固态相变部分复习提纲 2
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绪论一、相:是成分相同、结构相同、有界面同其他部分分隔的物质均匀组成部分; 相变:相变是当外界约束(温度或压强)作连续变化时,在特定条件(温度或压强达到某定值)下,物相所发生质突变。
二、物相的突变体现在那些方面?(1)从一种结构变化为另一种结构,例如:液相——固相;固相中不同晶体结构之间的转变奥氏体(A )(2)化学成分的不连续变化:例如固溶体的脱溶分解(3)某种物理性质的跃变:金属——非金属转变;顺磁体——铁磁体转变三、相变解决什么问题?(1)相变为何会发生?(热力学、动力学问题)(2)相变是如何进行的?(相变机理——与扩散、切变、位错等相关的理论)四、相变采取的措施和意义4.1、常用措施热处理-加热:温度、速度,保温时间-冷却:速度、方式--环境:磁场、电场、力场原理:解决有哪些相变,相变条件、机理、特征工艺:解决如何实现这些相变从而达到预期的性能4.2、研究相变的意义掌握金属材料固态相变的规律,就可以采取措施(如特定的加热和冷却工艺)控制相变过程以获得所预期的组织和性能,从而使之具有所预期的性能,最大限度地发挥现有金属材料的潜力,并可以根据性能要求开发出新型材料第一章扩散基础第二章固态相变基本规律一、基本概念1、界面 根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度不同,两相界面分为: 共格…δ≤0.05界面类型半共格…0.05~0.25之间非共格…δ≥0.252.1、扩散型相变相变时,相界面的移动是通过原子近程或远程扩散而进行的相变称为扩散型相变。
只有温度足够高,原子活动能力足够强时,才能发生扩散型相变。
同素异构转变、多型性转变、脱溶型转变、共析型转变、调幅分解和有序化转变均属于扩散型相变扩散型相变特点2.1.1、相变过程有原子扩散运动,相变速率受原子扩散所控制2.1.2、新相与母相的成分往往不同2.1.3、只有因新相和母相比容不同而引起的体积变化,没有宏观形状的变化2.2、非扩散型相变相变过程中原子不发生扩散,参与转变的所有原子的运动是协调一致的相变称为非扩散型相变,非扩散型相变时原子仅作有规则的迁移以使晶体点阵发生改组。
“固态相变”课程复习提纲一、铁碳相图1、Fe-Fe3C相图,A1、A3、Acm线,下标c和r的含义。
2、纯铁加热时晶体结构的变化和膨胀特性。
3、各临界点的温度和碳含量。
4、应用杠杆定律计算各相含量。
二、奥氏体的形成1、奥氏体、铁素体和马氏体的结构和比容大小。
2、奥氏体晶核的形成和长大机制。
共析钢奥氏体形成时各相C浓度的分布。
为何奥氏体化时共析钢中的铁素体总是先消失(有残留碳化物)?3、奥氏体的成核率随过热度变化的规律与金属凝固时成核率随过冷度变化的规律有何不同?为何加热速度越快所形成奥氏体的成分越不均匀?4、温度、碳含量和原始组织如何影响奥氏体的形核和长大?5、奥氏体的三种晶粒度。
影响奥氏体晶粒度的因素有哪些?为何要细化奥氏体?三、珠光体转变1、片状珠光体的形成机理及C的扩散机制。
2、珠光体、索氏体和屈氏体的概念。
为何冷速越大,珠光体片层越薄?3、成核率N、长大速度G 与转变温度的关系。
4、影响珠光体转变的主要合金元素有哪些,起何作用?5、影响珠光体机械性能的主要因素(珠光体团尺寸、片层厚度)和机制及提高性能可采取的措施。
四、马氏体转变1、马氏体的晶体结构和转变的主要特点。
2、马氏体形成热力学:T0,M s,M f,A s,M d,A d等概念。
