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材料热处理知识

热处理的一般过程



热处理过程:热处理过程主要是由加热、保温(时间)、冷却三个阶段构成的,温度和时间是影响热处理的主要因素,因此热处理过程都可以用温度-时间曲线来表述。


钢的冷却是热处理的关键工序,成分相同的钢经加热获得奥氏体组织后,以不同的速度冷却时,将获得不同的力学性能。


加热时,高于合金相图临界温度才发生相变的现象。如图所示Ac3Ac1Acm为加热时钢的临界温。


实际生产中钢的热处理的冷却总是在一定速度条件下进行的,即存在过冷现象,冷却时理论临界点与实际临界点温度的差值为过冷度。对于同一金属,冷却速度越快,成分过冷度也越大。


钢在热处理过程中,组织变化,一是加热时,二是冷却时的转变:


加热时的转变奥氏体的形成:

常温组织系F+P,加热温度超过AC1,珠光体P向奥氏体A的转变,继续加热,剩余铁素体F向奥氏体A溶解,直至组织为单一奥氏体A


冷却时的转变奥氏体A的分解:

冷却的目的,是使高温下的奥氏体A组织随着温度的降低发生分解,当缓慢冷却时,A转化为F+P;但实际冷却不是一个缓慢的过程,存在着一定的过冷度,那么随着冷却速度的不同,奥氏体分解的产物的形态、分散度及性能都将发生不同的变化。


研究奥氏体转变过程的冷却方法有两种:连续冷却(与实际相近)和等温冷却(奥氏体转变易于测量)。

a连续冷却:

这个冷却过程中,更加接近工业生产实际情况,冷却方式一般为空冷或水冷等快速冷却方式,如正火、淬火。

实际生产中,过冷奥氏体的转变大多是在连续冷却过程中进行的,在连续冷却过程中,只要过冷度与等温转变相对应,则所得到的组织与性能也是对应的。


b等温冷却:

这个冷却过程中,由于存在保温过程,占用设备且耗费时间,不利于连续生产,因此常用于保温温度较高的退火,以及热处理理论分析。

将温度在727℃以上,组织为均匀奥氏体的钢试样,急冷至727℃以下的某一温度,然后保持这一温度不变,经过一段时间,奥氏体开始转变,再经过一段时间,奥氏体转变束,整个转变过程的时间变化范围可以从几秒至几昼夜。将不同温度下奥氏体转变开始和结束的时间绘制成曲线,即得到奥氏体等温转变曲线,由于曲线形状像字母C,所以又称C曲线。

备注::珠光体(PⅡ:西珠光体(SⅢ:极西珠光体(T:上贝氏体(B上):下贝式体(B下):马氏体(M


实际生产中几乎不可能得到100%的某一种组织,通常是各种组织的混合形态。


影响C曲线的因素?

碳的影响:在正常加热条件下,亚共析碳钢的C曲线随含碳量的增加而左移(亚共析钢在过冷奥氏体冷却时发生共析分解,转变为珠光体类型组织之前就开始析出铁素体新相);过共析碳钢的C曲线随含碳量的增加而右移。


合金元素的影响:除了钴以外,所有合金元素溶入奥氏体后,都增大其稳定性,使C曲线右移。碳化物形成元素含量较多时,C曲线的形状也发生改变。


加热温度和保温时间的影响:随着加热温度的提高和保温时间的延长,奥氏体的成份更加均匀,作为奥氏体转变的晶核数量减少,同时奥氏体晶粒长大,晶界面积减少,这些都不利于过冷奥氏体的转变,提高过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移。



来源:微信公众号“材易通”