《工程材料及成型技术》讲稿(4)

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2. 白口铸铁的结晶过程

1）共晶白口铸铁 （ 4.3 ％C）

图 2.23 .共晶白口铁的结晶过程示意图

这里的关键是Tc (1148℃ )发生共晶转变。

??( A 2.11 ＋ Fe3 C)--- L d ( 莱氏体) L4.3 ?最后室温组织为 Ld. 包括 P ＋ Fe3 C＋Fe3CⅡ

2)亚共晶白口铸铁 （ 2.11 ＜％c ＜ 4.3＝

见 李 P49 F4.17

图2-24. 亚共晶白口铸铁结晶过程示意图

Tc 室温组织为 P ＋ Ld＋Fe3CⅡ 3) 过共晶白口铸铁

室温组织为 Ld＋Fe3CⅠ

见 吕 P49. F. 2.-33. 见 吕 P50 F.2.34.

图 2.25 亚共晶白口铸铁显微组织 图 2.26. 过共晶白口铸铁显微组织

综上分析可知，铁碳合金在室温下比由 F ＋Fe3C两个相组成，随含碳量由零增加到 6.69％,F相对量由100％减少到零。Fe3C由0增加到100％。其组织变化顺序为： F→F ＋P→P→P＋Fe3CⅡ →P＋Fe3CⅡ ＋Ld → Ld → Ld ＋Fe3CⅠ→Fe3CⅠ (下面进一步讨论含碳量对铁碳合金的影响。)

三。含碳量对铁碳合金组织和性能的影响

2、 对组织的影响

见 吕 P50 F . 2. 35.

图 2.27 .铁碳合金中含碳量与相和组织组成物的关系

3、 对性能的影响

随着钢中含碳量的增加，强化相Fe3C的相对量增加，钢的硬度升高， 塑性，韧性下降。

强度在含碳量是 1.0％出现最大值。当钢中含碳量升高到1.0％以后，

组织中Fe3CⅡ呈网状分布，珠光体团的界面脆化，而表现出钢的强度迅速下降。 图2,28.含碳量对钢的力学性能的影响

白口铸铁中由于存在大量的莱氏体和Fe3C而表现出硬而脆的性能特点。 思考题：

1． 为什么铸造合金常选用共晶成分合金？为什么进行塑性加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？ 2． 何谓铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、莱氏体？它们的结构、组织形态、性能等各有何特点？ 3． 分析含而是分别为0.45%、1.0%、3%、4.7%的铁碳合金从流言蜚语缓冷至室温时的结晶过程， 4． 根据Fe-FeC相图，计算：

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（2） 室温下，含碳0.45%的钢中珠光体和铁素体各多少； （3） 室温下，含碳1.0%的钢中珠光体和二次渗碳体各占多少； （4） 铁碳合金中，二次渗碳体的最大百分含量。

5． 某工厂仓库积压了许多碳钢（退火状态），由于钢材混杂，不街道钢的化学成分，现找出其中一根，经金相分析后，

发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢才的含碳量大约是多少？

3.4．钢的热处理

金属热处理是通过适当方式进行加热、

保温、冷却， 以改善材料内部结构和 见 吕 P75. F 4. 1. 改善性能的工艺方法。通常用热处理 工艺曲线表示。

热处理根据其目的要求和工艺方法可分为三大类：

普通热处理： 退火、正火、淬火、回火 图 4. 1. 热处理工艺曲线 表面热处理： 表面淬火和表面化学热处理 其它热处理： 形变热处理，超细化热处理 真空热处理等。

一、钢在加热时的相变

1．钢的临界转变温度

加热时完全转变成奥氏体的临界温度 钢 平衡状态 实际状态 亚共析钢 A3 Ac3 共析钢 A1 Ac1

过共析钢 Acm Accm 图2.37.碳钢在加热和冷却的

临界转变温度

2．奥氏体形成的过程

见 吕 P53 F 2.38. 图 2.29. 共析钢的奥氏体化过程示意图

3．影响奥氏体形成和晶粒长大的因素

1）加热温度和保温时间

提高加热温度和延长保温时间，有利于原子的扩散，能促进奥氏体形核和晶粒长大。 2）原始组织

加热前的原始组织越细，晶界越多，越有利于奥氏体形核，因而促进奥氏体形成和晶粒长大。 3) 合金元素

大多数合金元素在钢中阻碍Fe .C原子扩散，会减慢奥氏体形成和晶粒长大。

二．钢中过冷奥氏体的冷却转变 冷却方式

等温冷却 在A1以下指定温度完成转变

连续冷却 从高温连续冷却到室温。 见 吕 P55 F.2.41

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图. 2. 30. 奥氏体的两种冷却方式

1.

珠光体转变

发生在A1～550℃，过冷奥氏体转变成铁素体＋珠光体的片状混合物（即珠光体型组织）

转变温度 A1～650 ℃ 650℃～600℃ 600～550℃

转变产物 珠光体 索氏体（Sorbity, S） 托氏体（Troostity, T）

转变温度降低，F与Fe3C片间距?变小，强度增大。

бs=б0＋κ〃??12

2. 贝氏体转变

发生在550℃～Ms温度，Fe原子无法扩散，只有碳原子扩散 贝氏体（Bainite, B）： 过饱和铁素体（含碳＞0.02％）与碳化物组成的两相混合物。 根据转变温度不同有两种形态。

1）.上贝氏体 在550—350℃ 转变，形态为羽毛状，性能：韧性低。 2）.下贝氏体 在350℃—Ms转变，形态为竹叶状，

性能：强度和韧性高—强韧化组织。

见 吕 P60 F 2 、51

图 2. 30. 贝氏体显微组织

3. 马氏体相变

1） 定义

过冷奥氏体低于Ms(马氏体转变开始温度)发生的原子无扩散转变。

马氏体（Martensite, M） 碳在 ? －Fe 中的过程和固溶体，体心正方结构（见图 2.31）

2） 马氏体的形态和性能

① 低碳马氏体 含碳＜0.25％，其形态为板条状，也称板条状马氏体。

性能：由于马氏体中过饱和度小，仍保持较高的强度和韧性。

板条状马氏体也是一种强韧化组织。

（2） 高碳马氏体 含碳量＞1.0％，其形态为凸透镜片状，也称片状马氏体。

性能：由于高度过饱和，使其表现出高硬度，高脆性，低塑韧性。

介绍马氏体的显微组织

4. 过冷奥氏体的冷却转变曲线

三、 退火与正火

退火（Annealing）是将钢加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却（通常随火冷却），获得接近平衡组织的热处理工艺。

正火（Normalizing）是将钢加热到Ac3或Accm＋30－50℃,保温一定时间后在空气中冷却的工艺。 1） 目的：

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先看齿轮加工的例子：

毛坯锻造——正火（退火）——机加工——热处理——精加工——…… ① 消除应力（来自锻造、铸造、焊接和其它加工的应力），以减少零件变形开裂倾向； ② 细化晶粒，消除组织缺陷为后续热处理作准备。

③ 调整硬度，改善切削加工性能（退火可降低硬度，正火可适当提高硬度）； 对正火还可以消除二次网状渗碳体，有利于后续的球化退火。

2）正火与退火的选择 ① 考虑切削性能

刀具的最佳切削范围为 180 — 220 HBS …… 此处隐藏：2749字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……