金属材料学基础知识

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1.影响珠光体转变为奥氏体的因素: (1)温度的影响随温度升高,奥氏体形核率I及线长大速率u大大增加,从而促进了珠光体向奥氏体的转变。(2)原始组织的影响珠光体有片状和粒状两种形态。当钢的原始组织为片状珠光体时,铁素体与渗碳体片层愈薄(片间距愈小),它们的相界面愈多,则奥氏体的形核位置增多,形核率愈大;与此同时奥氏体中的碳浓度梯度愈大,碳扩散速率愈快,奥氏体线长大速率愈大。因此细珠光体的奥氏体形成速率大于粗珠光体(见图4-13),得到的奥氏体晶粒细小、成分均匀。因此,对中、低碳钢,希望原始组织为细片状珠光体+细小块状铁素体。若珠光体中的渗碳体为球状,因铁素体与渗碳体的相界面较片状减少,故将减慢奥氏体形成速率。(3)合金元素合金元素的加入并不改变奥氏体的形成机制,但会影响奥氏体的形成速率。主要表现在以下几个方面:1)合金元素一般将改变珠光体向奥氏体转变的临界点。Ni、Mn、Cu等元素降低临界点,增加了过热度,使奥氏体形成速率加快;而Si、Al、Mo、W等元素则升高临界点,降低奥氏体形成速率。2)合金元素影响碳在奥氏体中的扩散速率,因而也影响奥氏体的形成速率。Co和Ni提高碳在奥氏体中的扩散速率,故加快了奥氏体的形成速率。Si、Al、Mn等元素对碳在奥氏体中的扩散速率影响不大。而Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素显著降低碳在奥氏体中的扩散速率,故大大降低奥氏体的形成速率。3)合金钢中奥氏体的均匀化时间要比碳钢长得多,使得奥氏体的形成速率也大大降低。所以,对不同的钢,形成奥氏体时所需要的保温时间也不一样。保温时间愈长,溶入奥氏体的合金元素越多,淬透性愈好。(4)含碳量共析钢奥氏体的形成速率最快。这是因为对亚共析钢和过共析来说,除了完成珠光体向奥氏体转变之外,还需要完成铁素体或渗碳体转变。

2.晶粒度多晶体内的晶粒大小。钢的晶粒度按其奥氏体化条件与长大倾向又分成起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度三种(1)起始晶粒度指P刚完全转变为A时的A晶粒度细小而均匀越细小越容易长大(2)实际晶粒度钢在某一具体的获得的A的实际晶粒度的大小取决于具体的加热温度和保温时间V一定时T越高t越长越粗(3)本质晶粒度钢在一定条件A晶粒长大的倾向与脱氧方法和化学成分有关

3. 过热及校正加热转变终了时所得A晶粒度较细小但如果在转变终了继续升高温度,则A晶粒度继续长大如果仅仅是晶粒长大而未发生使晶界弱化的某些变化,则称为过热使得钢的强度韧性变坏校正办法重新加热到临界温度以上,再次通过加热转变以求得细小的起始A晶粒

4.过热组织的校正:1)由于控温不当导致加热温度过高,在已经引起过热的情况下,应该采用较为缓慢的冷却以获得平衡组织,然后再次加热到正常温度即可获得细晶粒A 2)如果过热后仍进行淬火,得到粗大的不平衡组织,则应该采取以下办法a,采用中速加热以获得细小A 晶粒b,先进行一次退火以获得平衡组织,然后再进行加热。

5,过烧及校正如加热温度过高,不仅A晶粒已经长大,而且在A晶界上也已经发生了某些使晶界弱化的变化,称为过烧。过烧不易消除,方法有:a,重新加热到引起过烧的温度,以缓慢速度冷却。b,重新加热到引起过烧的温度,冷却至室温,再加热到较前次低100到150度,再冷至室温,如此重复加热冷却直到正常加热温度为止c,重新锻造d,进行多次正火6,对过饱和固溶体在适当温度,下进行加热保温,析出第二相,使强度、硬度升高的热处理工艺称为时效(aging) 时效硬化的本质:从过饱和固溶体中析出弥散第二相。在室温放置产生的时效称为自然时效,而加热到室温以上某一温度进行的时效,则称为人工时效

