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热处理理论知识（一）相图

2008-11-09 23:11阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1357034683

理论知识

一、铁碳平衡图：
Fe-Fe3C及Fe-C合金相图描述

热处理的主要工艺过程是加热和冷却。对绝大多数热处理工艺而言，不论在加热和冷却过程中材料化学成分是否发生变化，都是通过改变材料的力学性能或物理、化学性能来改善坯料的加工工艺性能或工件的服役能力。不论最终获得何种组织，加热过程中材料的组织都将向平衡或稳定的状态变化，首先必须熟悉材料的化学成分、温度与其平衡组织间的关系。合金相图全面地表述了这种关系。
铁碳合金（钢和铸铁）碳含量超过它在铁中的溶解度后，在不同条件下将分别以Fe3C(渗碳体)或石墨两种形式存在。过剩的碳以前一种状态存在时，合金组织处于准平衡状态；以后一种状态存在时，合金组织处于平衡状态。Fe-Fe3C合金相图及Fe-C合金相图分别表述铁碳合金的准平衡组织和平衡组织与碳含量和温度的关系。

铁碳平衡图各特性点参数
特性点
 温度(℃)
 碳含量(%)
 说 明
A
 1538
 0
 纯铁熔点
B
 1495
 0.53
在包晶转变温度下的液相含碳量
C
 1148
 4.30
 共晶点
D
 1227
 6.69
 渗碳体熔点
E
 1148
 2.11
 碳在γ-Fe中的最大溶解度
F
 1148
 6.69
 共晶转变线与渗碳体成分线的交点
G
 912
 0
 α-Fe←→γ-Fe同素异构转变点(A3)
H
 1495
 0.09
 碳在δ-Fe中的最大溶解度
J
 1495
 0.17
 包晶点
K
 727
 6.69
 共折转变线与渗碳体成分线的交点
M
 770
 0
 α-Fe磁性转变点(A2)
N
 1394
 0
 γ-Fe←→δ-Fe同素异构转变点(A4)
O
 770
 0.46
 铁素体的磁性转变时，与之平衡的奥氏体碳含量
P
 727
 0.0218
 碳在α-Fe中的最大溶解度
S
 727
 0.77
 共析点
Q
 0
 <0.008
 碳在α-Fe中的溶解度(也有C%=2.3X10-7的数据)
























二、“C曲线”的相关知识：
类 型
 转变曲线特征
 代表性的成分或钢号

只有珠光体转变区
 共析碳钢和过共析碳钢；当含碳量在中碳以下，可以存在贝氏体转变区。

有珠光体转变区，同时存在贝氏体转变区；两者相分离，贝氏体转变区超前（孕育期短些）于珠光体转变区
 含碳较低的合金结构钢，例如35CrMo,35CrSi,22CrMo等。

有珠光体转变区，同时存在贝氏体转变区，两者相分离；珠光体转变区超前（孕育期短些）于贝氏体转变区
 高碳的合金工具钢，例如：Cr12,Cr12Mo,4Cr5MoVSi。

只有贝氏体转变区
 含有较高的Cr,Ni元素，特别是含有Mo（或W）元素的低碳和中碳合金结构钢，例如：18Cr2Ni4，35Cr2Ni4Mo等。

只有珠光体转变区
 中碳高铬钢，例如3Cr13，4Cr13（加热温度为1200℃。

只有碳化物析出线，马氏体点（Ms)低于0℃
 易形成碳化物的奥氏体钢，如4Cr14Ni14W2Mo钢。




















1.CCT曲线的主要类型：
2.TTT曲线的主要类型：
类 型
 化学成分级代表钢号
 形成原因及特点

碳素钢属于此类。含有非形成碳化物元素，如硅、镍、铜、硼等的低合金：65Mn,40Ni3,60Si
 珠光体型和贝氏体型转变在相近的温区发生。马氏体点以上只出现一个转变速度的极大值。在亚（过）共析钢的奥氏体分解时转烃图上有一条先共析铁素体（渗碳体）的析出线。

含有碳化物形成元素铬、钼、钨、钒等合金结构钢：18CrMn,20CrMo,35CrMo,35CrSi
 由于钢中存有形成碳化物元素，一方面增加过冷奥氏体的稳定性，同时使转变曲线出现双C型特征。在含碳量较低且含有形成碳化物合金元素的合金结构钢中出现。

含有碳化物形成元素铬、钼、钨、钒等的离碳合金钢：9CrSi,W18Cr4V
 由于钢中有形成碳化物的元素，一方面增加过冷奥氏体的稳定性，同时使转变曲线出现双C型特征。在含碳量较高，且含有形成碳化物合金元素的钢中出现 奥氏体到贝氏体转变时间较长。

低碳(0.25以下),中碳和高含量的钼,钨,铬,镍,锰钢.如18Cr2Ni4WA,18Cr2Ni4MoA,25Cr2Ni4WA,35Cr2Ni4MoA
 由于含有钼、钨、铬、镍等元素，强烈地提高了过冷奥氏体的稳定性，使珠光体转变曲线显著地右移。又因含碳量较低，有利于生成贝体的α－相晶核．因而，贝氏体的转变曲线相对地左移。

中碳高铬钢及高碳高铬钢,如3Cr13,4Cr13,3Cr13Si
 钢中含碳量和合金元素含量较高，使贝氏体的长大速度显著降低，推迟贝氏体的转变。

有碳化物析出倾出倾向的奥氏体钢,如4Cr14NiW2Mo
 钢的Ms点低于室温，在马氏体点以上A1之下不发生任何转变，仅在特殊试验测定时，才能发现过剩碳化物在高温析出。



























三、合金元素对“C曲线”特性点的影响：
1.部分合金元素对“C曲线”特性点的影响：
元 素
 铁——石墨系
 铁——渗碳体系
共晶点碳含量
 奥氏体饱和碳含量
 共析点碳含量
 共晶点碳含量
 奥氏体饱和碳含量
 共析点碳含量
Si
 -
 -
 -
 -
 -
 -
Mn
 +
 +
 +
 +
 +
 -
P
 -
 -
 -
 -
 -
 -
S
 -
 -
 -
 -
 -
 +
Ni
 -
 -
 -
 -
 -
 -
Cr
 -
 -
 -
 -
 -
 -
Cu
 ○
 ○
 ○
 ○
 ○
 ○
A1
 -
 +
 +
 -
 +
 +
Ti
 -
 -
 -
 -
 -
 -















2. 1%的合金元素对铁碳平衡图C、S、E点和影响：
元 素
 铁——石墨系
 铁——渗碳体系
C'
 S'
 E'
 C
 S
 E
Si
 +4
 +(20～30)
 +2.5
 -(12～20)
 +8
 +8
Mn
 -2
 -35
 -2
 +3
 -9.5
 -9.5
P
 -30
 +6
 -180
 -37
 +
 +
S
 -
 -
 -
 -
 -
 -
Cr
 -

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