工程材料曲線精品課件

1、工程材料曲線第1頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三 熱處理原理溫度時(shí)間加熱保溫冷卻A1 A3 Acm第2頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三鋼加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變第3頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三C -曲線C-曲線是對碳鋼加熱得到奧氏體后，在冷卻過程中組織轉(zhuǎn)變進(jìn)行分析的工具。第4頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三鋼的熱處理工藝有兩種冷卻方式：(1)等溫冷卻轉(zhuǎn)變:就是使加熱到奧氏體的鋼，先以較快的冷卻速度冷到A1線以下一定的溫度，然后進(jìn)行保溫，使奧氏體在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。（2）連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變：是指在冷卻過程中，隨著

2、時(shí)間的延長溫度連續(xù)下降。在實(shí)際生產(chǎn)中大多數(shù)的冷卻過程是連續(xù)冷卻。第5頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三一.鋼在熱處理時(shí)的冷卻方式 熱加保溫時(shí)間溫度臨界溫度連續(xù)冷卻等溫冷卻第6頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三第7頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖3-6 共析鋼等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線0400600700200B下B上TSPMM+A殘A過冷A1500300Ms (240 )Mf (-55)110102103104105106T (s)高溫轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變低溫轉(zhuǎn)變第8頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分

3、，星期三a.高溫轉(zhuǎn)變共析鋼奧氏體過冷到A1550之間，等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物屬于珠光體型組織。奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體的過程也是一個(gè)鐵素體與滲碳體交替生核長大的過程。如圖3-7所示。第9頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三珠光體的形成首先在奧氏體的晶界上產(chǎn)生滲碳體晶核，滲碳體的含碳量高于奧氏體，所以要將周圍奧氏體中的碳原子吸收過來，與此同時(shí)，使附近的奧氏體含碳量降低, 為鐵素體的形成創(chuàng)造了有利條件，使這部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。由于鐵素體的溶碳能力很低，在其長大過程中必須將過剩的碳轉(zhuǎn)移到相鄰的奧氏體中，從而使相鄰?qiáng)W氏體區(qū)域中的含碳量升高，又為產(chǎn)生新的滲碳體創(chuàng)造了條件。如此反復(fù)進(jìn)行，奧氏體最

4、終完全轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體層片相間的珠光體組織。 第10頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三圖3-7 珠光體轉(zhuǎn)變過程示意圖P(Fe3C+F)AFFe3CFe3C第11頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三珠光體的形成過程中需要碳原子的移動(dòng)。溫度高時(shí)碳原子移動(dòng)距離大，所形成的珠光體片層較寬，溫度較低時(shí)碳原子移動(dòng)困難，所形成的珠光體片層較密。在727650之間轉(zhuǎn)變得到的組織為珠光體； 第12頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三珠光體的形成過程中需要碳原子的移動(dòng)。溫度高時(shí)碳原子移動(dòng)距離大，所形成的珠光體片層較寬，溫度較低時(shí)碳原子移動(dòng)困難，所形

5、成的珠光體片層較密。在727650之間轉(zhuǎn)變得到的組織為珠光體； 第13頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三第14頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三在650600之間轉(zhuǎn)變而得到的組織為索氏體，又叫細(xì)珠光體；在600550之間轉(zhuǎn)變而得到的為屈氏體，又叫極細(xì)珠光體。電鏡形貌第15頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三這三種珠光體類組織只有層片間距大小之分，并無本質(zhì)區(qū)別。 第16頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三b.中溫轉(zhuǎn)變共析鋼奧氏體過冷到550240之間等溫轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物屬于貝氏體型的組織。在這一溫區(qū)上部轉(zhuǎn)變形成上貝氏體

6、;在這一溫區(qū)下部轉(zhuǎn)變得到下貝氏體。下貝氏體有較高的硬度和強(qiáng)度，塑性和韌性也較好，而上貝氏體基本上無實(shí)用價(jià)值。 第17頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三第18頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三c.低溫轉(zhuǎn)變奧氏體在240以下碳原子移動(dòng)極為困難。奧氏體只發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，由面心立方的-鐵，轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的鐵。原奧氏體中所有的碳原子都保留在體心立方晶格內(nèi)，形成過飽和的鐵。這種碳在鐵中的過飽和固溶體叫馬氏體。第19頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三殘余奧氏體共析鋼奧氏體過冷到240(Ms)時(shí)，開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，隨著溫度下降，馬氏體逐漸增加

