零讀雜談（熱處理六）

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本來(lái)是打算這一次寫(xiě)一些關(guān)于20CrMnTi碳氮共滲的內(nèi)容的,。后來(lái)實(shí)在感覺(jué)這么寫(xiě)過(guò)于突兀，而且也打亂了知識(shí)學(xué)習(xí)循序漸進(jìn)的過(guò)程,。所以，還是請(qǐng)有疑問(wèn)的大俠等等�,；蜃孕兴阉鲗ふ夷阋�的答案��
今天開(kāi)始說(shuō)鋼的熱處理部分,，大抵上會(huì)分三次說(shuō)完基礎(chǔ)部分,。包括加熱過(guò)程的變化，冷卻過(guò)程的變化,，以及顆粒度等問(wèn)題,。其中，冷卻變化部分會(huì)介紹常見(jiàn)的熱處理基本工藝,，淬,，正，回,，退,。這些都說(shuō)完后，會(huì)介紹下關(guān)于滲碳滲氮的部分,。所有這些,，仍舊是基礎(chǔ)的部分,。涉及擴(kuò)展的，請(qǐng)各位自行查閱,。

( p4 g$ J: c' \6 b讀書(shū)：《金屬材料及熱處理》　陸大纮　許晉堃　合編
　　　人民鐵道出版社
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鋼在加熱時(shí)的組織變化
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鋼的加熱,，是鋼熱處理環(huán)節(jié)中最基本的一個(gè)環(huán)節(jié)�,？梢哉f(shuō),，絕大多數(shù)的熱處理中，都需要先對(duì)材料進(jìn)行加熱處理,，然后才是從奧氏體以不同冷卻速度處理,，得到所需組織和性能�,；�本的組織和性能我們前幾篇提過(guò),，這里不重復(fù)。下面,，我們以共析鋼為例,，看看鋼的加熱過(guò)程。
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, x% @  c2 C( z  Y; I: F感覺(jué)鐵碳相圖,，我們以就把重點(diǎn)放在723度這個(gè)奧氏體和珠光體乃至滲碳體的分界線(xiàn)上,。理論上說(shuō) ，鋼加熱到723度,，珠光體就要變成奧氏體,。但實(shí)際上，因?yàn)榧訜崴俣纫约稗D(zhuǎn)變過(guò)程的時(shí)間需要,，同鋼的冷卻時(shí)一樣,，實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度要高于723度，也即是所謂的熱滯,。我們把這個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度標(biāo)定位Ac1,。加熱速度越快，Ac1越高,，轉(zhuǎn)變需要的時(shí)間就越短,。（但個(gè)人認(rèn)為，珠光體到奧氏體因?yàn)榇嬖谝粋�(gè)最小轉(zhuǎn)變時(shí)間,，因此不可能像奧氏體轉(zhuǎn)變馬氏體一樣可以瞬間完成,，因此從珠光體到奧氏體的轉(zhuǎn)變會(huì)存在一個(gè)最短時(shí)間。這個(gè)時(shí)間之內(nèi),，提高Ac1的意義就不大了,。但是有一種情況除外，那就是馬氏體的逆變,。也就是馬氏體直接變?yōu)閵W氏體,。這種情況的轉(zhuǎn)變時(shí)間也會(huì)很短）

