热处理与金相知识

磨界之神

热处理与金相知识 铁素体(F) * R* J. ]$ S: y/ \ ( W+ A5 ~* F J! f, j2 ~# Y1、组织: 碳在α铁中的固溶体 3 E: C$ r9 }( N7 F# u h9 c2、特性: ( ?7 K% L5 u! g: W% t0 S呈体心立方晶格。溶碳能力最小，最大为0.02%;硬度和强度很低，HB=80-120,σb=250N/mm^2；而塑性和韧性很好,δ=50%,ψ=70-80%。 因此，含铁素体多的钢材(软钢)中用来做可压、挤、冲板与耐冲击震动的机件。这类钢有超低碳钢，如 0Cr13,1Cr13、硅钢片等。 * X5 q0 E' I$ s. {- _' w1 n 奥氏体 l% f' q2 Z M; t. C' q1、组织: 碳在γ铁中的固溶体 . R5 k# T" C! }2、特性: 呈面心立方晶格.最高溶碳量为2.06%,在一般情况下，具有高的塑性，但强度和硬度低,HB=170-220，奥氏体组织除了在高温转变时产生以外，在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中，如奥氏体不锈钢等。 y# [- R4 G- q9 O3 B d; x9 `7 p$ u渗碳体(C) 2 ?8 @# o8 [8 J1、组织: 铁和碳的化合物(Fe3C) 2、特性: $ H- c* s7 l+ F6 ], u, x) I! t呈复杂的八面体晶格。 含碳量为6.67%,硬度很高,HRC70-75，耐磨，但脆性很大，因此，渗碳体不能单独应用，而总是与铁素体混合在一起。碳在铁中溶解度很小,所以在常温下,钢铁组织内大部分的碳都是 ) w5 q: L% b4 V" H4 l- K# z7 Q6 e以渗碳体或其他碳化物形式出现。 ! E5 h- s0 [& n: Z5 H o, x+ l5 G% k % o+ K; d# ^7 t. O; l2 z. @珠光体(P) 1、组织; 铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织,是铁素体与渗碳体) 2、特性: 是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物。 其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同，过冷程度越大，片层组织越细性质也不同。 奥氏体在约600℃分解成的组织称为细珠光体(有的叫一次索氏体),在500-600℃分解转变成用光学显微镜不能分辨其片层状的组织称为极细珠光体(有的一次屈氏体)，它们的硬度较铁素体和奥氏体高，而较渗碳体低，其塑性较铁素体和奥氏体低而较渗碳体高。 - a/ q, q4 h' e% F正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密，弥散度大，故其力学性能较好，但其片状渗碳体在钢材承受负荷时会引起应力集中,故不如索氏体。 4 X+ ], b4 [+ x$ } ) ^: P" ?1 O/ W& \莱氏体(L) 1、组织: 奥氏体与渗碳体的共晶混合物 2、特性: 1 ]0 N2 r% i% ]4 Q# x: H% \铁合金溶液含碳量在2.06%以上时,缓慢冷到1130℃便凝固出莱氏体。 当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体。 $ Q3 }3 G& L6 `: R因此，在723℃以下莱氏体是珠光体与渗碳体机械混合物(共晶混合)。 7 Y+ n/ E+ [! a W& Z" H( N; a莱氏体硬而脆(＞HB700)，是一种较粗的组织,不能进行压力加工，如白口铁。 8 p& G+ B$ k) \在铸态含有莱氏体组织的钢有高速工具钢和Cr12型高合金工具钢等。 这类钢一般有较大有耐磨性和较好的切削性。 淬火与马氏体 1、组织: 碳在α-Fe中的过饱和固溶体,显微组织呈针叶状 " a& D% h0 S4 x* ~2、特性: 淬火后获得的不稳定组织。 % O; Z+ X! ~7 l- _具有很高的硬度,而且随含碳量增加而提高，但含碳量超过0.6%后的硬度值基本不变，如含C0.8%的马氏体,硬度约为HRC65,冲击韧性很低,脆性很大,延伸率和断面收缩率几乎等于零。 0 w& a3 s# v: @5 S+ \奥氏体晶粒愈大，马氏体针叶愈粗大，则冲击韧性愈低；淬火温度愈低，奥氏体晶粒愈细，得到的马氏体针叶非常细小，即无针状马氏组织,其韧性最高。 9 n8 E9 G2 Z0 U, y1 O5 V1 s回火马氏体(S) + j0 e1 Z. y& g) v3 M* \( s2 s1、组织: 与淬火马氏体硬度相近,而脆性略低的黑色针叶状组织。 2、特性: 淬火钢重新加热到150-250℃回火获得的组织。 ' ?, T3 m, N' v) Z2 L9 w7 t9 ^# T! c硬度一般只比淬火马氏体低HRC1-3格，但内应力比淬火马氏体小。 索氏体(S) ; S5 W% d5 R% x9 j8 U, I, v( D: W1、组织: 铁索体和较细的粒状渗碳体组成的组织 2、特性: 淬火钢重新加热到500-680℃回火后获得的组织。 与细珠光体相比，在强度相同情冲下塑性及韧性都高，随回火温度提高，硬度和强度降低，冲击韧性提高.硬度约为HRC23-35.综合机械性能比较好。 索氏体有的叫二次索氏体或回火索氏体。 L- i4 F9 g* A! ^" L ) F+ ?: H9 ?' F' J4 ?( K 屈氏体 # P9 c) u5 f0 s, r* I屈氏体(T)组织或特性 1、组织: 铁索体和更细的粒状渗碳体组成的组织 2、特性: ; N h, U* p5 X1 O9 ? ~淬火钢重新加热到350-450℃回火后获得的组织。 它的硬度和强度虽然比马氏体低，但因其组织很致密，仍具有较高的强度和硬度，并有比马氏体好的韧性和塑性，硬度约为HRC35-45。 屈氏体有的叫二次屈氏体或回火屈氏体。 - A* `* d) |! r" ^* @ }下贝氏体(B) ) V% O& l: Y9 {8 Y) }( Y* S 1、组织: 显微组织呈黑色针状形态,其中的铁素体呈现针状,而碳化物呈现极小的质点以弥散状分布在针状铁素体内。 p5 g/ i/ M& D; R3 I) R2、特性: 2 W# k: Q9 `0 t2 ^6 Z* B过冷奥氏体在400-240℃等温度转变后的产物。 6 S G( j* O7 ?+ P具有较高的硬度,约为HRC40-55，良好的塑性和很高的冲击韧性，其综合机械性能比索氏体更好;因此,在要求较大的、韧性和高强度相配合时,常以含有适当合金元素的中碳结构钢等温淬火,获得贝氏体以改善钢的机械性能，并减小内应力和变形。 - I# x2 X4 i4 \5 \ }7 p2 H( o- } 2 h! h( |& `6 ]/ w低碳马氏体 具有高强度与良好的塑性、韧性相结合的特点(σb=1200-1600N/mm^2,σ0.2=1000-1300N/mm^2,δ5≥10%,ψ≥40%αk≥60J/cm^2); 同时还有低的冷脆转化温度(≤-60℃);在静载荷、疲劳及多次冲击载荷下,其缺口敏感度和过载敏感性都较低。 & S; O# t; F2 {+ {低碳马氏体状态的20SiMn2MoVA综合力学性能，比中碳合金钢等温淬火获得的下贝氏体更好。 $ ]9 |1 N7 s3 i, y保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。 5 `( K1 Z% R0 ~$ Y; S! x( u$ W 铁-碳合金平衡图中特性点与线(搂冷却叙述,加热为可逆的) 符号 说明 A 纯铁的凝固点 . j1 C& t( z: h g" H7 Z2 {& b7 w# R- JE 碳在γ-Fe中的最大溶解度 / i+ }! Z1 C$ MG γ-Fe→α-Fe转变点 C 共晶点 S 共折点 : Z5 B1 v# J( p" K2 _& vABCD 液相线.液体开始结晶 + x) b' Z ^& q* [) c$ SAHJECF 固相线,液体终止结晶 ES Acm线,渗碳体开始从奥氏体中析出 + X& x9 l# y; TECF 共晶线,开始从液体结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物 GS As线,自奥氏体开始析出铁素体, 7 n' U' {, b* a# _/ w 即γ-Fe→α-Fe的开始线 PSK 共析线或称A1线,自奥氏体开始析出铁素体和 渗碳体的共析混合物 4 l; a; d! E8 q* V0 X: k1 Z注:1.As线在加热时称为Ac3线,冷却时称Ar3线; 2.A1线在加热时称为Ac1线,冷却时称Ar1线 * J# u5 o( U9 g3 j; s ) ~3 k5 L N3 T室温下铁-碳合金的平衡组织 $ N, Q( @: i3 w A, @名称 含碳晶,% 平衡组织 7 X8 {7 u' H& z! A- d3 @亚共析钢 0.02-0.8 铁素体＋珠光体 4 `- r* a7 W3 t1 u8 H1 H0 D1 ^7 ]共析钢 0.8 珠光体 - `# A, N3 m) W* M. S0 i' S过共析钢 0.8-2.06 珠光体＋二次渗碳体 & f% v) Q1 E# {, t/ [8 Q7 r" a亚共晶的口铁 2.06-4.3 树状珠光体＋二次渗透体＋共晶体 . W" P" \' M" G8 z' }9 {0 `: ~共晶白口铁 4.3 共晶体(珠光体＋渗碳体) 过共晶白口铁 ＞4.3-6.67 板状一次渗碳体＋共晶体