7、，過冷奧氏體不斷減少，直至-50(Mf)時(shí)，過冷奧氏體才全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。所以，Ms與Mf之間的組織為馬氏體和殘余奧氏體。 第20頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三由于含碳量不同，馬氏體有兩種形態(tài)。含碳量較高的馬氏體組織呈針葉狀，叫針葉馬氏體。含碳量較低的馬氏體組織為板條狀，叫板條馬氏體。第21頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三第22頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三組織含碳量%機(jī) 械 性 能HRCb(Mpa)akJ/cm2(%)低碳0.240451500602030高碳1.26065500524第23頁，共39頁，2022年，

8、5月20日，4點(diǎn)12分，星期三第24頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三(2)連續(xù)冷卻圖3-9共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線0200400600800A1Msabcde秒)T 第25頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三a.為隨爐冷卻，冷卻曲線與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交時(shí)，奧氏體開始向珠光體轉(zhuǎn)變；冷卻曲線與轉(zhuǎn)變終了線相交后轉(zhuǎn)變完成。由于轉(zhuǎn)變是珠光體區(qū)進(jìn)行的，所以得到珠光體組織。b.為在空氣中冷卻，由于冷速較快，轉(zhuǎn)變在索氏體區(qū)進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體。 第26頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三c.為油冷，冷卻曲線只與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交(在屈氏體

9、轉(zhuǎn)變區(qū))，未與轉(zhuǎn)變終了線相交。所以只有一部分奧氏體發(fā)生了轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為屈氏體；而另一部分奧氏體則在冷卻到Ms線后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最后得到的是馬氏體和屈氏體的混合組織。即為油中冷卻的產(chǎn)物。d.為水冷，由于冷速快，冷卻曲線未與珠光體轉(zhuǎn)變開始線相交，待冷到馬氏體轉(zhuǎn)變開始線以下時(shí)，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。 第27頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三連續(xù)冷卻曲線與等溫C曲線的比較連續(xù)冷卻曲線位于等溫C曲線右下方，P轉(zhuǎn)變溫度更低，時(shí)間更長；共析鋼及過共析鋼的連續(xù)冷卻曲線中無B型轉(zhuǎn)變，而多了一條P轉(zhuǎn)變終止線；亞共析鋼在連續(xù)冷卻時(shí)在一定溫度范圍內(nèi)過冷A會(huì)部分轉(zhuǎn)變?yōu)锽。第28頁，共39頁，202

10、2年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三由于CCT曲線測定比較困難，許多鋼至今仍無，實(shí)際熱處理中常參照C曲線來定性估計(jì)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過程。第29頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三二) 共析碳鋼 TTT 曲線與CCT曲線的比較穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMfCCT曲線TTT曲線第30頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三時(shí)間溫度TAAMsMfAMAPAB時(shí)間溫度TAAMsMfAMAPABAFAFe3C亞共析鋼過共析鋼亞、過共析鋼的TTT曲線第31頁，共39頁，2022

11、年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三2. 鋼的淬透性(1)淬透性的概念鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)能獲得淬硬層深度的能力，它是鋼材本身固有的屬性。淬火時(shí)，工件截面上各處冷卻速度是不同的。其表面冷卻速度最大，大于該鋼的馬氏體臨界冷卻速度，淬火后獲得馬氏體組織。愈到中心冷卻速度愈小。在距表面某一深處的冷卻速度開始小于該鋼的馬氏體臨界冷卻速度，則淬火后將有非馬氏體組織出現(xiàn)，這時(shí)工件末被淬透。 第32頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三第33頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三(2)淬透性對力學(xué)性能的影響淬透性好的鋼，其力學(xué)性能沿截面是基本相同的；而淬透性差的鋼，其力

12、學(xué)性能沿截面是不同的，愈靠近心部的力學(xué)性能愈低，特別是韌性值更為明顯。第34頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三(3)淬透性的測定與表示方法淬透性的測定方法很多，按GB22563規(guī)定，結(jié)構(gòu)鋼末端淬透性試驗(yàn)(端淬試驗(yàn))法是最常用的方法。用來測量淬透層的厚度。臨界直徑是一種直觀衡量淬透性的方法。臨界直徑是鋼在某種淬火冷卻介質(zhì)中冷卻后，心都能得到半馬氏體組織（50%）的最大直徑，用Do表示。 第35頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三頂端淬火法第36頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三臨界淬透直徑油淬水淬第37頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三牌號Domm牌號Domm淬水淬油淬水淬油451316.559.535CrMo3642202860111761260Si2Mn55623246T101015850CrVA5562324065Mn2530172538CrMoAl1008020Cr121961220CrMoTi2235152440Cr3038192830CrMnSi4050324035SiMn4046253440MnB50552840第38頁，共39頁，2022年，5月20日，4點(diǎn)12分，星期三鋼的淬透性的應(yīng)用鋼的淬透性是機(jī)械設(shè)計(jì)中選材時(shí)應(yīng)予考慮的