热处理与金相知识

磨界之神

热处理与金相知识 铁素体(F) % i3 v; j4 q# L: \" b" f) q % {" S0 v. n" Y" A* @" V1、组织: 碳在α铁中的固溶体 2、特性: }9 b! x8 e- m9 M; Q+ } b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。 % i8 {3 h1 B! {% F奥氏体 2 `2 x+ Y; [$ O, J 1、组织: 碳在γ铁中的固溶体 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。 ( V& s8 W2 B6 W7 Q( ?8 I ) v5 V, k& V) Q / { A/ x& c2 T ^渗碳体(C) 4 |3 C* [5 @' R" X6 \% b' b 1、组织: 铁和碳的化合物(Fe3C) 4 g$ \, B: a! O; M1 p& z( Z% P2、特性: ! T7 i% `, ~0 v- ^5 Z3 ^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 以渗碳体或其他碳化物形式出现。 " s% b% Q b: n1 h- b( p 珠光体(P) ' A; m2 A! I! P2 ?! J7 ? / u7 @2 V5 J9 E4 J1、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: + ]- M+ z( Z# I$ b" ~' j' F0 Q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。 $ j, F+ M' S, v2 N3 \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。 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。 7 Z/ l( P9 @0 t3 Y 7 v7 e0 k( `4 ?' y莱氏体(L) 2 J7 K3 f5 B5 x# Y J' a. l1、组织: 奥氏体与渗碳体的共晶混合物 6 Z) N+ {' }* t- y2、特性: 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。 + H' F6 y8 b6 U6 u当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体。 . u) u2 [& c% `6 f4 f C Y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)。 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。 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。 * s6 m- U$ B7 U, F+ i. m2 o % ^; [, r. o* n0 @ / n3 a: a6 R- ` ~. U- o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 4 ~4 T3 g7 l. ?8 ?2、特性: 淬火后获得的不稳定组织。 , r, l# }( [* P2 j+ [3 h \7 N$ V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。 ) D: G1 q. p( e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。 , _$ |' v; `7 [& p$ H1 N; M 回火马氏体(S) " H7 M: L' K( S" d8 v5 Q# `1、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: 8 d* M, c9 p9 v% q% k淬火钢重新加热到150-250℃回火获得的组织。 # b% E% M* R$ m5 @9 p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。 . w3 g- }, ?- g2 U 2 ~/ m) y2 h5 U0 L, @- i# c 索氏体(S) , q1 @6 j7 f* S$ E3 A, j7 V 3 r/ X( K9 H2 k& Z# W! o/ S' x1、组织: 铁索体和较细的粒状渗碳体组成的组织 + Y( t2 C: X6 H2、特性: 淬火钢重新加热到500-680℃回火后获得的组织。 . N0 V1 i8 v% ~& ?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。 , Q6 ^& V' Y% ~6 `/ T! I 屈氏体 屈氏体(T)组织或特性 0 ~) P% i# e( o2 Y# X* r1、组织: 铁索体和更细的粒状渗碳体组成的组织 2、特性: # T- z: A& ~& X$ }淬火钢重新加热到350-450℃回火后获得的组织。 ) p2 o/ n# `. T( d: [* C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。 / p) Z1 u+ e; D$ u K3 b 下贝氏体(B) 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。 2、特性: 过冷奥氏体在400-240℃等温度转变后的产物。 - a7 d- Y( [, 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。 # _% u( o/ e) ]6 X" e9 b$ t 8 D" h$ o v) O# R, F% t, M# ?' ^低碳马氏体 f! D. l* |7 w3 R) Y; G7 W) a# J 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。 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。 保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。 * M0 U% i; Y d. H" H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 " I. ~3 B* f) j" HA 纯铁的凝固点 E 碳在γ-Fe中的最大溶解度 ! q# a) D7 m* Z8 l, E$ @G γ-Fe→α-Fe转变点 , o; Y: S* K! x, a9 jC 共晶点 $ z& s+ n G+ h! U8 P2 h& JS 共折点 ABCD 液相线.液体开始结晶 U$ v* x9 X+ \) R6 j+ jAHJECF 固相线,液体终止结晶 6 r( C- v7 U+ n, e) l6 DES Acm线,渗碳体开始从奥氏体中析出 + e7 k# D( A! X+ s( vECF 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, 3 v5 I! C$ ~3 n/ v; g! F$ L 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 3 O' F0 U9 p1 [9 S/ i* N注:1.As线在加热时称为Ac3线,冷却时称Ar3线; * A% E4 u O* H" r' E Y9 p9 V+ |9 z2.A1线在加热时称为Ac1线,冷却时称Ar1线 # A' x. ^, s g; W9 N+ j* w 室温下铁-碳合金的平衡组织 1 A6 F5 g0 U4 V8 a- w3 P. M, L名称 含碳晶,% 平衡组织 亚共析钢 0.02-0.8 铁素体＋珠光体 . S3 G1 ?- o* F R% W0 p# h共析钢 0.8 珠光体 过共析钢 0.8-2.06 珠光体＋二次渗碳体 3 Q3 {) | i' @* n7 G1 P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 n3 [* e3 [3 }共晶白口铁 4.3 共晶体(珠光体＋渗碳体) % \3 x/ x+ |- Y1 b- Y5 g过共晶白口铁 ＞4.3-6.67 板状一次渗碳体＋共晶体