钢材被加热到奥氏体化温度以上。
奥氏体化温度是指钢中的铁素体相开始转变为奥氏体相的温度,不同种类的钢具有不同的奥氏体化温度。
在加热过程中,钢材的晶粒逐渐长大,晶界开始消失,原来的晶粒边界消失,晶粒内部的原子重新排列形成新的晶粒。
当钢材达到奥氏体化温度时,钢材内部的组织结构由原来的铁素体相向奥氏体相转变。
在冷却阶段,钢材被迅速冷却至室温以下。
冷却速度是影响奥氏体化过程的重要因素。
快速冷却可以使奥氏体相稳定下来,形成细小的奥氏体晶粒。
缓慢冷却则容易使奥氏体相转变为其他相,如贝氏体和马氏体。
冷却过程中,钢材内部的组织结构发生再次相变,由奥氏体相向其他相转变。
冷却速度越快,奥氏体相的含量越高,晶粒尺寸越小,钢材的硬度和强度也就越高。
奥氏体化过程对钢的性能和组织结构具有重要影响。
奥氏体相具有优异的强度和韧性,可以提高钢材的抗拉强度和冲击韧性,同时也可以提高钢材的硬度和耐磨性。
奥氏体相的含量和晶粒尺寸对钢材的性能也有影响,奥氏体相含量越高,晶粒尺寸越小,钢材的硬度和强度也就越高。
钢的奥氏体化过程是钢材在加热和冷却过程中发生的一种相变现象。
通过控制加热温度和冷却速度,可以调控钢材内部的组织结构,从而改变钢材的性能。
奥氏体化过程对钢的性能和组织结构具有重要影响,是钢材制备中不可忽视的一环。
钢材的奥氏体化过程的研究和控制,对于提高钢材的性能和开发新型钢材具有重要意义。
低碳钢部分奥氏体化后在淬火和分配热处理过程中的微观组织演变低碳钢是指碳含量在0.2%以下的钢材,通常需要经过热处理来提高其力学性能。
在热处理过程中,钢材的微观组织会发生演变,特别是在淬火和分配热处理过程中,其演变规律是非常重要的。
下面将详细讨论低碳钢在淬火和分配热处理过程中的微观组织演变的机制。
在低碳钢中,主要存在的组织形式是铁素体和珠光体。
铁素体是低碳钢中的主要组织,在室温下属于稳定状态。
根据不同的热处理温度和时间,铁素体可以发生奥氏体化和分解的演变。
在淬火过程中,低碳钢首先需要加热至奥氏体化温度,即马氏体变形的起始温度(通常在800℃-900℃之间),然后迅速冷却至室温。
在冷却过程中,低碳钢发生马氏体相变,从铁素体转变为马氏体。
马氏体的形态可以分为板条状马氏体和针状马氏体,其形成机制取决于冷却速率和合金元素的影响。
板条状马氏体在较慢的冷却速率下形成,而针状马氏体在较快的冷却速率下形成。
淬火后的低碳钢具有良好的硬度和强度,但韧性相对较低。
在分配热处理过程中,低碳钢首先加热至较高的温度(通常在500℃-700℃之间),保持一段时间后再冷却至室温。
这样的热处理过程被称为分配退火。
在分配退火过程中,马氏体开始分解,并逐渐转变为珠光体。
这是因为在较高的温度下,马氏体中的碳原子会重新扩散到铁素体晶界和马氏体板条状结构中,形成较稳定的珠光体。
而冷却过程中,珠光体的析出速率会逐渐减缓,最终形成较细小的珠光体颗粒。
分配热处理后的低碳钢具有较高的韧性和一定的强度。
低碳钢在淬火和分配热处理过程中的微观组织演变是由其化学成分、热处理温度和时间等因素共同决定的。
不同的成分和热处理条件会导致不同的相变过程和微观组织演变。
适当选择热处理温度和时间,可以实现对低碳钢力学性能的优化。
综上所述,低碳钢在淬火和分配热处理过程中的微观组织演变可以大致概括为铁素体-马氏体-珠光体的演变过程。
淬火使得低碳钢转变为马氏体,提高了其硬度和强度;而分配热处理则将马氏体分解为珠光体,提高了其韧性和强度。
做热处理的人都要知道的金相组织图搞热处理和材料这么多年,下面这15个金相组织搞不清楚,等于白混了!!1.奥氏体定义:碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体,仍保持γ-Fe的面心立方晶格特征:奥氏体是一般钢在高温下的组织,其存在有一定的温度和成分范围。
有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温,这种奥氏体称残留奥氏体。
奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成,晶粒内有孪晶。
在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小,晶粒边界呈不规则的弧形。
经过一段时间加热或保温,晶粒将长大,晶粒边界可趋向平直化。
铁碳相图中奥氏体是高温相,存在于临界点A1温度以上,是珠光体逆共析转变而成。
当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时,Ni,Mn等,则可使奥氏体稳定在室温,如奥氏体钢。
