北京赛车网址重磅!从金相组织转变角度解读
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北京赛车网址重磅!从金相组织转变角度解读
文章来源:未知 发布时间:2018-08-03 21:28

  金属材料热处理就是通过改变材料内部金相组织从而达到所需要的力学性能。金属材料的内部金相组织是由各种有序的晶体结构组成,不同结构的转变就是相变。依据严格的热力学的定义,凡第一级相变,自由能对温度和压力的第一导数是非连续的。如果相变前后的自由能及其第一导数都相等而自由能的第二导数有一突变点,则这一相变是第二级相变。热处理过程同样遵循物质不灭原理和质量守恒定律,发生的只是物理变化及化学变化。铁碳相图说明的是平衡状态下钢材的化学成分与温度及组织之间的关系,Fe-C相图在1904年由Carpenter和Keeling建立,经过近百年世界各国相图工作者不断的修正才成为今天我们看到的样子,经典铁碳平衡相图如图1所示。

  根据铁碳平衡相图,可以归纳出不同含碳量的铁碳合金的平衡组成组分是什么状态,如图2所示。北京赛车网址重磅!从金相组织转变角度解读淬火油的选用要求

  TTT冷却曲线是极其缓慢冷却的,实际生产中平衡状态下的无限缓慢的冷却是很少见的,工业生产中应用更多的是连续冷却条件下CCT曲线。在这种连续冷却条件下,根据冷却速度的不同,可以得到不同的组织状态。如果说TTT冷却曲线能够说明同一个成分的铁碳合金以无限缓慢的冷却速度只能得到唯一的理想平衡状态组织,CCT冷却曲线则表明同一个化学成分的铁碳合金因冷却速度的不同还可以得到不同的相变组织。

  如图3所示,该冷却曲线图较为复杂,包含的信息量很大。纵坐标表示温度,横坐标采用了不同的时间单位而且是不等距的。冷却速度采用了一种平均冷却速度的表述,组织组成物、最终组织的硬度都给出了数据化的定量描述,但这只是固定钢号特定试验条件下得到的实际值,仅供参考。

  图3 亚共析钢冷却曲线这张简图定性说明,具体钢号具体试验条件下的组织组成物及含量,实际硬度值再由试验得到。

  从上面的连续冷却CCT曲线,我们还能够知道共析碳钢不同冷却条件下会得到什么样的金相组织,如图5所示。这正是需要我们从理论基础上去整体把握的内核,也是分析热处理实际问题的根本。

  通过铁碳相图和冷却CCT曲线的分析,我们应该已经知道钢材淬火时组织转变的规律。要得到淬火马氏体组织,理想的淬火冷却曲线应该是这样的:在开始马氏体转变温度之前,这时过冷奥氏体不要发生组织转变,零件以热应力为主,在变形允许的情况下,冷却速度尽量要快,迅速通过C曲线的鼻子,让过冷奥氏体不发生非马氏体转变(此处我们只讨论马氏体淬火,不讨论贝氏体等温淬火---在贝氏体转变温度区间保温等温淬火)。温度下降到接近马氏体开始转变温度(Ms)时,冷却速度要慢下来,因为马氏体转变是无扩散型,不需要孕育期,组织转变不同步时会产生组织应力。由于零件表面与心部冷却速度的差异及渗碳淬火件表面渗层与心部的含碳量不同引起的马氏体开始转变温度不同,造成零件表面与心部马氏体转变开始的时间与马氏体转变结束的时间都有一个时间差,当产生表面是拉应力心部是压应力时,零件极易产生变形甚至开裂。渗碳淬火零件由于表层与心部的含碳量不同,又多了一个变量,零件表层与心部马氏体开始转变温度(Ms)与马氏体终止转变温度(Mf)又不一样,更增加了复杂性。不论如何千变万化,从热处理经典相变理论及冷却曲线出发,总有规律可循。

  应力是一种面积力,是一个张量,不是矢量,应力单位是kg/cm 2,应力单位与压强量纲一样,物理意义却完全不同。应力的空间取向相当复杂,应力的数学微观模型是六面体,每个面分为正应力与切应力。应力在数学上也可以用应力软性系数表示。工业生产中通常从宏观综合结果上考虑应力的实际作用。在热变形与裂纹的分析中应力是必须优先考虑的重要课题。理想淬火冷却曲线为选择淬火冷却介质和冷却方法提供理论依据和方。

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