马氏体转变(pearlite transformation）
两种马氏体比较
立体形态
亚结构
Ms(230℃)为马氏体转变开始温度
M f(-50℃)为马氏体转变终了温度
共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
第九章 钢的热处理原理
问题： 如将一根直径5mm的热轧钢试样加热到650℃，等
温15s后淬火水中，问等温转变曲线可否用来分析最 后得到的组织？
不能
原因：等温转变曲线是描述过冷奥氏体的转变的。热轧 共析钢加热到650 ℃并未发生奥氏体化。
第九章 钢的热处理原理
晶粒度 评定标准
一般生产中把奥氏体晶粒大小分为18个级别，其中1级最粗，8级最细，超过 8级以上的称为超细晶粒。
关系式
晶粒度的级别G与晶粒大小之间的关系为：
N = 2G-1
G：晶粒度级别； N： 100X时，平均晶粒数目/inch2（6.45cm2）
第九章 钢的热处理原理
例题： 晶粒度级别N可由关系式N=2G-1确定。式中n
加热与冷却速度对临界点的影响
第九章 钢的热处理原理
扩散型
固态相变 类型
非扩散型
半扩散型
第九章 钢的热处理原理
1、奥氏体的结构 奥氏体是碳溶于γ-Fe所形成的固溶体。在合金钢中，
除了碳原子外，溶于γ-Fe中的还有合金元素原子。
共析钢奥氏体的形成过程
奥氏体的形成过程
形核 长大 残余渗碳体的溶解
均匀化
等温冷却 连续冷却
过冷奥氏体
奥氏体不同冷却方式示意图 1—等温冷却 2—连续冷却
第九章 钢的热处理原理 过冷奥氏体等温转变曲线
图9.5 共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线
第九章 钢的热处理原理
过冷奥氏体等温转变曲线的分析
水平A1钢的临界点 (723℃)，
即奥氏体与珠光体的平衡温度
中间曲线 左边过冷奥氏体转变开始线， 右侧一条为过冷奥氏体转变终了线。
第九章 钢的热处理原理
奥氏体晶粒长大及控制
晶粒度
是表示晶粒大小的一种尺度。是以单位面积内 晶粒的个数或每个晶粒的平均面积与平均直径。
类别
起始晶粒度
实际晶粒度
本质晶粒度
默认
验刚的代互方指表指相法临在在接，对界某某触即温一钢一时将度条来热的钢以件说处晶加上下，理粒热奥，加大如到奥氏热小果（氏体条。9不体形3件0成特下的±刚别，长1刚0指所大）完得倾明摄成到向，氏，的，度一其晶通，般晶粒常保粒是尺采温边指寸用3界。-奥标5刚准小时实 后粒，钢测，在定氏1其体~奥4化级氏后者体的称晶实为粒本大际质小晶粗。粒晶晶大粒粒小钢度。。在5~8级者称为本质细晶
扩散的分类
有无浓 度变化
扩散方向
自扩散 ：原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散 (如纯金属或固溶体的晶粒长大-无浓度变化)
互扩散:原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散 （有浓度变化）
下坡扩散：原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散。
上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。
是否出 现新相
原子扩散：扩散过程中不出现新相。 反应扩散：由之导致形成一种新相的扩散.
第八章 扩 散 第二节 扩散定律
菲克(Fick A)第一定律 单位时间内通过垂直于扩散方向的某一单位面积截
面的扩散物质流量（扩散通量J）与浓度梯度成正比。
表达式： J=-D(dc/dx)。 （C－溶质原子浓度；D-扩散系数）
适用条件：稳态扩散 - dc/dt=0,浓度及浓度梯度不 随时间改变。
为当线放大100倍时，在每个6.45cm2面积中观 察到的晶粒数，计算当晶粒度为7级时，晶粒的 实际平均直径。
解： n=27-1=64
d平均=√645/(1002×64) =0.032(mm)
第九章 钢的热处理原理
加热温度 保温时间
晶粒度影响因素
加热速度
化学成分
原始组织
第九章 钢的热处理原理
冷却方式
凸出形核:
经验公式
再结晶温度
高纯金属：T再＝(0.25-0.35)Tm。 工业纯金属：T再＝(0.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5-0.45)Tm。 合金：T再＝(0.4-0.9)Tm。
注：再结晶退火温度一般比上述温度高100～200 ℃。
第七章、金属及合金的回复与再结晶
• 临界变形量：
达到某一数值（2～10%）时，晶粒特别粗 大，主要是G/N的比值大。（临界变形度）。
• 扩散原子能固溶； 扩散原子在基体有一定固溶度。
• 温度足够高； 温度 ,原子热振动越激烈,原子激活迁移几率越大。
• 时间足够长 扩散原子的每次随机跃迁距离只有nm级,需长时间
第八章 扩 散
第三节 影响扩散的主要因素
温度、晶体结构、成分、其他 影响程度：温度－成分－结构－其它
第八章 扩 散
金属学与热处理 复习
Metallurgy and Heat Treatment
主讲人：王淑艳 江苏科技大学材料科学与工程学院
第七章、金属及合金的回复与再结晶
典型退火的过程，随着保温时间和延长和温度升高，
可分为和晶粒长大三个阶段。
回复、再结晶的定义及性能变化及应用。
再结晶形核机制
亚晶长大形核 （变形量较大时）
第九章 钢的热处理原理
第一节 概 述
热处理及其作用
定义 最终热处理
热处理是将钢在固态下 加热到预定的温度，保温一 定的时间，然后以预定的方 式冷却到室温的一预种备热热加处工理 工艺。
热处理工艺示意图
第九章 钢的热处理原理
热处理与相图
原则上只有在加热 或冷却时发生溶解度显 著变化或者同素异构转 变的，即有固态相变的 金属或合金，才能进行 热处理。纯金属、某些 单相合金等不能进行热 处理强化的，只能采用 加工硬化的方法。
晶粒长大方式
正常长大 按加工的温度
反常长大
分类
冷加工 热加工
再结晶图： 将晶粒大小、退火温度与变形量的关系绘制成 立体图形，称为再结晶图。
第八章 扩 散
扩散机制
空位机制
固态扩散的条件 间隙机制
固态扩散需满足下列四个条件。
• 具有驱动力：化学位梯度； 此外, 温度梯度,应力梯度,表面自由能差，以及电场和磁 场的作用也可引起扩散
第九章 钢的热处理原理
珠光体转变(pearlite transformation）
共析成分的过冷奥氏体从Al以下至C曲线的“鼻尖”以上， 即Al～550℃温度范围内会发生珠光体转变，为全扩散型转
变，即铁原子和碳原子均进行扩散运动。
按形态
片状珠光体 粒状珠光体
不同
形成条件 组织
性能
第九章 钢的热处理原理