热处理与金相知识

磨界之神

热处理与金相知识 * N U8 f7 ^2 {6 P铁素体(F) 8 ^+ p2 Z2 S/ C) _/ v. S: q' ^1 k 1、组织: 碳在α铁中的固溶体 / x. A/ A/ e i: m! y/ |2、特性: # y1 a5 s+ ]2 q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。 4 I# | j& b: U 奥氏体 1、组织: 碳在γ铁中的固溶体 ! X0 |7 Q% }; t0 ~: [" E2、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。 * U* a& ? J* W. ~ 0 ]( R2 F9 g" g# i, k" V渗碳体(C) 1、组织: 铁和碳的化合物(Fe3C) 2、特性: - b* Q- q, c. d J6 C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。 + v, M8 }1 {' A$ M' d" i珠光体(P) 5 f+ ^) w6 M: O% h/ S5 Z+ ]* y 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 g6 e" i% ?: S% b7 |7 h2、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。 ) F* t) t9 X) X8 n, A6 X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。 0 U* z9 Y3 l# { V* W; r; t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。 3 T5 j7 c# O0 t8 Z S 莱氏体(L) 6 }7 \" [* U$ ~! ] 1、组织: 奥氏体与渗碳体的共晶混合物 2、特性: 7 U: t3 v* D, ]9 ]) [. k" k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。 & c4 Y1 U& r8 w; A+ V5 r( _% L- k5 ~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)。 $ y2 X6 @7 H. K- N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。 0 E4 o9 E- a1 P: Y G; u/ h3 x3 r) m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。 9 w9 U/ Z& g- {7 _这类钢一般有较大有耐磨性和较好的切削性。 3 V* B6 p; @. c+ G: n+ e) F& Y2 K 淬火与马氏体 0 U1 f' g1 I4 Y 1、组织: 碳在α-Fe中的过饱和固溶体,显微组织呈针叶状 ( t) }% W; p" P$ J8 x2、特性: " ^1 m, G3 ?& m淬火后获得的不稳定组织。 5 A) I. a8 [7 g$ O! j7 R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。 & i- [; R; J$ g$ Q- T7 Z+ T$ }回火马氏体(S) 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。 % m$ }9 X; G4 u+ D9 P7 ^2、特性: ( V) j, L. P$ p `5 U: s9 u/ p淬火钢重新加热到150-250℃回火获得的组织。 & R; f, \# Z0 h/ f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。 : v, A4 w1 L1 ]9 t7 C6 t! j8 Q8 { - Q Y3 q$ |# M0 H' f4 A索氏体(S) 3 U% Z' c( x" \) G# 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。 0 ^3 C/ V: [7 G s. T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。 屈氏体 ; c) q3 ~& ]" ?" a9 H 屈氏体(T)组织或特性 ( N& l8 ?- @, K) o' E* l6 ]1、组织: 铁索体和更细的粒状渗碳体组成的组织 2 p l* f$ ^0 A' O5 T4 E- i; G2、特性: 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。 * T& _ D# Z5 \4 S4 t% o6 ?- \ 下贝氏体(B) 7 D' X$ G1 m) y3 \' K1、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: T/ F, g- j) d7 M3 Q* Y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。 ' Z+ C* g! K# w, E: i% x2 Y 低碳马氏体 ( k- y5 B+ L4 z. L- x 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 w' k1 B* z$ }- P保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。 2 k; o* M; H" U3 a( Y * e( ]( [! q/ R/ f : e1 m A8 g5 W9 @铁-碳合金平衡图中特性点与线(搂冷却叙述,加热为可逆的) $ H9 u; `/ m+ u b符号 说明 5 {( j. S4 ~, B8 \ |, v lA 纯铁的凝固点 Y! [% F* x- P0 f* ]6 y# ^E 碳在γ-Fe中的最大溶解度 G γ-Fe→α-Fe转变点 " ^) ?. }& \: A4 QC 共晶点 ' w+ W8 h5 d3 |S 共折点 ABCD 液相线.液体开始结晶 AHJECF 固相线,液体终止结晶 % k6 X/ p# F' A1 }, b7 uES Acm线,渗碳体开始从奥氏体中析出 / m% x' E9 X/ NECF 共晶线,开始从液体结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物 # ]" ~( N/ z( C# Q$ UGS As线,自奥氏体开始析出铁素体, ' x! r0 I$ E3 ?% o1 G 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 ! \$ U" O- i( c1 U" X$ A4 p' E渗碳体的共析混合物 / C: f. z! w' d$ J. G, C1 q注:1.As线在加热时称为Ac3线,冷却时称Ar3线; ) `6 q1 F$ D5 {8 k }2.A1线在加热时称为Ac1线,冷却时称Ar1线 室温下铁-碳合金的平衡组织 & w7 F: y- Z- o2 |$ s& x% Q名称 含碳晶,% 平衡组织 ) H; l g& v* }4 X+ I亚共析钢 0.02-0.8 铁素体＋珠光体 共析钢 0.8 珠光体 过共析钢 0.8-2.06 珠光体＋二次渗碳体 " i" E5 Q6 ^& ]$ I+ C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) 过共晶白口铁 ＞4.3-6.67 板状一次渗碳体＋共晶体