热处理与金相知识

磨界之神

热处理与金相知识 J4 S' G P! ], X. b! ^铁素体(F) 1、组织: 碳在α铁中的固溶体 _# h) R7 l( q2 K3 n$ G2、特性: 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。 , f, L' D! A* e5 s 奥氏体 8 I' D0 y/ s1 \3 D. m# v% o ' a* ^# u9 V6 Q3 o8 R0 k1、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。 : X9 n. X# m. C1 [1 J 渗碳体(C) , X2 m% X6 E* e( o8 S9 F 1、组织: 铁和碳的化合物(Fe3C) 2、特性: ) [' T, X6 Z j# D. ~9 B呈复杂的八面体晶格。 + c) p3 f% t* t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。 , L/ ]7 x$ y& K3 [ h1 |% ? 5 T1 O/ K m% P( Z珠光体(P) 5 r! J7 D O( ~+ F, N 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。 7 O2 e+ `* \* ^# E$ ?+ Y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。 ! ?5 ?" D, ^' N6 J" X0 ^2 H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 r7 S: P8 D* A) P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。 / B9 C" ~/ q9 Y/ i6 j 莱氏体(L) 1、组织: 奥氏体与渗碳体的共晶混合物 2、特性: & e8 o. y z6 d0 a5 c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。 + U& {6 F( g1 w当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体。 ; ^) D, ]7 I7 p- T; Q$ j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)。 , {9 U! j& y7 ?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。 # `: t: \& N" L/ i( M! b$ h" x2 h2 S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。 r6 z' L& C( D# n/ g$ ~7 } 6 s3 Q2 N, g& D% S9 B( H/ r3 W淬火与马氏体 F6 |0 L* ?9 a8 x! s3 C0 r1、组织: 碳在α-Fe中的过饱和固溶体,显微组织呈针叶状 2、特性: 淬火后获得的不稳定组织。 0 |8 y) C7 x) a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。 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。 N, ]* b# G3 a# ?; k 4 k; K+ y; b& E T; i回火马氏体(S) ( D; m- e, x, f' I* w# {, [ ; }. v# @0 ]6 S: [+ u/ u1、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: / [" O1 [9 e. D- @3 `+ o6 C淬火钢重新加热到150-250℃回火获得的组织。 ' c1 k% f. G. R8 x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。 6 g/ B& D- c# X k 3 N5 X P$ X: @0 u. g 索氏体(S) 1、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。 . E- n! d" h3 R$ E. q0 W( s$ 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。 r/ Q0 |# V" s- n2 J. G 6 V% s' Y# o7 L" U 屈氏体 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 ' S' L1 L* l; @8 _2、特性: - q/ `, h {; U, i& P+ N淬火钢重新加热到350-450℃回火后获得的组织。 1 O" l; U8 \4 F7 W8 S o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。 , G1 U2 d" N2 j; |5 B7 ]; K屈氏体有的叫二次屈氏体或回火屈氏体。 : K* d+ g; |( I . o- d9 I0 K% K 下贝氏体(B) 1、组织: 7 }: ?5 K' K3 b8 N8 t6 P0 ?2 \# f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。 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。 ' q( L& A# k8 f) ?& Y& \1 i5 M - u1 c+ @' L8 _$ O! H0 J! f 低碳马氏体 % n H% ]3 P" { B: c( u1 g V: j+ y 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。 9 x/ R7 _; B0 g保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。 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 3 h6 W* R+ \* Z) u- sA 纯铁的凝固点 6 ]" z8 E' n' G) W% L& CE 碳在γ-Fe中的最大溶解度 G γ-Fe→α-Fe转变点 C 共晶点 ( G& Y/ P8 t# n! H* v: O9 sS 共折点 ! H' V3 q3 h/ I4 PABCD 液相线.液体开始结晶 AHJECF 固相线,液体终止结晶 ( h) M v, ~0 A1 g5 GES Acm线,渗碳体开始从奥氏体中析出 ECF 共晶线,开始从液体结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物 # Z3 s4 \: ]3 M% s& R" J& J1 t" ]3 wGS As线,自奥氏体开始析出铁素体, / a( A; M5 j1 R/ g 即γ-Fe→α-Fe的开始线 h, r9 K7 J! l9 t& ^& aPSK 共析线或称A1线,自奥氏体开始析出铁素体和 ! O: r0 I! d: i5 T+ ^5 x渗碳体的共析混合物 注:1.As线在加热时称为Ac3线,冷却时称Ar3线; 8 z; o: h- R1 J- x5 S1 ]/ ~4 `3 I2.A1线在加热时称为Ac1线,冷却时称Ar1线 % _, ]3 O) g7 a5 W) V. p6 I5 j室温下铁-碳合金的平衡组织 2 E; d( ?; b! i% \名称 含碳晶,% 平衡组织 - d- S" [1 K+ Z" O; G亚共析钢 0.02-0.8 铁素体＋珠光体 ! p! P; {1 A# C共析钢 0.8 珠光体 # Q8 Q9 }2 u5 \' Q3 b* a* O过共析钢 0.8-2.06 珠光体＋二次渗碳体 亚共晶的口铁 2.06-4.3 树状珠光体＋二次渗透体＋共晶体 共晶白口铁 4.3 共晶体(珠光体＋渗碳体) 3 @9 j7 U/ _0 R过共晶白口铁 ＞4.3-6.67 板状一次渗碳体＋共晶体