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铸铁平台改变基体组织

像是在铸铁平台这种灰铸铁生产中,等温淬火工艺主要用来获得贝氏体加残余奥氏体基体组织。其工艺是将铸铁加热到奥氏体化温度,保温后进行等温淬火。提高奥氏体化温度,会提高奥氏体含碳量,使形成上贝氏体的下限温度降低,有利于形成上贝氏体组织。增加奥氏体化保温时间,会提高奥氏体的稳定性,有利于保留一定数量的残留奥氏体,从而改善材料的韧性。等温淬火温度要根据C曲线确定。等温淬火时间过长会析出碳化物,降低材料的韧性;过短则贝氏体量不足。加入一定的合金元素,诸如Mo、CuNi可提高淬透性。
改变基体组织热处理的理论基础
1.过冷奥氏体等温转变动力学曲线(C曲线)
过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少,而比较注重转变的开始和结束时间,因此常常将这种曲线绘制成温度─时间曲线,简称C曲线
等温淬火的目的是使材料具有高强度和高硬度的同时具有较高的塑性和韧性,是目前有效发挥材料最大奥氏体的转变及其产物
如果将奥氏体化后的铸铁冷却到A1温度以下(此时的奥氏体称为过冷奥氏体),奥氏体就会发生转变。其转变可以潜力的一种热处理方法。在白口铸铁生产中,等温淬火可用于犁铧、粉碎机锤头、抛丸机叶片及衬板等铸件的热处理。其工艺是将白口铸铁在900℃奥氏体化,然后根据不同成分铸铁的过冷奥氏体等温转变曲线确定等温转变温度,在该温度下等温1~1.5小时后空冷。
2.过冷是珠光体转变、贝氏体转变、或马氏体转变。究竟发生何种转变一方面取决于各种转变生成相在不同温度下的自由能,另一方面与各种转变所要求的动力学条件有关。
对于铁碳合金,珠光体转变发生在A1以下至550℃左右。在此温度下,原子可以充分扩散,转变产物为珠光体。在一般情况下,珠光体内的铁素体和渗碳体呈片状相间分布,其片层厚度与珠光体转变温度有关。转变温度越低,所形成的珠光体分散度越高,片层间距越小,其力学性能越高。随着转变温度的降低,其转变产物依次为粗大珠光体或称珠光体,细珠光体或称索氏体,极细珠光体或称屈氏体(托氏体)。
如果奥氏体冷却到大约220~550℃进行转变,由于温度较低,原子的扩散不能充分进行,奥氏体分解为介稳定的过饱和α-Fe与碳化物(或渗碳体)的混合物。这种转变产物称为贝氏体。贝氏体分为上贝氏体和下贝氏体。在接近珠光体转变温度(550℃稍下)所形成的贝氏体称为上贝氏体,由平行的α-Fe相和其间分布的碳化物所组成。在金相显微镜下,上贝氏体呈羽毛状,因此又叫做羽毛状贝氏体。在靠近马氏体转变温度(220℃稍上)所形成的贝氏体称为下贝氏体,由针状过饱和α-Fe及其上分散的微细碳化物所组成,又叫做针状贝氏体。
如果奥氏体冷却到更低的温度进行转变,原子的扩散已无法进行,奥氏体只能以非扩散的形式转变为马氏体。奥氏体只有冷却到某一温度以下才可以发生马氏体转变,这个温度称为马氏体转变开始点,简称马氏体点。马氏体转变的特点是在转变过程中铁、碳原子都不发生扩散,所生成的马氏体与原来的奥氏体成分相同。从晶体结构上看,马氏体仍是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。高碳马氏体在金相显微镜下呈针状。
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