2.铁素体定义:碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体特征: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.渗碳体定义:碳与铁形成的一种化合物特征:渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀,在显微镜下呈白亮色,但受碱性苦味酸钠的腐蚀,在显微镜下呈黑色。
渗碳体的显微组织形态很多,在钢和铸铁中与其他相共存时呈片状、粒状、网状或板状。
•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.珠光体定义: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特征: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。
钢的不同组织常见金相组织和性能1奥氏体A:碳在γ-Fe中的固溶体,在合金钢中是碳和合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体。
塑性很高,硬度和屈服点较低,布氏硬度值一般为17 0-220HB,使钢中质量体积最小的组织。
在1147摄氏度时可溶碳2.11%,在727摄氏度时可溶碳0.77%。
2铁素体F:碳与合金元素溶解在α-Fe中的固溶体。
铁素体的性能接近纯铁,硬度低(约为80-100HB),塑性好。
固溶有合金元素的铁素体能提高钢的强度和硬度。
在727摄氏度时,碳在铁素体中的溶解为0.02 2%,在常温下含碳量为0.008%。
3渗碳体Fe3C:铁和碳的化合物,又称碳化铁。
常温下铁碳合金中碳大部分以渗碳体存在。
渗碳体在低温下有弱磁性,高于21 7摄氏度时消失。
渗碳体的熔化温度为1600摄氏度,含碳量为6.67%,硬度很高(约为>700HB),脆性很大,塑性近乎于零。
4、珠光体P:铁素体和渗碳体的混合物,是含碳量为0.77%的碳钢共析转变得产物,有铁素体和渗碳体相间排列的片层状组织。
珠光体的片间距取决于奥氏体分解时的过冷度,过冷度越大形成的珠光体片间距越小。
按片间距的大小,又分为珠光体、索氏体和屈氏体。
由于他们没有本质上的区别,故通称为珠光体。
粗片状珠光体,是奥氏体在650-700摄氏度高温分解的产物,硬度约为190-230HB。
索氏体S,是奥氏体在600-650摄氏度高温分解的产物,硬度约为240-320HB。
屈氏体T,是奥氏体在500-600摄氏度高温分解的产物,硬度为330-400HB。
5、马氏体M,是碳在α-Fe中的过饱和固溶物。
具有很高的硬度(约为640-760HB),很脆,冲韧性低,断面收缩率和延伸率几乎等于零。
由于过饱和的碳使晶格发生畸变,因此马氏体的质量体积较奥氏体大,钢中马氏体形成时产生很大相变应力。
含锰、铬、镍、钼的低合金高强度钢经调制处理后的金相组织为回火低碳马氏体,这种马氏体具有较高的强度和较好的韧性。
奥氏体铁素体三次渗碳体奥氏体、铁素体和三次渗碳体是钢铁冶金学中关于组织的三个重要概念,它们在材料的性能和用途方面起到了关键作用。
本文将从原理、制备方法和应用等方面对这三种组织进行介绍。
以下是我关于奥氏体、铁素体和三次渗碳体的详细内容。
一、奥氏体奥氏体是钢铁中的一种组织,具有良好的塑性和韧性。
奥氏体是由铁和碳组成的固溶体,其晶体结构为面心立方结构。
奥氏体的形成需要达到一定的温度和碳含量条件,温度低于铁素体转变温度,碳含量低于奥氏体的上屈服点。
奥氏体具有高硬度和高屈服强度,但低塑性和低韧性。
由于其面心立方结构,晶格形变较小,导致了较高的硬度。
奥氏体在水淬冷却时会发生马氏体转变,形成马氏体组织,进一步提高了其硬度和强度。
二、铁素体铁素体是由铁和碳组成的一种组织,具有良好的塑性和韧性。
铁素体的晶体结构为体心立方结构,其形成需要在低于奥氏体转变温度的条件下,碳含量低于铁素体的上屈服点。
铁素体是一种相对来说较软的组织,具有较低的硬度和屈服强度,但具有较高的塑性和韧性。
铁素体在冷却过程中不会发生马氏体转变,因此在一些对硬度要求不高的应用中,可以通过控制材料的温度和碳含量来实现铁素体的形成。
三、三次渗碳体三次渗碳体是一种特殊的钢铁组织,具有较高的硬度和耐磨性。
三次渗碳体是在热处理或热加工后形成的,在低温下,固溶体中的碳原子会聚集并形成碳化物颗粒,这些碳化物颗粒在晶界和晶内分布,从而形成了三次渗碳体。