以共析鋼為例,，從珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過(guò)程包括三個(gè)步驟。
1,。形核。 當(dāng)溫度高于723度時(shí),，珠光體內(nèi)開(kāi)始產(chǎn)生奧氏體的晶核,。這個(gè)過(guò)程，一方面要求鐵的晶格從體心立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎浇Y(jié)構(gòu),， 同時(shí)也要求含碳量迥異的鐵素體和滲碳體之間進(jìn)行碳的再擴(kuò)散,，以均勻化碳含量。因此,，這一時(shí)期的奧氏體晶核一般出現(xiàn)在鐵素體和滲碳體的交界處,。
2。核心長(zhǎng)大,。 這一過(guò)程就是奧氏體邊界不斷擴(kuò)展,，鄰近鐵素體晶格不斷轉(zhuǎn)變，滲碳體碳不斷擴(kuò)散的過(guò)程,。這一過(guò)程會(huì)一直持續(xù)到鐵素體完全消失,，滲碳體完全溶解為止。另外,，在這一過(guò)程中,，奧氏體邊界碰撞后會(huì)停止擴(kuò)展，形成相鄰的邊界,。
. y% {. c, X( o. `( V- R0 Y" _3,。奧氏體成分均勻化。 對(duì)于剛由珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)榈膴W氏體來(lái)說(shuō),，實(shí)際上其碳分布依舊是不均勻的,。因此當(dāng)全部珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保溫,，使得碳充分的擴(kuò)散,，達(dá)到均勻化奧氏體的目的。 而這一過(guò)程中,，如果保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),，也會(huì)引起奧氏體晶粒的進(jìn)一步長(zhǎng)大，破壞原有的邊界,，減少形核數(shù),。形成粗大的奧氏體。
下圖表達(dá)了上面三個(gè)步驟的變化,。
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標(biāo)準(zhǔn)晶粒度
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前天談到轉(zhuǎn)變保溫過(guò)程中的晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大,，以及長(zhǎng)大過(guò)程中的邊界形成,。總得來(lái)說(shuō),，晶粒的大小,，多少會(huì)伴隨保溫時(shí)間的長(zhǎng)短和溫度的高低而不同。前面講馬氏體的時(shí)候,，我們也說(shuō)過(guò),，晶粒越細(xì)小，越多,，晶界越復(fù)雜,，相應(yīng)的強(qiáng)度就越大。反之,，強(qiáng)度就會(huì)相對(duì)降低,。因此，對(duì)于晶粒度的控制就尤為重要,。
- X& k7 }# x$ c但是實(shí)際生產(chǎn)中,，不同鋼種對(duì)溫度的反應(yīng)程度是不一樣的。有些鋼對(duì)過(guò)熱很敏感,，溫度稍高,，晶粒就明顯長(zhǎng)大。而也有一些鋼在一定的過(guò)熱范圍內(nèi),，晶粒變化并不明顯,。生產(chǎn)上把前者稱(chēng)為本質(zhì)粗晶粒鋼，后者稱(chēng)為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼,。下圖表達(dá)本質(zhì)粗晶粒和本質(zhì)細(xì)晶粒的傾向關(guān)系,。

這里要說(shuō)兩點(diǎn)。首先,，本質(zhì)粗晶粒和本質(zhì)細(xì)晶粒只是針對(duì)其對(duì)過(guò)熱的敏感性而言的,，并不代表二者最后的晶粒度的實(shí)際比較。溫度控制得當(dāng),，本質(zhì)粗也可以得到很細(xì)的晶粒度,，反之本質(zhì)細(xì)也可以很粗。比如20Cr,，正常加熱時(shí)（不高于930）,，20Cr的晶粒度很細(xì)，但是當(dāng)需要進(jìn)行滲碳處理時(shí),，因往往加熱溫度要高于930度,，就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際晶粒變粗的情況。
其次，這里不再深入說(shuō)具體哪種鋼是本質(zhì)粗,，哪種是本質(zhì)細(xì),。因?yàn)樽鳛橐粋�(gè)界定劃分，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的指導(dǎo)意義并不大,。因此,，具體的熱敏影響，會(huì)在后面說(shuō)其他元素影響的時(shí)候說(shuō),。
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我國(guó)國(guó)家對(duì)于晶粒度制定了1-8級(jí)的不同評(píng)定,。其測(cè)量即評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)可以參考http://www.google.com.hk/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=24&ved=0CCgQFjADOBQ&url=http%3A%2F%2Fmse.csu.edu.cn%2Flib%2Fppt%2F%25E9%2587%2591%25E7%259B%25B8%2F12.pps&ei=KpDZVJrvNcqpgwSDgoPoAQ&usg=AFQjCNHVbRQs1PhCJHKkuQlyONiRm4gtqQ 一文。
( T1 h: T1 r8 X: H2 z$ S下圖為鋼的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級(jí)示意,。