为何钢的马氏体转变有很大的热滞后(过冷度)?3、板条马氏体和片状马氏体的形态、亚结构和性能(强度、塑性)特点。
C含量对马氏体形态、M s点和γR的影响。
为何C含量越高M s点越低、室温下γR 越多?4、如何根据奥氏体和马氏体的物理性能特点,测定奥氏体转变为马氏体的过程。
5、形状记忆合金的特点和应用。
五、贝氏体转变1、上贝氏体和下贝氏体的形成温度范围、组织形态和性能特点。
2、为何说贝氏体转变兼有珠光体和马氏体转变的特点?恩金贝氏体相变假说。
3、上、下贝氏体中铁素体的含C量特点;与珠光体中的铁素体有何不同?4、影响贝氏体力学性能的主要因素及机理。
六、过冷奥氏体转变1、TTT曲线和CCT曲线的含义。
材料相变原理复习提纲第1章1 分析固态相变的动力与阻力。
相变驱动力是使系统自由焓下降的因素,相变阻力是相变导致系统自由焓升高的因素。
△G = △G 相变+△G界面+△G畸式中△G 相变一项为相变驱动力。
其值是新旧相自由焓之差。
相变阻力包括很多内容:如晶界能、相界面能、位错畸变能、孪晶界面能、层错能、外表能、相变潜热等。
综合为界面能与畸变能。
2 讨论固态相变新相形状的影响因素。
新相的形状决定于长大速率的方向性,它受晶面的界面张力、外表或界面杂质吸附、温度与浓度梯度等影响。
如生铁中石墨沿基面方向长大,成为片状石墨;如沿垂直于基面方向长大,那么成为扇形石墨的复合体,即球状石墨。
3 比拟扩散型相变与非扩散型相变的特点。
第2章1.以共析钢为例,说明奥氏体的形成过程1奥氏体晶核的形成:奥氏体晶核易于在铁素体及渗碳体相界面形成2奥氏体的长大:奥氏体中的碳含量是不均匀的,及铁素体相接处碳含量较低,及渗碳体相接处碳含量较高,引起碳的扩散,破坏了原先碳浓度的平衡,为了恢复碳浓度的平衡,促使铁素体向奥氏体转变以及fe3c 的溶解,直至铁素体全部转变为奥氏体为止。
3剩余渗碳体的溶解:铁素体比奥氏体先消失,因此还残留未溶解的渗碳体,随时间的延长不断融入奥氏体,直至全部消失。
4奥氏体均匀化:剩余渗碳体全部溶解时,奥氏体中的碳浓度依然是不均匀的,继续延长保温时间,通过碳的扩散,可使奥氏体碳含量逐渐趋于均匀。
渗碳体剩余的原因:相界面向铁素体中的推移速度比向渗碳体中推移速度快14.8倍,但是铁素体片厚度仅比渗碳体片大7倍,所以铁素体先消失,还有相当数量的剩余渗碳体未完全溶解。
2.奥氏体的晶粒度由几种表示方法?并讨论影响奥氏体晶粒度的影响因素。
晶粒度是指晶粒大小,晶粒大小可用多种方法表示,晶粒大小及晶粒度级别〔N〕的关系为:n = 2N-1n为放大100倍视野中单位面积内的数。
N一般为1-8,级别越高,晶粒越细。
起始晶粒度;实际晶粒度;本质晶粒度。
第八章钢的回火转变1 回火处理的定义:淬火钢加热到低于A1点以下某一温度保温一段时间,然后进行冷却(空冷到室温)的一种热处理工艺。
2 回火转变:回火热处理加速由亚稳状态向稳定状态的转变过程,这个转变过程中材料内部组织发生的变化即称为回火转变。
3 回火目的:(1)消除或减少淬火钢件的内应力(热应力、组织应力),防止变形、开裂;(2)调整性能:提高钢塑性、韧性,达到硬度,强度,塑性和韧性的配合;改善钢的切削加工性;(3)稳定组织和尺寸--- 回火使马氏体和残余奥氏体充分分解,从而起到稳定钢件组织和尺寸的作用。
4 回火过程中的组织变化:碳的偏聚和聚集;M分解及ε-碳化物的沉淀;残余A’分解;K类型变化;@-Fe相回复再结晶,Fe3C球化粗化;5 回火马氏体:马氏体经分解后, 原马氏体组织转化为由有一定过饱和度的立方马氏体和ε-碳化物所组成的复相组织。