7,,时效的析出序列:α过饱和→G.P.区''θ→过渡相'θ→过渡相θ→(CuAl2)稳定相

8,影响C曲线形状和位置的主要因素是合金元素,其次还有加热温度、保温时间、晶粒大小等

9,合金元素对TTT图的影响最大。一般来说,除Co和Al以外的合金元素均使C曲线右

移,即增加过冷奥氏体的稳定性。,a, 碳含量在0.8%~1.0%时,C曲线处于最右侧,高于或低于这一含量时,曲线均向左移动。b, Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素使珠光体转变温度提高,而贝氏体转变温度降低,使得C曲线的珠光体和贝氏体转变分离。Ni和Mn是扩大奥氏体区的元素,使过冷奥氏体转变向低温移动。C, C对Ms和Mf点的影响最大,随含碳量增加,使Ms和Mf点降低,d, Al、Co提高Ms点,Si几乎无影响,而Cu、Ni、W、Mo、Cr、Mn等合金元素降低Ms点

10,等温淬火是将工件奥氏体化以后,淬入保持一定温度的盐浴中,使其获得下贝氏体组织的工艺方法。

11, 测定CCT图的方法有金相硬度法、膨胀法、端淬法和磁性法等几种。。经过退火或正火后,亚共析钢得到的组织常为铁素体+片状珠光体,而共析或过共析钢的组织常为片状或粒状珠光体,

12,。经过退火或正火后,亚共析钢得到的组织常为铁素体+片状珠光体,而共析或过共析钢的组织常为片状或粒状珠光体

13,,铁素体概念:碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体,为体心立方晶格,用“F”表示,铁素体的性能:强度和硬度低,而塑性、韧性好。在770℃以上具有顺磁性,在770℃以下时呈现铁磁性。

14,珠光体是α和Fe3C两相的机械混合物。根据Fe3C的形态不同,珠光体主要分为片状珠光体和粒状珠光体两种,

15片状珠光体:由片层相间的铁素体和渗碳体片组成,珠光体团:若干大致平行的铁素体和渗碳体片组成。

16. 根据珠光体片间距的大小,可将珠光体分为三类。(1)一般的片状珠光体:A1~650℃温度范围内形成的其片间距大约为150~450nm(2)在650~600℃温度范围内形成的珠光体,其片间距较小,约为80~150nm,这种片状珠光体称为索氏体(S)。(3)在600~550℃温度范围内形成的珠光体,其片间距极细,约为30~80nm,这种极细的珠光体称为屈氏体(T) 17, 片状珠光体的力学性能主要决定于片间距。珠光体的片间距对强度和塑性的影响,断裂强度与片间距的倒数成正比,与晶粒尺寸基本无关;当片间距大于150nm时,钢的塑性基本不变,而当片间距减小于150nm时,随片间距减小,钢的塑性显著增加

18, 粒状珠光体:当渗碳体是以颗粒状分布于铁素体基体中时(2)一般球化退火得到粒状珠光体。(3)渗碳体颗粒的大小、形态及分布与热处理工艺有关,其数量取决于钢中的含碳量。(4)粒状珠光体的力学性能主要取决于渗碳体颗粒的大小、形态与分布。渗碳体颗粒越细,相界面越多,钢的硬度和强度越高。碳化物等轴状,分布越均匀,则钢的韧性越好。(5)在成分相同的条件下,粒状珠光体比片状珠光体的强度、硬度稍低,但塑性较好。粒状珠光体硬度稍低的原因是由于其铁素体和渗碳体的相界面比片状珠光体少

19,亚共析钢在退火或正火状态下,随P的增加,强度提高,塑性,韧性降低,韧脆转变温度提高

20,片状珠光体形成机制珠光体的形成包括Fe、C原子的扩散和Fe晶格的改组,因此珠光体转变是一种全扩散型转变。珠光体的形成除了按,片状机制外,还有分枝机制,此时珠光体中的渗碳体以分枝形式长大

21,珠光体转变过程包括两个同时进行的过程:

(1)通过碳原子的扩散使奥氏体分解为高碳的Fe3C和低碳的F;(2)通过铁原子的扩散发生晶体结构的改组。A→P(F +Fe3C)

22片状珠光体的机械性能取决于(1)层片间距S0;(2)珠光体团尺寸;(3)F亚结构。

23,片状珠光体与粒状珠光体性能比较