A. 奥氏体的影响因素
影响奥氏体形成速度的因素
1. 加热温度随加热温度的提高,原子扩散速率急剧加快,使得奥氏体化速度大大增加,形成所需时间缩短。2. 加热速度加热速度越快,孕育期缩短,奥氏体开始转变的温度和转变终了的温度越高,转变终了所需的时间越短。3. 合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程;铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程;硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。由于合金元素的扩散速度比碳慢得多,所以合金钢的热处理加热温度一般较高,保温时间更长。4. 原始组织原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快,且渗碳体间距越小,转变速度越快,同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大,所以长大速度更快。球化退火态的粒状珠光体,其相界面较少,因此奥氏体化最慢。
影响奥氏体晶粒长大的因素
1. 加热温度和保温时间由于奥氏体晶粒长大与原子扩散有密切关系,所以随着温度愈高,或在一定温度下,保温时间越长,奥氏体晶粒也越粗大。
2.加热速度
加热温度相同时,加热速度越快,过热度越大,奥氏体的实际形成温度越高,形核率的增加大于长大速度,使奥氏体晶粒越细小。生产上常采用快速加热短时保温工艺来获得超细化晶粒。3.钢的化学成分在一定的含碳量范围内,奥氏体中碳含量增高,晶粒长大倾向增大。C%高,C在奥氏体中的扩散速度以及Fe的自扩散速度均增加,奥氏体晶粒长大倾向增加,但C%超过一定量时,由于形成Fe3CⅡ,阻碍奥氏体晶粒长大。钢中加入钛、钒、铌、锆、铝等元素,有利于得到本质细晶粒钢,因为碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上,能阻碍晶粒长大。锰和磷促进晶粒长大。
强碳化物形成元素Ti、Zr、V、W、Nb等熔点较高,它们弥散分布在奥氏体中阻碍奥氏体晶粒长大;非碳化物形成元素Si、Ni等对奥氏体晶粒长大影响很小。4.原始组织一般来说,钢的原始组织越细,碳化物弥散度越大,则奥氏体晶粒越细小。
B. 合金元素对钢在加热时奥氏体化有什么影响
除Mn 元素外,所有合金元素的加入,均使奥氏体的形成速度减慢
奥氏体形成速度的影响: Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的扩散速度, 使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。 (2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。
C. 奥氏体晶粒都有哪些影响因素
奥氏体晶粒影响因素:
首先,奥氏体起始晶粒度取决于形核率N和长大速度G的比值N/G,此值愈大,奥氏体起始晶粒就愈小。其次,在起始晶粒形成之后,钢的实际晶粒则取决于奥氏体在继续保温或升温过程中的长大倾向,而奥氏体晶粒长大倾向又与起始晶粒的大小、均匀性以及晶界能有关。晶粒大小愈不均匀、曲率半径愈小、表面弯曲度愈大,则界面能愈大,晶粒长大的倾向性就愈大。
此外,奥氏体的实际晶粒度还受加热温度、保温时间、钢的成分以及第二相颗粒的大小、多少、性质、原始组织和加热速度等的影响。
(1)加热速度和保温时间的影响。晶粒长大和原子的扩散密切相关,温度愈高,相应的保温时间愈长,原子的活动能力愈大,扩散愈容易进行,奥氏体晶粒亦将愈粗大。
(2)加热速度的影响。加热速度实质上是过热度问题,过热度愈大,即成核率与成长速度之比越大,将获得细小的起始晶粒。虽然如此,但高温下奥氏体晶粒极易长大,因此,在高温下不能有长的保温时间。
(3)钢中含碳量的影响。在钢中含碳量不足以形成未溶解的碳化物时,含碳量增高,奥氏体的晶粒容易长大而粗化。当形成未溶解的二次渗碳体时,因奥氏体晶粒长大受第二相的阻碍作用,使奥氏体晶粒长大的倾向反而减小。
(4)脱氧剂及合金化元素的影响。用铝脱氧的钢,晶粒长大的倾向小,属本质细晶粒钢。这是因为钢中含有大量难溶的六方点阵结构的A1N、机械地阻碍奥氏体长大。用硅和锰脱氧的钢,晶粒长大的倾向大,一般属于本质粗晶粒钢。其他合金元素按阻碍奥氏体晶粒长大程度的不同,可以分为:有强烈阻碍晶粒长大作用的,如铌、锆、钛、钽、钒和铝等;有中等阻碍作用的,如钨、钼和铬等;稍有阻碍或无阻碍作用的,如铜、镍、钴和硅等;有增大晶粒长大倾向的,如碳(指溶入奥氏体中的)、磷、锰等。