6二次淬火:回火冷却时残余奥氏体转变为马氏体的现象淬火时冷却中断或冷速较慢均使奥氏体不易转变成马氏体而使淬火至室温时的残余奥氏体量增多,即发生奥氏体稳定化现象。
A稳定化现象可通过回火加以消除。
将淬火钢加热到较高温度回火,若残余奥氏体比较稳定,在回火保温时为发生分解,则在回火冷却的过程中转变成马氏体(1)“原位”转变-在旧碳化物的基础上通过成分改组和点阵改组逐渐转化为新的碳化物;(2)“独立”转变-新碳化物在其他部位通过形核和长大独立形成,即“独立”形核长大转变,此时由于新碳化物的析出使母相碳含量下降,故细小的旧碳化物将重新溶入基体当中,直至消失。
以何种方式转变,取决于新旧碳化物与母相的位相关系和惯习面。
9 马氏体的两种分解方式:(1)双相分解(低于125-150℃):随着碳化物的析出,出现了两种不同正方度的α相---高正方度(保持原始碳浓度的未分解的马氏体)和低正方度(碳以部分析出的低碳马氏体);----- 双向分解速度与温度有关,温度越高,速度越快;低碳区碳含量与马氏体原始碳含量及温度均无关(2)当温度高于150℃时,碳原子能够进行较长距离的扩散。
固态相变知识点总结固态相变(solid state phase transition)是指物质在固态下,由于温度、压力等外界条件的变化,使得物质的晶体结构和性质发生显著变化的现象。
固态相变分为一级相变和二级相变两种类型,其中一级相变又称为凝固、熔化或者升华相变,而二级相变则包括了铁磁性转变、铁电性转变、铁弹性转变等多种类别。
一级相变是指固态物质在相变过程中伴随着传热的明显变化,其自由能函数在温度、压力和摩尔体积或摩尔焓差范围内不连续变化。
一级相变包括了凝固、熔化和升华三种基本类型。
凝固是物质由液态转变为固态的一种相变过程。
在凝固的过程中,液体的分子排列变得有序,形成规则的晶体结构。
凝固点是物质在一定压力下的温度,当温度降低达到凝固点时,液体开始凝固。
熔化是物质由固态转变为液态的一种相变过程。
在熔化的过程中,固体的晶体结构破坏,分子之间的相互作用减弱,形成无序排列的分子结构。
熔点是物质在一定压力下的温度,当温度升高达到熔点时,固体开始熔化。
升华是物质由固态转变为气态的一种相变过程。
在升华的过程中,固体的晶体结构破坏,分子之间的相互作用减弱,形成无序排列的分子结构。
升华点是物质在一定压力下的温度,当温度升高达到升华点时,固体开始升华。
与一级相变不同,二级相变是指固态物质在相变过程中没有明显的传热变化,其自由能函数在温度、压力和摩尔体积或摩尔焓差范围内连续变化。
二级相变包括了铁磁性转变、铁电性转变和铁弹性转变等多种类型。
铁磁性转变是指在一定温度下,物质由铁磁相转变为顺磁相或者反铁磁相的一种相变过程。
铁磁性转变常伴随着磁滞回线的出现,磁化强度和温度之间存在明显的关联。
铁电性转变是指在一定温度下,物质由铁电相转变为非铁电相的一种相变过程。
铁电性转变常伴随着电滞回线的出现,电极化强度和温度之间存在明显的关联。
铁弹性转变是指在一定温度下,物质由弹性相转变为非弹性相的一种相变过程。
铁弹性转变常伴随着应力-应变曲线的出现,应力和温度之间存在明显的关联。
第1章:奥氏体的形成1.金属固态相变的基础⑴热力学原理(自由能下降):固体中有元素扩散、自由能最低原则、降低自由能的过程⑵动力学原理(时间和温度):成份起伏,结构起伏,能量起伏→相变过程(形核、长大)发生相转变2.奥氏体的形成⑴热处理:通过加热、保温和冷却的方法,改变金属及合金的组织结构,使其获得所需要的性能的热加工工艺。
⑵奥氏体化:钢加热获得奥氏体的过程。
