冷卻方式是決定熱處理組織和性能的主要因素。熱處理冷卻方式分為等溫冷卻和連續(xù)冷卻。
1、等溫冷卻轉(zhuǎn)變
等溫冷卻轉(zhuǎn)變:鋼經(jīng)奧氏體化后,迅速冷至臨界點(Ar1或Ar3)線以下,等溫保持時過冷奧氏體發(fā)生的轉(zhuǎn)變。
等溫轉(zhuǎn)變曲線:可綜合反映過冷奧氏體在不同過冷度下等溫溫度、保持時間與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物所占的百分數(shù)(轉(zhuǎn)變開始及轉(zhuǎn)變終止)的關(guān)系曲線,稱“TTT圖”,T——time,T——temperature,T——transformation”,又稱為“C曲線”。
共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖建立過程示意圖(TTT曲線,C曲線)
等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能:用等溫轉(zhuǎn)變圖可分析鋼在A1線以下不同溫度進行等溫轉(zhuǎn)變所獲的產(chǎn)物。根據(jù)等溫溫度不同,其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物有珠光體型和貝氏體型兩種。
高溫轉(zhuǎn)變:轉(zhuǎn)變溫度范圍為A1~550℃ ,獲片狀珠光體型(F+P)組織。
依轉(zhuǎn)變溫度由高到低,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物分別為珠光體、索氏體、托氏體,片層間距由粗到細。其力學(xué)性能與片層間距大小有關(guān),片層間距越小,則塑性變形抗力越大,強度和硬度越高,塑性也有所改善。
中溫轉(zhuǎn)變:轉(zhuǎn)變溫度范圍為550℃~MS,此溫度下轉(zhuǎn)變獲貝氏體型組織,貝氏體型組織是由過飽和的鐵素體和碳化物組成的,分上貝氏體和下貝氏體。
550~350℃范圍內(nèi)形成的貝氏體稱為上貝氏體,金相組織呈羽毛狀;
350~MS范圍內(nèi)形成的貝氏體稱為下貝氏體,金相組織呈黑色針狀或片狀,下貝氏體組織通常具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能,即強度和韌性都較高。
等溫轉(zhuǎn)變溫度--組織--性能變化規(guī)律:等溫轉(zhuǎn)變溫度越低,其轉(zhuǎn)變組織越細小,強度、硬度也越高,見下表。
轉(zhuǎn)變類型 |
轉(zhuǎn)變溫度℃ |
轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 |
符號 |
顯微組織特征 |
硬度HRC |
高溫轉(zhuǎn)變 |
Ac1~650 |
珠光體 |
P |
粗片狀鐵素體與滲碳體混合物 |
<25 |
650~600 |
索氏體 |
S |
600倍光學(xué)金相顯微鏡下才能分辨的細片狀珠光體 |
25~35 |
|
600~550 |
托氏體 |
T |
在光學(xué)金相顯微鏡下已無法分辨的極 細片狀珠光體 |
35~40 |
|
中溫轉(zhuǎn)變 |
550~350 |
上貝氏體 |
B上 |
羽毛狀組織 |
40~45 |
350~Ms |
下貝氏體 |
B下 |
黑色針狀或稱竹葉狀組織 |
45~55 |