(5)原始组织的影响。钢的原始组织愈细、碳化物分散度愈大,所得到的奥氏体起始晶粒愈细小。但从晶粒长大的原理可知,起始晶粒愈细小,则钢的晶粒长大倾向性愈大,即钢的过热敏感性增大,生产上难于控制。所以原始组织极细的钢,不可用过高的加热温度和长的保温时间,而宜采用快速加热、短时保温的热处理工艺。
晶粒度的作用加热时所得到的奥氏体实际晶粒的大小,对冷却后钢的组织和性能有很大的影响。一般地说,粗大的奥氏体实际晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织,而粗大的组织又往往相应地具有较低的塑性和韧性。就冲击韧性而言,普通碳钢和低合金钢的奥氏体晶粒度每细化一级,冲击韧性值能提高19.6~39.2J/cm,同时冷脆转化温度可降低10℃以上。因此,在热处理时应严格控制奥氏体晶粒大小,以获得良好的综合性能。
细化晶粒已成为强化金属材料的重要手段之一。通过多次反复奥氏体化处理,或用交变冷变形及在(α+γ)两相区退火等方法,获得超细化奥氏体晶粒,可以同时提高钢的强度和韧性。特别是低温下使用的高强度合金,经此类处理后可使其断裂韧性大幅度提高,例如将40crNiMo钢的奥氏体晶粒度由5~6级细化到12~13级时,其KIc值可由1.382kPa·m。(138.2×10N/cm)提高到2.607kPa·m(260.7×10N/cm)。
D. (3)合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是( )。 A.均阻止奥氏体晶粒长大 B.均促进奥氏体晶粒长大 C.无影响
d
因为常见的合金元素有好几种
有促进也有阻止奥氏体晶粒长大的
E. 各种合金元素在钢中的作用
对钢加热和冷却时相变的影响 钢加热时的主要固态相变是非奥氏体相向奥氏体相的转变,即奥氏体化的过程。整个过程都和碳的扩散有关。合金元素中,非碳化物形成元素如镍、钴等,降低碳在奥氏体中的激活能,增加奥氏形成的速度;而强碳化物形成元素如钒、钛、钨等,强烈妨碍碳在钢中的扩散,显著减慢奥氏体化的过程。钢冷却时的相变是指过冷奥氏体的分解,包括珠光体转变(共析分解)、贝氏体相变及马氏体相变。由于钢中大都存在几种合金元素的相互作用,致使对钢冷却时相变的影响也复杂得多。仅举合金元素对过冷奥氏体等温转变曲线的影响为例,大多数合金元素,除钴和铝外,均起减缓奥氏体等温分解的作用,但各类元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的(如硅、磷、镍、铜)和少量的碳化物形成元素(如钒、钛、钼、钨),对奥氏体到向珠光体的转变和向贝氏体的转变的影响差异不大,因而使转变曲线向右推移。
碳化物形成元素(如钒、钛、铬、钼、钨)如果含量较多,将使奥氏体向珠光体的转变显著推迟,但对奥氏体向贝氏体的转变的推迟并不显著,因而使这两种转变的等温转变曲线从“鼻子”处分离,而形成两个 C形。当这类元素增加到一定程度时,在这两个转变区域的中间还将出现过冷奥氏体的亚稳定区。合金元素对马氏体转变温度Ms (起始转变温度)和Mn (终了转变温度)的影响也很显著,大部分元素均使Ms和Mn点降低,其中以碳的影响最大,其次为锰、钒、铬等;但钴和铝则使Ms和Mn点升高。
对钢的晶粒度和淬透性的影响 影响奥氏体晶粒度的因素很多。钢的脱氧和合金化情况均与“奥氏体本质晶粒度”有关。一般来说,一些不形成碳化物的元素,如镍、硅、铜、钴等,阻止奥氏体晶粒长大的作用较弱,而锰、磷则有促进晶粒长大的倾向。碳化物形成元素如钨、钼、铬等,对阻止奥氏体晶粒长大起中等作用。强碳化物形成元素如钒、钛、铌、锆等,强烈地阻止奥氏体晶粒长大,起细化晶粒作用。铝虽然属于不形成碳化物元素,但却是细化晶粒和控制晶粒开始粗化温度的最常用的元素。
钢的淬透性(见淬火)高低主要取决于化学成分和晶粒度。除钴和铝等元素外,大部分合金元素溶入固溶体后都不同程度地抑制过冷奥氏体向珠光体和贝氏体的相变,增加获得马氏体组织的数量,即提高钢的淬透性。一些碳化物形成元素,如钒、钛、锆、钨等,如果形成碳化物而固定了钢中的碳,反而会降低淬透性,易使晶粒粗化的元素如锰,能提高淬透性;使晶粒细化的元素如铝,则降低淬透性。硼是显著影响淬透性的元素,合金钢中即使只含十万分之一的硼,也能显著提高钢的淬透性。但硼的这种影响仅对低、中碳钢有效,对高碳钢完全无效。