⑶奥氏体形成的热力学条件系统总的自由能变化ΔG:ΔG=-ΔG V+ΔG S+ΔGεΔGV——奥氏体与旧相体积自由能之差;ΔGS ——形成奥氏体时所增加的表面能;ΔGε——形成奥氏体时所增加的应变能ΔG<0,形成奥氏体。
⑷实际加热时临界点的变化加热:偏向高温,存在过热度;A C1,A C3,A CCm冷却:偏向低温,存在过冷度。
A r1,A r3,A rCm3.奥氏体的组织、结构⑴奥氏体的组织通常由多边形的等轴晶粒所组成,有时可观察到孪晶。
⑵奥氏体的结构①具有面心立方结构。
(奥氏体是C溶于γ-Fe中的固溶体。
合金钢中的奥氏体是C及合金元素溶于γ-Fe中的固溶体。
)②C是处于γ-Fe八面体的中心空隙处,即面心立方晶胞的中心或棱边的中点;③最大空隙的半径为0.052nm,与C原子半径(0.077 nm)比较接近。
C原子的存在,使奥氏体点阵常数增大④实际上奥氏体最大碳含量是2.11%(重量)4.奥氏体的性能⑴顺磁性。
用于相变点和残余奥氏体含量的测定等。
⑵比容最小。
也常利用这一性质借膨胀仪来测定奥氏体的转变情况。
⑶线膨胀系数最大。
利用奥氏体钢膨胀系数大的特性来做仪表元件。
⑷奥氏体的导热性能最差(除渗碳体外)。
奥氏体钢要慢速加热。
⑸奥氏体的塑性高,屈服强度低。
5.奥氏体的形成机制⑴奥氏体的形核①在铁素体与渗碳体的界面处依靠系统内的成分起伏、结构起伏和能量起伏形成。
②奥氏体形核于相界面处的原因:Ⅰ界面处碳浓度差大,有利于获得奥氏体晶核形成所需的碳浓度。
大连理工大学固态相变知识点总结第一章1. 概念:相,固态相变,相变势垒,激活能,共析、伪共析、淬火临界冷却速度,位向关系、惯习面。
2. 需掌握的要点:固态相变的特点;从能量角度阐明相界面特点(共格,非共格,弹性应变能和界面能);相变的热力学条件(必要);固态相变的阻力和驱动力(均匀与非均匀情况下),缺陷对形核的贡献(位错、空位、界面、界棱、界隅);相变动力学:有成分变化的新相长大速度与什么有关?相变动力学曲线绘制过程(约翰逊-迈尔方程,S曲线C曲线);过冷奥氏体的连续冷却图的分析。
3.相变的分类方法(一级相变,二级相变相变、平衡相变、非平衡相变等等),固态相变中3种基本变化是什么?相:指被一定边界包围、具有确定而均匀的物理和化学性质的一个系统或系统的一个部分。
也就是指结构相同、成分和性能均一并以界面相互分开的组成部分。
固态相变:金属和陶瓷等固态材料在温度和压力改变时,其内部组织或结构会发生变化,即发生从一种相状态到另一种相状态的转变,这种转变称为固态相变。
相变势垒(或能垒):指相变时改组晶格所必须克服的原子间引力。
势垒的高低可以近似地用激活能Q来表示。
激活能:使晶体原子离开平衡位置迁移到另一个新的平衡或非平衡位置所需要的能量。
激活能愈大,相变势垒就愈高。
共析相变(或珠光体型转变):合金在冷却时,由一个固相分解为两个不同固相的转变如:γ→α+β;如果合金加热时所发生的相反转变称为逆共析相变,如:α+β →γ伪共析相变:接近共析点成分的合金,过冷到共析点以下发生共析转变的过程钢的临界冷却速度在连续冷却中,使过冷奥氏体不析出先共析铁素体(亚共析钢)或先共析碳化物(过共析钢高于Acm点奥氏体化)以及不转变为珠光体或贝氏体的最低冷却速度,分别称为抑制先共析铁素体或先共析碳化物析出以及抑制珠光体或贝氏体转变的临界冷却速度。
固态相变时,为了减少新相与母相之间的界面能,新相与母相之间往往存在一定的位向关系。