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鋼的加熱工藝
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在上面的部分里，我們提到過(guò)熱影響和過(guò)熱時(shí)間影響,，以及其他合金元素的影響,。因此，在實(shí)際中,，應(yīng)根據(jù)不同材料的狀態(tài)圖以及不同的因素確定恰當(dāng)?shù)募訜釡囟群图訜釙r(shí)間,。對(duì)于加熱時(shí)間，也應(yīng)考慮多種因素,，比如零件的尺寸,，截面差別，碳含量等,，以此確定合適的加熱速度,，避免變形和開(kāi)裂。另外,，保溫時(shí)間也是一個(gè)重點(diǎn),。
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鋼在加熱過(guò)程中容易出現(xiàn)以下幾種缺陷。
1,。過(guò)熱,。 即加熱溫度過(guò)高或者保溫過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起奧氏體粗化,，稱(chēng)為過(guò)熱,。因?yàn)榫Я６鹊淖兓�，這種情況下會(huì)導(dǎo)致材料的機(jī)械性能降低,，并且容易出現(xiàn)變形和裂紋,。這種情況可以通過(guò)重新正確的正火或退火，重新細(xì)化晶粒才能補(bǔ)救,。
2,。過(guò)燒。 如果加熱溫度過(guò)高，會(huì)出現(xiàn)奧氏體晶界的氧化,，甚至局部熔化,。這時(shí)鋼會(huì)很脆。這種情況無(wú)法補(bǔ)救,，只能報(bào)廢,。
3。氧化,。 既中高溫下,，鋼與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于560度以下的氧化,，因?yàn)橹饕�以四氧化三鐵存在,，表面致密，能有效阻止表面的進(jìn)一步氧化,。而高于560度（一般鋼熱處理的加熱溫度都高于560）,，形成是疏松的FeO，不能阻止氧化的進(jìn)一步發(fā)生,。因此時(shí)間越長(zhǎng),，氧化導(dǎo)致的尺寸變化，粗糙度等都會(huì)加劇,。因此實(shí)際中應(yīng)采用保護(hù)措施,，避免氧化發(fā)生。
4,。脫碳,。 脫碳是鋼的表層碳分貝氧化燒掉的情況。碳可以與氧氣,、二氧化碳,、水蒸氣、氫氣發(fā)生反應(yīng),，導(dǎo)致脫碳的形成,。脫碳使鋼的表層成分改變，性能降低,。對(duì)硬度,、疲勞極限、耐磨性都造成很大的影響,。因此,，也需要在加熱中應(yīng)用保護(hù)措施進(jìn)行避免。
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8 h0 L! A+ r3 e2 aOK,，今天就說(shuō)這些,。
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補(bǔ)充內(nèi)容 (2015-2-11 05:07):
, p* c+ H) x! A$ ^- E+ b6 i缺失的圖,，請(qǐng)參考3樓。

獨(dú)自莫憑欄

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標(biāo)準(zhǔn)晶粒度的上面貌似缺一張圖,，還有大多數(shù)材料中奧氏體轉(zhuǎn)變溫度為727℃

gunking07

熱處理不是很懂 看看 哈

bkljp02

奇怪了,，每次一編輯主貼就告訴我被網(wǎng)站防火墻攔截,，無(wú)奈了。
; E! E6 v  Y) |我把圖貼在這里,。先,。
, s4 D9 Z% g) R; x' X; Q5 t鷹大能告訴下這是什么原因嗎？
@老鷹

節(jié)悟均

學(xué)習(xí)中,，挺好的

zuozuo2013

謝謝零式大俠的整理和解讀，對(duì)熱處理基礎(chǔ)有了進(jìn)一步的了解！

巳蛇白羊

學(xué)習(xí),、學(xué)習(xí),，雖然現(xiàn)在還用不到

機(jī)器人04

專(zhuān)業(yè)，不過(guò)個(gè)人對(duì)這方面研究不深

老鷹

bkljp02 發(fā)表于 2015-2-10 22:46
奇怪了,，每次一編輯主貼就告訴我被網(wǎng)站防火墻攔截,，無(wú)奈了。
* Y0 a, G: t# ^- U* r6 Y' t我把圖貼在這里,。先,。
/ h" f& K! t. f; C$ @鷹大能告訴下這是什么 ...

. J- [7 c/ x7 u9 h8 o' `7 M0 }可能是防火墻設(shè)置過(guò)于嚴(yán)格。有時(shí)間我檢查一下,。
0 C5 }- c* N% N& ]$ W. S. Y

忍愛(ài)天下

熱處理弄懂了 挺好 善于發(fā)現(xiàn)不死記