对钢的力学性能和回火性能的影响 钢的性能取决于铁的固溶体和碳化物各自性能以及它们相对分布的状态。合金元素对钢的力学性能的影响也与此有关。固溶于铁素体中的合金元素,起固溶强化作用,使强度和硬度提高,但同时使韧性和塑性相对地降低。其中以磷和硅的固溶强化作用最显著,而硅对韧性的影响也最严重。少量的锰、铬或镍,反而对铁素体的韧性有一定提高。
调质钢的韧性-脆性转变温度是评价力学性能的一项重要指标。①提高转变温度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr;②降低转变温度的元素有Ni、Mn;③少量时提高、多量时降低转变温度的元素有Ti、V;④少量时降低、多量时提高转变温度的元素有Al。
合金钢的回火稳定性比碳素钢好,这是由于合金元素在回火时阻碍了钢中原子的扩散,因而在同样温度下,起到延迟马氏体分解和抗回火软化的作用。对合金钢的回火稳定性影响比较显著的为:钒、钨、钛、铬、钼、钴、硅等元素;影响不明显的为:铝、锰、镍等元素。可以看到,碳化物形成元素,对回火软化的延迟作用特别显著。钴和硅虽属不形成碳化物元素,但它们对渗碳体晶核的形成和长大,有强烈的延迟作用,因此,也有延迟回火软化的作用。各种合金元素对回火脆性影响的程度是不同的。定性地说,锰、铬、氮、磷、钒、铜、镍等均有促进回火脆性的倾向。钼的作用较特殊,它加入已有回火脆性的合金钢(例如含锰、铬等)中,能显著地降低回火脆性倾向;若单独加入普通碳素钢中,则成为促进回火脆性倾向的元素。钨的作用与钼相似,但对回火脆性的影响尚未十分确定。
对钢的焊接性和被切削性的影响 焊接性和被切削性是衡量钢的工艺性能好坏的主要方面。凡能提高淬透性的合金元素均对钢的焊接性不利。因为在焊缝热影响区靠近熔合线一侧冷却时易形成马氏体等硬脆组织,有导致开裂的危险。另一方面,热影响区靠近熔合线处的晶粒因受高热容易粗化,因此,合金钢中含有可使晶粒细化的元素如钛、钒等是有益的。硅含量高,焊接时会发生严重喷溅。硫含量高容易产生热裂,同时会逸出二氧化硫气体,在焊接金属内形成气孔和疏松。磷含量高容易导致冷裂。
钢中加入适量的硫、铅等元素可改善钢的被切削性(见易切削钢)。合金钢中的合金元素一般会使钢的硬度增加,因而增高切削抗力,加剧刀具磨损。通过改变钢的基体组织、夹杂物的种类、数量和形状可以影响钢的被切削性。对钢的耐蚀性能的影响 铬是不锈耐酸钢和耐热钢的主要合金元素。合金钢中含铬量若达到12%左右,在钢的表面便形成致密的铬的氧化物,使钢在氧化性介质中的耐蚀性发生突变而大大提高。铬、铝、硅等元素,能提高钢的抗氧化性和抗高温气体的腐蚀性能,但过量的铝和硅则会使钢的热塑性变坏。镍主要用来形成和稳定奥氏体组织,使钢获得良好的力学性能、耐蚀性能和工艺性能。钼能使不锈耐酸钢很快钝化,提高对含有氯离子的溶液及其他非氧化性介质的耐蚀能力。钛、铌通常用来固定合金钢中的碳,使它生成稳定的碳化物,以减轻碳对合金钢耐蚀性能的有害作用。铜和磷配合使用时,可提高钢的耐大气腐蚀性能。
F. 合金元素对对钢的晶粒度和淬透性有什么影响
影响奥氏体晶粒度的因素很多。钢的脱氧和合金化情况均与“奥氏体本质晶粒度”有关。一般来说,一些不形成碳化物的元素,如镍、硅、铜、钴等,阻止奥氏体晶粒长大的作用较弱,而锰、磷则有促进晶粒长大的倾向。碳化物形成元素如钨、钼、铬等,对阻止奥氏体晶粒长大起中等作用。强碳化物形成元素如钒、钛、铌、锆等,强烈地阻止奥氏体晶粒长大,起细化晶粒作用。铝虽然属于不形成碳化物元素,但却是细化晶粒和控制晶粒开始粗化温度的最常用的元素。
钢的淬透性(见淬火)高低主要取决于化学成分和晶粒度。除钴和铝等元素外,大部分合金元素溶入固溶体后都不同程度地抑制过冷奥氏体向珠光体和贝氏体的相变,增加获得马氏体组织的数量,即提高钢的淬透性。
G. 影响奥氏体形成速度的因素有哪些
1. 加热温度
加热温度越高,奥氏体化速度越快。
2. 加热速度
加热速度越快,发生转变的温度越高,转变所需的时间越长。
3. 合金元素
钴、镍等加快奥氏体化过程;
铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程;
硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。由于合金元素的扩散速度比碳慢得多,所以合金钢的热处理加热温度一般较高,保温时间更长。
4. 原始组织
原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快,且渗碳体间距越小,转变速度越快,同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大,所以长大速度更快。
H. 合金元素在奥氏体化和淬火的热处理中发挥着什么样的作用
你好!