新相的某一晶面和晶向分别与母相的某一晶面、晶向平行界面与位向关系共格或半共格界面时必然有一定的位向关系;若无一定的位向关系,则为非共格界面;有一定的位向关系,也未必都具有共格或半共格界面;在固态相变时,新相往往在母相一定的晶面上开始形成,这个晶面称为惯习面,通常以母相的晶面指数来表示。
固态相变部分(60分)试题类型:一、选择题(20分)二、名词解释(20分)1.何谓奥氏体本质晶粒度?(3分)答:根据标准试验方法,在930±10℃,保温3-8小时后测定的奥氏体晶粒大小。
、2.何谓奥氏体热稳定化?(3分)答:淬火时因缓慢冷却或在冷却过程中停留引起奥氏体稳定性提高,而使马氏体转变迟滞的现象。
3.何谓二次硬化?(4分)答:含有Mo、V、W、Nb、Ti等合金元素的钢淬火后回火时,随温度升高,析出特殊碳化物,导致钢的再度硬化的现象。
4.Ms点的定义及其物理意义是什么?(5分)答:马氏体转变开始温度,即奥氏体和马氏体的两相自由能差达到相变所需的最小驱动力值时的温度。
5.写出马氏体相变的K-S位向关系和西山位向关系。
(5分)答:①K-S关系:{111}γ∥{110}α’;<110>γ∥<111>α’②西山关系:{111}γ∥{110}α’;<112>γ∥<110>α’6.简述马氏体相变的主要特征。
(10分)答:切变共格和表面浮凸现象;无扩散性;具有一定的位向关系和惯习面;在一个温度范围内完成相变(Ms-Mf),大于某一临界冷速;可逆性,有As点和Af点;钢中马氏体转变速度极快;7.简述淬火碳钢回火时的组织转变概况。
(15分)答:①马氏体中碳的偏聚(回火前期阶段-时效阶段) 80-100℃以下板条马氏体,C原子向位错线附近偏聚,马氏体弹性畸变能下降。
片状马氏体,大多数C在某些晶面上富集,形成小片状富碳区,这种偏聚称为予沉淀聚集。
②马氏体分解(回火第一阶段转变)100-250℃含碳量较高的片状马氏体发生分解,马氏体中的C%降低,正方度c/a减小。
分解机构:<150℃为双相分解,>150℃为连续式分解。
分解产物:过饱和度下降的马氏体+弥散分布的亚稳碳化物(ε-FexC)。
ε-FexC 的结构为密排六方点阵,惯析面为{100}α’,并与母相保持一定的位向关系,形态为条状薄片。
<0.2%C的低碳马氏体在不析出ε-FexC。
C原子仍继续在位错线附近偏聚。
③残余奥氏体转变(回火第二阶段转变) 200-300℃C%>0.4%时,淬火碳钢中有较多的残余奥氏体存在,在此温度下发生分解,转变为下贝氏体。
如果温度较高,残余奥氏体可能转变为珠光体。
④碳化物转变(回火第三阶段转变)250-400℃。
碳钢马氏体中过饱和C几乎全部脱溶,并形成比ε-FexC更稳定的碳化物。
在碳钢中马氏体分解完成温度为350℃,此时马氏体基体中C%为0.001-0.02%,达到平衡含碳量。
比ε-FexC更稳定的碳化物有两种:较低温度时为χ-碳化物,Fe5C2,单斜晶系,惯析面{112}α’。
较高温度时为θ-碳化物,Fe3C,正交晶系,惯析面{110}α’和{112}α’。
⑤碳化物的聚集长大和α相的回复再结晶 >400℃。
超过400℃,渗碳体开始聚集和球化;超过600℃后,渗碳体迅速聚集并粗化,与基体的共格关系被破坏,形成球状(粒状)渗碳体并长大。
超过400℃时,马氏体发生明显的回复。
板条马氏体内的位错逐渐消失,位错密度降低,剩余位错重新排列成两维位错网络,形成亚晶粒。
片状马氏体中的挛晶消失,由位错胞所取代。
淬火应力基本消除。
但马氏体的外形仍然被保留。
超过600℃时,α相发生再结晶,由位错密度较低的等轴状α-Fe晶粒逐步取代回复后的细条状或片状马氏体组织。
最终形成等轴α-Fe晶粒和分散分布的球状Fe3C组织(回火索氏体)。