三次渗碳体具有高硬度和高耐磨性,适用于制作耐磨件和刀具等高强度要求的零件。
三次渗碳体的形成需要在一定的温度和时间范围内进行,同时还需控制碳的含量和渗碳剂的选择。
四、制备方法奥氏体和铁素体的制备方法主要有两种:热处理和冷处理。
热处理是通过控制材料的加热和冷却过程来实现相变过程。
奥氏体可以通过高温加热、保温和急冷的方式得到,而铁素体可以通过低温加热和保温后,再通过慢冷得到。
而三次渗碳体的制备方法则主要有渗碳方法和烧结方法。
奥氏体化的名词解释奥氏体化是一种金属材料的热处理技术,它常被应用于钢铁制造中。
在奥氏体化过程中,金属的晶粒结构发生变化,从而赋予材料更好的力学性能。
在本篇文章中,我们将对奥氏体化进行详细解释及其在实际应用中的重要意义。
一、奥氏体化的定义奥氏体化是一种固相变化,指的是将钢铁中的面心立方结构(铁素体)转变为面心立方晶体的过程。
奥氏体具有更高的硬度和强度,相对于铁素体来说,其具有更好的塑性和韧性。
这是因为奥氏体的晶体结构中包含更多的碳原子,使得晶粒之间的结合更加紧密。
奥氏体化的过程一般分为两个阶段:加热和冷却。
首先,通过高温加热,让钢铁中的碳原子可以扩散到晶格中,从而改变晶体结构。
随后,通过快速冷却,使得晶粒能够保持其新的结构。
这样可以避免晶粒重新长大,从而保持材料的硬度和强度。
二、奥氏体化的应用1. 钢铁冶炼奥氏体化是重要的钢铁冶金工艺之一。
在钢铁生产中,通过对原材料的调配以及控制热处理过程,可以得到有着不同性能特点的钢材。
奥氏体化是其中的关键步骤,通过调整加热温度和冷却速度,可以得到适用于不同应用领域的钢材。
2. 机械零件制造在机械零件制造中,奥氏体化可以提高材料的强度和硬度,从而提升零件的耐磨性和使用寿命。
例如,在汽车制造中,发动机的曲轴和凸轮轴等零件常常需要经过奥氏体化处理,以提高其抗疲劳性和耐用性。
3. 刀具制造奥氏体化对刀具的制造也有很大的影响。
通过奥氏体化处理,可以使刀具具有更好的切削性能和耐磨性,从而提高刀具的加工效率和寿命。
这在金属加工领域中具有重要的意义。
三、奥氏体化的意义与挑战奥氏体化是一项复杂而关键的技术,它对材料性能的提升具有重要意义。
通过控制奥氏体化的参数,可以定制不同性能的材料,以满足不同领域的需求。
然而,奥氏体化的过程并非简单可控,其中还涉及诸多挑战。
首先,奥氏体化的参数选择需要深入理解材料的相变规律。
对于不同的金属材料,其奥氏体化的温度和冷却速度都需要有所调整,以获得最佳的材料性能。
第一章【比容差应变能】由于新相和母相的比容往往不同,故新相形成时的体积变化将受到周围母相的约束而产生弹性应变能,称为比容差应变能Es。
【伪共析】从这一转变过程和转变产物的组成相来看,与钢中共析转变(即珠光体转变)相同,但其组成相的相对量(或转变产物的平均成分)却并非定值,而是依奥氏体的碳含量而变,故称为伪共析转变。
【惯习面】在许多固态相变中,新相与母相间往往存在一定的取向关系,而且新相往往又是在母相一定的晶面族上形成,这种晶面称为惯习面。
【共格界面】当界面上的原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置时,两相在界面上的原子可以一对一地相互匹配。
【半共格界面】当错配度增大到一定程度时,便难以继续维持完全共格,这样就会在界面上产生一些刃型位错,形成界面上两相原子部分地保持匹配的半(或部分)共格界面,以补偿原子间距差别过大的影响,使弹性应变能降低。
【非共格界面】当两相界面处的原子排列差异很大,即错配度很大时,其原子间的匹配关系便不再维持。
这种界面称为非共格界面。
【等温转变(IT)曲线】在实际工作中,人们通常采用一些物理方法测出在不同温度下从转变开始到转变不同量,以至转变终了时所需的时间,做出“温度—时间—转变量”曲线,通称为等温转变曲线,缩写为TTT(Temperature-Time-Transformation)或IT(Isothermal Transformation)曲线。
【CT曲线】如果转变在连续冷却过程中进行,则有过冷奥氏体连续冷却转变图,又称CT或CCT(Continuous Cooling Transformation)图。
【韧脆转变温度】(简称:NDT)主要针对钢铁随着温度的变化其内部晶体结构发生改变,从而钢铁的韧性和脆性发生相应的变化。
第二章奥氏体【奥氏体】奥氏体是碳在 -Fe中的间隙固溶体【组织遗传】在生产中有时能遇到这样的情况,即过热后的钢(过热是指加热温度超过临界点太多,引起奥氏体晶粒长大,结果在冷却后得到的组织,如马氏体或贝氏体,也十分粗大)再次正常加热后,奥氏体仍保留原来的粗大晶粒,甚至原来的取向和晶界。