大部分的合金元素,在加热过程中,合金元素作为晶核,使奥氏体的晶粒变小。冷却时,使C曲线左移,提高淬透性。
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I. 合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是什么
1.
合金元素对加热时相转变的影响
合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响:
Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大,
形成难溶于奥氏体的合金碳化物,
显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素,
因增大碳的扩散速度,
使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用,
但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。
2.
合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响
除Co外,
几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性,
推迟珠光体类型组织的转变,
使C曲线右移,
即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素有:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必须指出,
加入的合金元素,
只有完全溶于奥氏体时,
才能提高淬透性。如果未完全溶解,
则碳化物会成为珠光体的核心,
反而降低钢的淬透性。另外,
两种或多种合金元素的同时加入(如,
铬锰钢、铬镍钢等),
比单个元素对淬透性的影响要强得多。
除Co、Al外,
多数合金元素都使Ms和Mf点下降。其作用大小的次序是:Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最强,
Si实际上无影响。Ms和Mf点的下降,
使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时,可进行冷处理(冷至Mf点以下),
以使其转变为马氏体;
或进行多次回火,
这时残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升,
并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体(即发生所谓二次淬火)。
3.
合金元素对回火转变的影响
(1)提高回火稳定性
合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变(即在较高温度才开始分解和转变),
提高铁素体的再结晶温度,
使碳化物难以聚集长大,因此提高了钢对回火软化的抗力,
即提高了钢的回火稳定性。提高回火稳定性作用较强的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。
J. 合金元素对“奥氏体晶粒”长大的影响是什么
1.
合金元素对加热时相转变的影响
合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响:
Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大,
形成难溶于奥氏体的合金碳化物,
显著减慢奥氏体形成速度;Co、Ni等部分非碳化物形成元素,
因增大碳的扩散速度,
使奥氏体的形成速度加快;Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响:大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用,
但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有:V、Ti、Nb、Zr等;中等阻碍晶粒长大的元素有:W、Mn、Cr等;对晶粒长大影响不大的元素有:Si、Ni、Cu等;促进晶粒长大的元素:Mn、P等。
2.
合金元素对过冷奥氏体分解转变的影响
除Co外,
几乎所有合金元素都增大过冷奥氏体的稳定性,
推迟珠光体类型组织的转变,
使C曲线右移,
即提高钢的淬透性。常用提高淬透性的元素有:Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必须指出,
加入的合金元素,
只有完全溶于奥氏体时,
才能提高淬透性。如果未完全溶解,
则碳化物会成为珠光体的核心,
反而降低钢的淬透性。另外,
两种或多种合金元素的同时加入(如,
铬锰钢、铬镍钢等),
比单个元素对淬透性的影响要强得多。
除Co、Al外,
多数合金元素都使Ms和Mf点下降。其作用大小的次序是:Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用最强,
Si实际上无影响。Ms和Mf点的下降,
使淬火后钢中残余奥氏体量增多。残余奥氏体量过多时,可进行冷处理(冷至Mf点以下),
以使其转变为马氏体;
或进行多次回火,
这时残余奥氏体因析出合金碳化物会使Ms、Mf点上升,
并在冷却过程中转变为马氏体或贝氏体(即发生所谓二次淬火)。
3.
合金元素对回火转变的影响
(1)提高回火稳定性
合金元素在回火过程中推迟马氏体的分解和残余奥氏体的转变(即在较高温度才开始分解和转变),
提高铁素体的再结晶温度,
使碳化物难以聚集长大,因此提高了钢对回火软化的抗力,
即提高了钢的回火稳定性。提高回火稳定性作用较强的合金元素有:V、Si、Mo、W、Ni、Co等。