2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、1,鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變,3.2.2 共析鋼CCT圖與TTT圖的區(qū)別,比較,CCT圖位于TTT圖右下方,共析鋼CCT圖與TTT圖比較,區(qū)別,過冷奧氏體,連續(xù)冷卻貝氏體轉(zhuǎn)變被抑制,等溫冷卻為單一的組織,連續(xù)冷卻可能為幾種組織的混合,2,鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變,臨界冷卻速度,VC 共析鋼過冷A全部獲得馬氏體的最小冷卻速度——上臨界冷卻速度,V’C 共析鋼過冷A全部獲得珠光體的最大冷卻速度——下臨界冷卻速度,,MS,A,共析鋼過冷A連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)

2、變的C曲線圖,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,M+A’,,,時間/s,M,,,,3,鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變,亞共析鋼,V1 F+P,,MS,A,共析鋼過冷A連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的C曲線圖,M+A’,,,時間/s,M,,,,VC,,V2 F+T+M,V3 M,4,,共析成分的奧氏體在A1~550℃溫度范圍內(nèi)停留時,將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。,3.3.1 珠光體的組織形態(tài),3.3 珠光體轉(zhuǎn)變,鐵素體和滲碳體兩相組成的機械混合物—珠光體,兩種形態(tài):片狀珠光體和球狀(粒狀

3、)珠光體,片狀珠光體,球狀(粒狀)珠光體,5,,珠光體晶團(珠光體領域),片層狀的珠光體,按片間距的大小可將其分為三類:,珠光體轉(zhuǎn)變,由片層相間的鐵素體片和滲碳體片組成,片層間距與形成溫度決定,珠光體片層間距,A1~650℃間形成的片層較粗的珠光體,稱為珠光體 (P),650~600℃間形成的片層較細的珠光體,稱為索氏體(S),600~550℃間形成的片層極細的珠光體,稱為托氏體(屈氏體)(T),6,Photomicrographs o

4、f (a) coarse pearlite and (b) fine pearlite. 3000X.,7,,粒狀的珠光體,珠光體轉(zhuǎn)變,強度、硬度增加塑性、韌性增加,與珠光體片層間距和珠光體晶團大小有關,與片狀珠光體比較,粒狀珠光體強度硬度較低、塑性韌性較好,珠光體(P) 索氏體(S) 屈氏體(T),,< HRC25 HRC25~35HRC35~40,鐵素體的基體上分布著顆粒狀(球狀)的滲碳體,性能取決于與滲碳體顆粒的大

5、小、形態(tài)及分布,3.3.2 珠光體的機械性能,8,,一般由奧氏體分解形成,片狀的珠光體,珠光體轉(zhuǎn)變,3.3.3 珠光體的形成過程,成分均勻的奧氏體,9,,珠光體轉(zhuǎn)變,粒狀的珠光體,球化機理,膠態(tài)平衡理論:第二相顆粒的溶解度與曲率半徑有關. 曲率半徑越小(尖角)處固溶體的濃度高,,片狀滲碳體的破斷、球化,10,,珠光體轉(zhuǎn)變,粒狀的珠光體形成情況,奧氏體分解形成,由鋼淬火、回火形成,由鋼球化退火形成,45鋼調(diào)質(zhì)處理得到的球狀珠光體

6、,高碳鋼球化退火處理得到的球狀珠光體,有未溶解的碳化物,奧氏體成分不均勻,11,3.4.1 馬氏體的定義,3.4 馬氏體轉(zhuǎn)變,馬氏體是碳在α—Fe中的過飽和固溶體,馬氏體轉(zhuǎn)變是典型的無擴散性相變,c/a—馬氏體的正方度,3.4.2 馬氏體的晶體結構,wc(%)增加, 馬氏體的正方度(c/a)呈線性增加,體心正方結構,12,? Fine Pearlite vs Martensite:,? Hardness: fine pearli

7、te << martensite.,Mechanical Properties of Fe-C Systems,13,板條馬氏體,鋼中馬氏體有兩種基本形態(tài):板條馬氏體和片狀馬氏體,板條馬氏體,3.4.3 馬氏體組織形態(tài),馬氏體轉(zhuǎn)變,wc在0.25%以下時,基本上形成板條狀馬氏體(低碳馬氏體),14,相互平行的板條構成板條束,一個奧氏體晶粒有幾個(3~5個)板條束,馬氏體轉(zhuǎn)變,空間形態(tài)為扁條狀,每個板條為一個單晶,板條間有薄