8.简述第二类回火脆性的主要特征、影响因素和机制。
为防止这类脆断事故,应选用哪种合金钢,热处理工艺应注意什么?(15分)答:第二类回火脆性亦称为高温回火脆,在450-600℃出现。
主要特征:①对回火后的冷却速度敏感。
慢冷产生,快冷可消除或减轻。
②可逆性。
脆化状态试样,重新回火并快冷,可恢复韧性;韧化状态试样,重新回火并慢冷,又重新脆化。
③其断口呈沿晶断裂影响因素:主要是化学成分①钢中出现回火脆性,需含有一定的碳含量。
②钢中出现回火脆性,需含有一定量的Mn或Cr。
③加入P、As、Sb等增大回火脆性敏感性。
④加入Mo、W等能减弱回火脆性敏感性。
⑤奥氏体化温度提高,回火脆性敏感性增大。
机制:一般认为,P、As、Sb等杂质因素向原始奥氏体晶界偏聚是其主要原因。
预防措施:①选用含Mo钢。
②选用有害杂质元素极少的高纯度钢。
③采用回火后快冷+更低温度的一次补充回火。
④对亚共析钢采用亚温淬火,使P等元素溶入残留α相中,减少其向原奥氏体晶界的扁聚。
⑤采用形变热处理方法,减弱回火脆性。
钢中奥氏体形成部分1.粒状P(珠光体)、粗片状P、细片状P、马氏体,转变为奥氏体时,其转变速度有何差别?组织对V r的影响:珠光体层片间距减小,碳的浓度梯度增大,使碳原子的扩散速度加快,而碳原子扩散距离也减小,这些都增大奥氏体的长大速度。
钢的原始组织愈细小,奥氏体的形成速度愈快。
原始组织中碳化物形状对奥氏体形成速度也有一定影响。
相界面大,易于溶解,加热时奥氏体容易形成。
对于非平衡组织M,加热析出的K的弥散度很大。
粒状P(珠光体)< 粗片状P < 细片状P < 马氏体2.有名义成分相同的A、B两件钢,经不同加热温度淬火后的性能变化不同,随淬火加热温度升高,钢A的αK(冲击韧性)值渐渐下降,钢B的αK值基本不变,但高于~950℃时,快速降低,分析其原因。
原因为,A为本质粗晶粒钢,其经理大小随着温度的升高而稳定的增加,所以其αK随晶粒度的增大而逐渐减小;而B为本质细晶粒钢,在其晶粒粗化温度(~950℃)以下升温时,晶粒大小保持稳定。
当加热到950℃,即其晶粒粗化温度时,其晶粒开始强烈地长大,由于这个原因,表现出αK的突然下降。
3.共析钢P(珠光体)→γ(奥氏体)转变过程有哪些阶段组成。
a.γ晶核的形成:通常在α/Fe3C相界面上b.γ晶核的长大:奥氏体晶核向α及Fe3C两个方向长大,机理:界面推移长大c.残留碳化物的溶解:升高温度,延长保温时间,使残留碳化物溶解d.γ均匀化4. γ(奥氏体)晶粒度的三个基本概念?晶粒粗化温度?起始晶粒度:在临界温度以上,奥氏体形成刚刚完成,其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小实际晶粒度:在某一加热条件下所得到的实际奥氏体晶粒大小本质晶粒度:根据标准实验方法,在930+10℃保温足够时间(3~8小时)后,测得的奥氏体晶粒大小晶粒粗化温度:本质细晶粒钢加热时,晶粒开始强烈长大的温度。
5. γ(奥氏体)晶粒大小对性能有什么影响?a.对强度的影响:根据Hall-Patch公式,σ0.2=σ0+Kd-0.5,σ0.2和d-0.5成反比,即d越小,σ0.2越大。
b.对冲击韧性的影响:奥氏体晶粒尺寸对钢的韧性有决定性影响,dγ↑,αK↓↓6.为什么合金钢热处理时采用比碳钢更长的保温时间?保温时间即进行奥氏体均匀化的时间。
合金元素的扩散速率远低于碳,并且部分合金元素形成特殊碳化物,使碳的扩散速度下降,这些都影响均匀化速度,故合金钢热处理时采用比碳钢更长的保温时间7.共析碳钢加热至A1以上,三相共存时,各相成分及晶体结构。
