热处理C曲线
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一、背景介绍钢是一种重要的金属材料,其性能往往与其组织结构密切相关。
而钢的组织结构中的重要一环就是过奥氏体等温转变曲线。
在研究钢的组织结构时,我们常常需要分析过奥氏体等温转变曲线的特征,其中双曲线和C曲线是两种常见的曲线类型。
通过共析钢在等温条件下的组织演变过程,可以深刻理解钢材的性能和特性。
二、双曲线和C曲线的概念1. 双曲线双曲线是一种过奥氏体等温转变曲线的类型,它的特点是在一定温度范围内,共析组织的转变迅速,在较窄的温度范围内完成。
双曲线的存在意味着在这一温度范围内,共析组织的形成速度是非常快的,这对于钢材的性能和工艺具有重要影响。
2. C曲线C曲线也是一种过奥氏体等温转变曲线的类型,其特点是在一定温度范围内,共析组织的转变相对缓慢,需要较长的时间才能完成。
C曲线的存在表明这一温度范围内,共析组织的形成速度较慢,这也对钢材的性能和工艺具有重要影响。
三、共析钢中双曲线为C曲线的原因1. 成分比例共析钢中的成分比例是影响双曲线和C曲线的重要因素。
当共析钢中的主要合金元素或杂质元素发生变化时,有可能导致曲线类型的变化。
通常情况下,当共析钢中的元素比例发生变化时,双曲线可能转变为C曲线,或者反之。
2. 加工工艺加工工艺也是影响共析钢中双曲线和C曲线的因素之一。
不同的加工工艺可能对共析组织的形成速度产生影响,从而导致曲线类型的变化。
热处理过程中的温度、时间和冷却速度等因素都可能影响共析组织的形成速度,从而影响曲线类型。
3. 环境因素环境因素也可能导致共析钢中双曲线转变为C曲线,或者反之。
环境温度、气氛和压力等因素都可能对曲线类型产生影响。
在不同的环境条件下,共析组织的形成速度可能发生变化,从而导致曲线类型的变化。
四、共析钢中双曲线和C曲线的应用1. 材料设计在材料设计阶段,了解共析钢中双曲线和C曲线的特点和影响有助于选择合适的材料成分和加工工艺,从而达到预期的性能要求。
2. 工艺优化对于共析钢的生产工艺来说,了解双曲线和C曲线的特点和转变规律,有助于优化工艺参数,提高产品质量和生产效率。
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线“C”曲线的影响因素C曲线的位置和形状与奥氏体的稳定性及分解特性有关,其影响因素主要有奥氏体的成分和奥氏体形成条件。
(1)碳的质量分数 一般说来,随着奥氏体中碳质量分数的增加,奥氏体的稳定性增大,以上某一温度时,随钢中碳质量分数的增多,C曲线的位置向右移。
对于过共析钢,加热到Ac1奥氏体碳质量分数并不增高,而未溶渗碳体量增多,因为它们能作为结晶核心,促进奥氏体以上,渗碳体完全溶解时,碳质量分数分解,所以C曲线左移。
过共析钢只有在加热到Accm的增加才使C曲线右移,而在正常热处理条件下不会达到这样高的温度。
因此,在一般热处理条件下,随碳质量分数的增加,亚共析钢的C曲线右移,过共析钢的C曲线左移。
(2)合金元素 除钴外,所有合金元素的溶入均增大奥氏体的稳定性,使C曲线右移(见图3-44),不形成碳化物的元素如硅、镍、铜等,只使C曲线的位置右移,不改变其形状;能形成碳化物的元素如铬、钼、钨、钒、钛等,因对珠光体转变和贝氏体转变推迟作用的影响程度不同,不仅使C曲线右移,而且使其形状变化,产生两个“鼻子”,整个C曲线分裂成珠光体转变和贝氏体转变两部分,其间出现一个过冷奥氏体的稳定区。
奥氏体在A1点以下处于不稳定状态,必然要发生相变。
但过冷到A1以下的奥氏体并不是立即发生转变,而是要经过一个孕育期后才开始转变。
这种在孕育期内暂时存在的、处于不稳定状态的奥氏体称为“过冷奥氏体”。
过冷奥氏体在不同冷却速度下的连续冷却转变和在不同温度下的等温转变均属非平衡相变,此时,用平衡条件下得到的Fe-Fe3C相图来研究其转变过程是不合适的,研究这种变化的最重要的工具是过冷奥氏体连续冷却转变图或等温转变图。
由于研究过冷奥氏体的等温转变过程相对容易些,我们首先介绍过冷奥氏体的等温转变。
3.4.2.1过冷奥氏体等温转变图奥氏体等温转变图是指过冷奥氏体在不同过冷温度下的等温过程中,转变温度、转变时间与转变产物量(转变开始与结束)的关系曲线图,也称TTT(Time-Temperature-Transformation缩写)曲线,又因为其形状象英文字母“C”,所以又称C曲线。