8、層殘余奧氏體,板條馬氏體內(nèi)有高密度的位錯纏結的亞結構,又稱為位錯馬氏體,位錯馬氏體,15,片狀馬氏體,片狀馬氏體,當wc >1.0%時,奧氏體幾乎只形成片狀馬氏體(針狀馬氏體),馬氏體轉(zhuǎn)變,空間形態(tài)為雙透鏡狀,光鏡下為竹葉狀或針狀,16,馬氏體轉(zhuǎn)變,片狀馬氏體內(nèi)部的亞結構主要是孿晶(孿晶馬氏體),片馬氏體中的孿晶,含碳量很高的片狀馬氏體可看到中脊面,中脊面是高密度的孿晶,片馬氏體中的中脊,17,,wc在0.25%~1.0%之間的奧

9、氏體則形成上述兩種馬氏體的混合組織,45鋼混合狀馬氏體,混合狀的馬氏體,影響馬氏體形態(tài)的因素,馬氏體形態(tài),>200℃,板條馬氏體,<200℃,片狀馬氏體,馬氏體轉(zhuǎn)變,含碳量越高,條狀馬氏體量越少而片狀馬氏體量越多,18,3.4.4 馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點,⑴ 過冷度極大,切變性,Ms——奧氏體和馬氏體兩相自由能差達到相變所需要的最小驅(qū)動力值時的溫度,即開始發(fā)生馬氏體相變的溫度,(2)無擴散性,馬氏體轉(zhuǎn)變,除了表面能外,彈性應變

10、能極大,轉(zhuǎn)變溫度低,馬氏體的形成無需擴散,轉(zhuǎn)變前后沒有化學成分的改變,馬氏體可在很低的溫度下以高速形成。,轉(zhuǎn)變以切變的方式完成晶格重構,表面浮凸,表面浮凸,19,,(3) 共格關系和慣習現(xiàn)象,馬氏體轉(zhuǎn)變,共格關系,慣習現(xiàn)象,K-S關系{110}M// {111}γ [111]M //[110]γ,西山關系(N關系){110}M// {111}γ [111]M //[211]γ,慣習面{111}γ [

11、225]γ [259]γ,G-T關系,γ,20,(5) 轉(zhuǎn)變不完全 有殘余(留)奧氏體,馬氏體轉(zhuǎn)變,奧氏體的穩(wěn)定化,奧氏體的機械穩(wěn)定化,奧氏體的熱穩(wěn)定化,在奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的過程中,種種原因引起奧氏體的結構、狀態(tài)、化學成分發(fā)生變化使奧氏體的穩(wěn)定性增加,(6) 馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性馬氏體加熱時,進行無擴散的逆轉(zhuǎn)變,(4) 馬氏體轉(zhuǎn)變是降溫形成,馬氏體轉(zhuǎn)變是在Ms~Mf的溫度范圍內(nèi)進行的,其轉(zhuǎn)變量隨溫度的下降而增

12、加,一旦溫度停止下降,轉(zhuǎn)變立即中止。,21,3.4.5 馬氏體的力學性能,馬氏體轉(zhuǎn)變,馬氏體的硬度和強度,馬氏體的塑性和韌性主要取決于它的亞結構,馬氏體的高硬度和高強度來源于固溶強化、時效強化、相變強化,馬氏體的強度主要與原奧氏體晶粒大小、馬氏體板條束的大小有關,馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量,通常情況是隨含碳量的增加而升高。,馬氏體的塑性和韌性,板條(位錯)型馬氏體比片狀(孿晶)型馬氏體的韌性好得多,22,貝氏體轉(zhuǎn)變是過冷奧氏體

13、在“鼻溫” 至Ms點范圍內(nèi)進行的轉(zhuǎn)變,又稱為中溫轉(zhuǎn)變。,上貝氏體,3.5 貝氏體轉(zhuǎn)變,貝氏體是碳化物(滲碳體)分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物。,3.5.1 貝氏體組織形態(tài),共析鋼上貝氏體大約在550℃(“鼻溫” )至350℃之間形成,光學顯微鏡觀察,典型上貝氏體組織形態(tài)呈羽毛狀,23,共析鋼下貝氏體大約在350℃至Ms之間形成,貝氏體轉(zhuǎn)變,下貝氏體,光學顯微鏡觀察,下貝氏體呈黑色針狀或竹葉狀。針與針之間呈一定的角度,下貝氏體

