鋼中的相變復(fù)習(xí)課程.ppt

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1、鋼中的相變§3.1合金元素對(duì)相變基本因素的影響影響自由能影響擴(kuò)散影響活度一、合金元素對(duì)新相（α）、母相（γ）自由能的影響ΔFv：自由能差（奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變），表示相變驅(qū)動(dòng)力，差愈小，臨界晶核愈難形成，γ相愈穩(wěn)定。1、降低ΔFv：C、Mn、Cr、Ni2、提高ΔFv：Al、Co3、影響不大：Mo、W相變基本因素包括：熱力學(xué)——可能性動(dòng)力學(xué)——速度或快慢（即擴(kuò)散）鋼中擴(kuò)散包括：①、碳在奧氏體和鐵素體中的擴(kuò)散能力②、合金元素在奧氏體和鐵素體中的擴(kuò)散能力③、合金元素對(duì)Fe、C擴(kuò)散的影響二、合金鋼中的擴(kuò)散和碳在鐵中的活度1、鋼中元素

2、擴(kuò)散的一般規(guī)律置換式原子擴(kuò)散比間隙原子慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)在特定溫度下，所有原子在鐵素體中的擴(kuò)散速度都比在奧氏體中的快；在所有情況下，對(duì)每一種元素，在α－Fe中擴(kuò)散激活能必低于在γ－Fe中的激活能（擴(kuò)散能力與激活能呈負(fù)冪指關(guān)系，即激活能越大，擴(kuò)散能力越差）2、元素對(duì)碳在奧氏體中擴(kuò)散能力的影響碳化物形成元素:W、Mo、Cr、Mn提高C擴(kuò)散結(jié)合能，降低擴(kuò)散系數(shù)，使碳原子不容易擴(kuò)散；非碳化物形成元素:Ni、Co、Cu、Al降低C擴(kuò)散結(jié)合能，提高擴(kuò)散系數(shù)，使碳原子容易擴(kuò)散。特殊元素Si:是非碳化物元素，提高碳的活度，但在奧氏體中劇烈地降低

3、鐵原子的活動(dòng)性，增加鐵在固溶體中的結(jié)合力，阻礙碳原子的擴(kuò)散。（1）Cr、Mn、Mo、Ti、Nb等阻礙Fe在奧氏體中的自擴(kuò)散。這些元素與鐵形成固溶體，降低鐵原子的活度，使鐵原子間結(jié)合力增加。（2）碳對(duì)Fe在奧氏體中自擴(kuò)散的影響:存在碳，削弱鐵原子間結(jié)合力，促進(jìn)鐵原子擴(kuò)散。3、合金元素對(duì)鐵在奧氏體中的自擴(kuò)散影響4、碳在鐵中的活度定義：碳在鐵固溶體中的活動(dòng)性，可以衡量C在固溶體中的擴(kuò)散能力、溶解能力和析出能力ai=riNi（ai：活度；ri：組元的活度系數(shù)；Ni：碳在鐵中的百分比濃度）相對(duì)活度系數(shù)：碳在合金與非合金鐵中活度系數(shù)的

4、比值即fc=aiM/ai=riM/ri※表征合金元素在鐵碳合金中對(duì)碳活度的影響非碳化物形成元素使fc>1，提高其活動(dòng)性，增加碳在基體中的活度，使C從固溶體中析出的傾向增加。碳化物形成元素使fc<1，降低其活動(dòng)性，降低碳在基體中的活度，使C難于從固溶體中析出。鋼加熱過(guò)程中相變是什么？涉及哪些具體轉(zhuǎn)變？§3.2合金元素對(duì)鋼加熱轉(zhuǎn)變的影響奧氏體形成過(guò)程奧氏體的形成奧氏體的長(zhǎng)大滲碳體的溶解鋼加熱奧氏體化時(shí)有兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的相變機(jī)制：晶體學(xué)有序機(jī)制和無(wú)序機(jī)制。無(wú)序機(jī)制形成奧氏體時(shí)，α→γ轉(zhuǎn)變伴隨著重結(jié)晶，即γ新晶粒的形成對(duì)原始α相來(lái)說(shuō)