热处理C曲线中A1线的物理意义一、Ac1:加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度;二、Ar1:冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度;三、Ac3:加热时游离铁素体全部转变为奥氏体终了温度;四、Ar3:冷却时奥氏体开始析出游离铁素体的温度;五、Accm:加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度;六、Arcm:冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。
热处理中的铁碳平衡图中的Ac1、Acm、Ar1等线代表的是铁碳合金材料组织转变的温度曲线,由于含碳量的不同,其转变的温度是不同的。
PSK水平线,723℃,为共析反应线,表示铁碳合金在缓慢冷却时,奥氏体转变为珠光体的温度。
为了使用方便,PSK线又称为A1线,GS线称为A3线,ES线为Acm线。
比如A3线,是一条斜线,是由材料含碳量的从低到高,A3线从高斜向下方。
所以,这条线上的温度也是从高到低的,并不是一个固定的数值。
只有A1线是一条水平线,是加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度,温度是723℃,是一个固定的值。
铁碳平衡图其他几条线的含义如下1、GS线,奥氏体中开始析出铁素体或铁素体全部溶入奥氏体的转变线,称A3温度。
2、ES线,碳在奥氏体中的溶解限度线,称Acm温度。
在1148℃时,碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11%,而在727℃时只为0.77%。
所以凡是碳含量大于0.77%的铁碳合金,在Acm温度以下时,奥氏体中将析出渗碳体,称为二次渗碳体,以区别于从液态中析出的一次渗碳体。
3、PQ线,碳在铁素体中的溶解限度线。
在727℃时,碳在铁素体中最大溶解度为0.0218%,600℃时为0.0057%,400℃时为0.00023%,200℃以下时小于0.0000007%。
碳含量大于0.0057%的合金,在PQ线以下均有析出渗碳体的可能性。
通常称此类渗碳体为三次渗碳体。
4、NJ线,奥氏体转变为δ铁素体,称A4温度,纯铁为1394℃,随碳含量增加而提高。
5、ABCD线,合金的液相线。
钢的热处理原理(冷却1)上⼀篇⽂章⾥谈了⼀下对于热处理原理加热保温部分的学习,我们都知道绝⼤部分的零件都是在室温下进⾏⼯作的,所以这⼀篇⽂章我想说说对于冷却部分的学习。
通过对加热保温部分的学习,我们知道了主要是为了得到组织均匀、晶粒细化的奥⽒体,那么在冷却过程中,奥⽒体会发⽣哪些转变呢。
当奥⽒体在转变临界温度以下时,从热⼒学⾓度看,是不稳定的,会发⽣分解,这时的奥⽒体叫做过冷奥⽒体,我们可以通过不同的过冷度使奥⽒体冷却,从⽽得到不同的组织结构。
当过冷奥⽒体在转变临界温度以下较⾼温度缓慢冷却时,由于过冷度⼩,温度较⾼,原⼦扩散充分,可以得到组织均匀的珠光体;当冷却速度较快,奥⽒体在较⼤的过冷度下冷却时,碳原⼦可以扩散,但铁原⼦不能扩散,这时得到的是贝⽒体(相当于炉冷或空冷);当以很快的冷却速度对奥⽒体进⾏冷却,奥⽒体迅速的过冷到不能进⾏扩散的温度以下,得到的是马⽒体(相当于淬⽕)。
我们以共析钢为例,说明⼀下钢在等温条件下的冷却。
钢在冷却时的转变与加热时的转变有相似处,就是转变不是温度低于转变临界温度就马上开始转变,⽽是在经过⼀定时间的孕育后才开始,这段时间称为孕育期。
介绍奥⽒体冷却转变我们引⼊c-曲线图加以说明c-曲线图的横坐标为时间,纵坐标为温度,坐标系中有两条c形曲线,左边的⼀条为转变开始温度时间曲线,是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的开始转变时间连线⽽成,右边⼀条是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的转变结束时间连线⽽成,两条曲线间的任意⽔平连线表⽰奥⽒体在该温度时的等温转变时间。
对,我们⾸先要说的就是等温转变。
先继续把这个图的各个区域介绍完,A1⽔平线为转变临界温度727℃,Ms⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变开始温度Mf⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变结束温度。
处于A1以下,Ms以上,转变开始温度以左的区域为过冷奥⽒体区,这时的合⾦组织为过冷奥⽒体,两条曲线之间为转变区,转变结束曲线以右为转变终了区。