14、中的碳化物呈粒狀或短條狀彌散分布,與鐵素體長軸呈55~600,金相,TEM,24,貝氏體轉(zhuǎn)變,3.5.2 貝氏體的轉(zhuǎn)變特點,切變性,(1)半擴散性,碳在奧氏體中發(fā)生預擴散,重新分布,轉(zhuǎn)變以切變的方式完成晶格重構,貝氏體中的鐵素體以切變形式形成,(2) 共格關系和慣習現(xiàn)象,共格關系,慣習現(xiàn)象,慣習面{111}γ [225]γ,25,(3) 熱力學特點,Bs——開始發(fā)生貝氏體相變的溫度,除了表面能外,彈性應變能很大,(4)

15、 動力學特點,轉(zhuǎn)變?yōu)樾魏撕烷L大過程,轉(zhuǎn)變需要孕育期,轉(zhuǎn)變機理,貝氏體轉(zhuǎn)變,上貝氏體形成過程,26,轉(zhuǎn)變機理,貝氏體轉(zhuǎn)變,下貝氏體形成過程,,貝氏體的力學性能由組織形態(tài)決定,3.5.3 貝氏體的力學性能,上貝氏體的強度和韌性均差,下貝氏體不僅強度高,而且韌性也好,表現(xiàn)為具有較好的綜合力學性能,是一種很有應用價值的組織。,27,貝氏體轉(zhuǎn)變,總結,P,S,T,B上,B下,共析鋼過冷A等溫轉(zhuǎn)變的C曲線,<HRC15,HRC15~2

16、5,HRC25~35,HRC45~55,HRC45~65,28,The complete TTT diagram for an iron-carbon alloy of eutectoid composition,A: austeniteB: bainiteM: martensiteP: pearlite,29,3.6.1 回火的定義,3.6 鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變,馬氏體分解(80~350℃),淬火鋼加熱到A1以下溫度—— 保

17、溫—— 冷卻的熱處理工藝,3.6.2 回火時的組織轉(zhuǎn)變,馬氏體開始發(fā)生分解,從過飽和α固溶體中析出彌散的ε碳化物,碳的偏聚(~100℃),過飽和的α固溶體和彌散分布的ε碳化物組成的復相組織,稱為回火馬氏體,30,殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變(200~300℃),碳化物的轉(zhuǎn)變(250~400℃),鋼中的殘余奧氏體將會發(fā)生分解,產(chǎn)物是過飽和的α固溶體和ε碳化物組成的復相組織,相當于回火馬氏體或下貝氏體。,ε碳化物將自發(fā)地向穩(wěn)定相滲碳體轉(zhuǎn)變,400℃時

18、,馬氏體完全分解α固溶體,ε碳化物 ? χ碳化物 ? 滲碳體,針狀的α固溶體和細小顆粒狀的滲碳體組成的組織稱為回火托(屈)氏體,回火托(屈)氏體,鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變,α固溶體保留了原馬氏體形態(tài),31,α相的再結晶,滲碳體的聚集長大和α相的再結晶(400℃以上),滲碳體明顯聚集長大,3.6.3 回火時的力學性能,由保留了原馬氏體形態(tài)α相 ? 等軸的α相,強度和硬度,塑性和韌性,鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變,回火索氏體,32,3.6.4 回

19、火脆性,有些鋼在250~400℃和450~650℃的范圍內(nèi)回火時,其沖擊韌性比在較低溫度回火時還顯著下降,這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。,防止低溫回火脆性,通常的辦法是避免在脆化溫度范圍內(nèi)回火。,鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變,在250~400℃回火時出現(xiàn)的脆性稱為低溫回火脆性;第一類回火脆性;不可逆的回火脆性,而在450~650℃溫度范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)的脆性稱為高溫回火脆性;第二類回火脆性;可逆的回火脆性。,防止高溫回火脆性的方法:,加熱后快冷,加M

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