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1)加熱溫度和保溫時間——加熱溫度越高,晶粒長大越快,奧氏體越粗大;保溫時間延長,晶粒不斷長大,但長大速度越來越慢。2)加熱速度——加熱速度越大,形核率越高,因而奧氏體的起始晶粒越小,而且晶粒來不及長大。3)碳及合金元素4)鋼的原始組織 [3]冷卻轉變
過冷奧氏體——在共析溫度(A1)以下存在的不穩定狀態的奧氏體,以符號A冷表示。隨著過冷度的不同,過冷奧氏體將發生三種類型轉變:1)珠光體型轉變;2)貝氏體型轉變;3)馬氏體型轉變。
珠光體型轉變(高溫轉變)(一)珠光體組織形態及性能☆過冷奧氏體在A1~ 550℃溫度范圍內將轉變成珠光體類型組織。該組織為鐵素體與滲碳體層片相間的機械混合物。這類組織可細分為:見圖表所示:(二)珠光體轉變過程:如圖所示:典型的擴散相變:1)碳原子和鐵原子遷移;2)晶格重構。
鋼材中除主要化學成分Fe鐵以外,還含有少量的碳(C)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、硫(S)、氧(0)、氮(N)、鈦(Ti)、釩(V)等元素,這些元素雖含量很少,但對鋼材性能的影響很大。碳是決定鋼材性能的重要元素,它影響到鋼材的強度、塑性、韌性等機械力學性能。當鋼中含碳量在0.8%以下時,隨著含碳量的增加,鋼的強度和硬度提高,塑性和韌性下降;但當含碳量大于1.0%時,隨含碳量增加,鋼的強度反而下降。一般工程用碳素鋼均為低碳鋼,即含碳小于0.25%,工程用低合金鋼含碳小于0.52%。鋼中有益元素有錳、硅、釩、鈦等,控制摻入量可冶煉成低合金鋼。鋼中主要的有害元素有硫、磷及氧,要特別注意控制其含量。磷是鋼中很有害的元素之一,主要溶于鐵素體起強化作用。磷含量增加,鋼材的強度、硬度提高,塑性和韌性顯著下降。特別是溫度愈低,對塑性和韌性的影響愈大,從而顯著加大鋼材的冷脆性。磷也使鋼材可焊性顯著降低,但磷可提高鋼的耐磨性和耐蝕性。硫也是很有害的元素,呈非金屬硫化物夾雜物存在于鋼中,降低鋼材的各種機械性能。由于硫化物熔點低,使鋼材在熱加工過程中造成晶粒的分離,引起鋼材斷裂,形成熱脆現象稱為熱脆性。硫使鋼的可焊性、沖擊韌性、耐疲勞性和抗腐蝕性等均降低。氧是鋼中有害元素,主要存在于非金屬夾雜物中,少量熔于鐵素體內。非金屬夾雜物降低鋼的機械性能,特別是韌性。氧有促進時效傾向的作用。氧化物所造成的低熔點亦使鋼的可焊性變差。
晶體生長方式,即凝固前沿推進的方式取決于凝固前沿組成過冷的大小。當組成過冷從無到有、由小變大時,凝固前沿將由平滑無組織狀態演變為胞狀直至樹枝狀、內生生長。對于鋼錠的實際凝固條件下,在大部分凝固期間,凝固前沿是以樹枝狀或內生狀態生長,終得到樹枝狀晶的晶體結構。晶體總是以原子排列緊密的面與液相接觸,以使表面能小。對面心立方晶格的γ一Fe來說,密排面為{111}面,所以開始析出的晶體呈八面體外形。隨著結晶的進行,由于選分結晶在凝固前沿形成溶質富集層,這時晶體便從表面溶質濃度富集較少的部位—八面體的頂端沿[111]方向凸出生長,形成樹枝晶的一次軸(主干)。接著,一次軸沿八面體的棱邊——溶質濃度次低處優先長粗。當一次軸表面處組成過冷進一步增加時,又會在一次軸晶體缺陷處形成與一次軸相垂直的二次枝晶——二次軸。隨后還可能形成三次枝晶、四次枝晶等,每個晶干不斷長粗和長出更高次枝晶,直至彼此相遇。后充滿整個樹枝晶各枝干間,形成一個晶粒。根據生長方式的不同,可得到3種不同形狀的樹枝晶:(1)柱狀晶。只有一個方向上的一次軸得到突出發展的樹枝狀晶。該一次軸稱為主軸。當組成過冷小時,枝晶狀長大所得到的柱狀晶,二次枝晶不發達,類似于棒狀晶。隨著組成過冷的增加,柱狀晶的高次枝晶逐步得到發展。(2)等軸晶。各方向都得到較均勻發展的樹枝狀晶。只有內生生長時才形成等軸晶。(3)粒狀晶。枝晶不發達的樹枝狀晶,也稱球雛晶。只有在散熱強度極小時,如鋼錠和鑄件的熱中心處才可見到粒狀品。
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