相组成:α + Fe3C →γ(>A1)成分(%C): 0.02 6.69 0.77晶体结构: b.c.c 复杂斜方 f.c.c8、名词解释:奥氏体(是碳及各种化学元素溶于γ-Fe中的固溶体)、奥氏体化(将钢加热至A c3或A c1点以上,以获得完全或部分奥氏体组织的操作称作奥氏体化)、奥氏体化温度(钢进行奥氏体化时的保温温度)、奥氏体化时间(钢在奥氏体化温度的保持时间)9、A1、A C1、A r1的物理意义?A1为钢中奥氏体共析分解转变的平衡温度,Fe-C合金中A1=727℃;A C1是以规定速度加热时,珠光体向奥氏体转变的临界点;A r1是以规定速度冷却时,过冷奥氏体向珠光体转变的临界点;10、珠光体向奥氏体转变过程中为什么总是铁素体先消失?结合奥氏体晶粒长大速度说明。
在奥氏体晶体长大过程中,由于奥氏体与铁素体相界面处的碳浓度差显著地小于渗碳体和奥氏体相界面处的碳浓度差,所以,奥氏体只需溶解一小部分渗碳体就会使奥氏体达到饱和;同时,必须溶解大量的铁素体,才能使奥氏体的碳含量趋于平衡。
所以,奥氏体溶解铁素体的速度始终大于溶解渗碳体的速度,故在共析钢中,总是铁素体先消失。
奥氏体向铁素体推移速度为:奥氏体向铁素体推移速度为:D*Vγ—α= -K (1)Cγ—α- Cα-γ奥氏体向渗碳体推移速度:D*Vγ—cem = -K (2)6.67--Cγ—cem将(1)/(2)得:Vγ—α 6.67--Cγ—cemVγ—cem Cγ—α- Cα-γ从Fe-C相图上看,在AC1以上任何温度下奥氏体化,此速度之比均大大地大于1。
因此,随奥氏体化温度升高,奥氏体向铁素体的推移速度加快。
11、控制奥氏体晶粒长大的措施1)、合理选择加热温度与加热时间在保证奥氏体成分均匀的前提下,快速加热并短时保温能获得细小的奥氏体晶粒。
2)、合理选择钢的原始组织原始组织主要影响奥氏体起始晶粒度。
一般来说,原始组织愈细,碳化物弥散度愈大,所得到的奥氏体起始晶粒就愈细小。
例如:片状珠光体比粒状珠光体容易过热,因为片状碳化物溶解快,转变为奥氏体的速度快,奥氏体形成后就较早的长大。
在生产中对于滚珠轴承钢、工具钢要求原始组织为粒状珠光体,原因之一就是这种组织不易过热。
3)、加入一定量的合金元素12、细化晶粒的措施可以采用重结晶处理来细化晶粒。
工件经热加工(铸造、锻造、轧制、焊接等)以后,往往造成晶粒粗大,使工件的力学性能降低,同时对最终热处理带来不利的影响。
为此,可通过重结晶来细化晶粒。
例如:对于有粗大晶粒的亚共析钢,可以采取完全退火(加热到Ac3+30~50℃保温后炉冷)或正火(加热到Ac3以上保温后空冷)来细化晶粒。
13、试画出亚共析碳钢、共析碳钢和过共析碳钢奥氏体等温形成示意图。
1010101010时间,s温度,℃1010101010时间,s1010101010 时间,s14、选择题:1、提高奥氏体的形成温度有利于获得细小的___d________a. 实际晶粒度;b. 起始晶粒度;c. 本质晶粒度;d. 都不对2、氏体中碳原子可能位于铁原子组成晶胞的__________a. 体心;b. 棱边中心;c. 体心或棱边中心;d. 体心和棱边中心;(C原子在γ-Fe点阵中处于由Fe原子组成的八面体中心间隙位置,即面心立方晶胞的中心或棱边中点)15、综述奥氏体的主要性能。
答:奥氏体是碳溶于rFe中的间隙固溶体,碳的溶入,使点阵发生畸变,从而点阵常数增大;虽然,大多合金元素为置换型的,但由于二者的原子半径不等,从而亦引起点阵畸变,上述因素均使奥氏体得到强化。