5、，改變了大小和方向；有序機(jī)制：不伴隨重結(jié)晶，以相變切變的方式進(jìn)行，γ晶粒保持原來(lái)α相晶粒的形狀和大小一、合金元素對(duì)奧氏體形成的相變機(jī)制的影響決定晶體相變轉(zhuǎn)變機(jī)制的主要因素是：原始組織的類(lèi)型以及他們之間精確的晶體學(xué)有序性。原始無(wú)序的組織只能以無(wú)序轉(zhuǎn)變機(jī)制進(jìn)行相變；原始有序組織（馬氏體、貝氏體和魏氏組織鐵素體）有兩種轉(zhuǎn)變機(jī)制：有序轉(zhuǎn)變機(jī)制和無(wú)序轉(zhuǎn)變機(jī)制。到底以那種相變機(jī)制進(jìn)行轉(zhuǎn)變，取決于合金化程度和加熱速度。合金化程度越高，加熱速度越快，越易出現(xiàn)有序轉(zhuǎn)變或組織遺傳。見(jiàn)圖3－6消除組織遺傳的方法：最終的快速加熱淬火之前進(jìn)行回火處

6、理。組織遺傳：對(duì)粗晶有序組織加熱高于AC3，可能導(dǎo)致形成的奧氏體晶粒與鋼的原始晶粒具有相同的形狀、大小和取向合金化與加熱速度對(duì)出現(xiàn)組織遺傳的影響如下：二、合金元素對(duì)A形成速度的影響合金元素的加入，改變了鋼A形成溫度A1，A3和Acm及相變點(diǎn)的位置，從而影響了A形成速度；A的形成速度取決于奧氏體的形核和長(zhǎng)大，這都和C的擴(kuò)散有關(guān)，合金元素的加入改變了碳的擴(kuò)散速度，所以影響了A的形成速度.(1)Co,Ni提高C的擴(kuò)散，增大A形成速度；(2)Si,Al,Mn影響不大；(3)碳化物形成元素Cr，Mo，W，Ti，V等阻礙碳的擴(kuò)散，阻礙

7、A形成三、合金元素對(duì)碳化物溶解的影響1、與碳鋼相比，合金鋼中碳化物溶解的特點(diǎn)：1）奧氏體化時(shí)間：合金元素?cái)U(kuò)散速度較C的擴(kuò)散速度慢的多，只是碳擴(kuò)散的千分之幾或萬(wàn)分之幾。合金鋼中，當(dāng)F全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳后，還有相當(dāng)一部分碳化物被保留下來(lái)，為了增強(qiáng)A的合金化程度，充分發(fā)揮合金元素的作用，應(yīng)使殘余碳化物充分溶解到A中。所以合金鋼奧氏體化時(shí)間較長(zhǎng)。這就是合金鋼在生產(chǎn)中加熱保溫時(shí)間較長(zhǎng)的原因。2）奧氏體化溫度：由于合金元素的作用造成的擴(kuò)散困難和合金碳化物的穩(wěn)定性高，要使殘余碳化物分解并溶于A中，需要提高加熱溫度。如：高速鋼的淬火溫度1250

8、~1280℃，而共析溫度只有820℃，就是希望碳化物充分溶解。2、碳化物（氮化物）的溶解規(guī)律①隨溫度的上升，碳化物、氮化物的溶解度上升；②最穩(wěn)定的碳化物，溶解度最低；③Cr、Mo、V的碳化物具有最大的溶解度。是潛在的最有用的合金碳化物；④奧氏體中先溶解的較弱碳化物或氮化物形成元素將促進(jìn)強(qiáng)碳化物或氮化物的