高频感应加热钢在加热时,钢的组织会发生哪些转变?

2019-02-17 22:52:54

高频感应加热钢在加热时,钢的组织会发生哪些转变?? 大多数热处理工艺(如淬火、正火、退火等)都要将钢加热到临界温度以上,获得全部或部分奥氏体组织,并使其成分均匀化,即进行奥氏体化。加热时形成的奥氏体的质量(成分均匀性及晶粒大小等),对冷却转变过程及组织、性能有极大的影响。因此,了解奥氏体化规律是掌握热处理工艺的基础。 一、转变温度

当高频感应加热钢被加热时,钢的显微组织会发生什么变化?

大多数热处理工艺(例如淬火,正火,退火等)将钢加热到临界温度以上以获得全部或部分奥氏体结构并使其组成均匀化,即奥氏体化。加热过程中形成的奥氏体质量(组分均匀性,粒度等)对冷却过渡过程,结构和性能有很大影响。因此,了解奥氏体化法则是掌握热处理工艺的基础。

首先,转变温度

根据Fe-Fe3C相图,如果要加热共析钢,亚共析钢和过共析钢,如果要获得完整的奥氏体结构,则必须分别加热到PSK线(A1),GS线(A3)和ES线。 (Accm)或更多。热处理期间加热和冷却的实际相变在不完全平衡的条件下进行,即,加热和冷却温度偏离平衡状态(过热或过冷)。加热过程中的临界温度通常标记为AC1,AC3,Accm;冷却时间标记为Ar1,Ar3,Arcm,如图1所示。

图1加热和冷却过程中钢的临界温度

第二,奥氏体化

如果加热温度高于相变温度,钢被加热和绝缘(保温的目的是将钢内外加热到相同的温度),并将室温结构转换成A将发生,称为奥氏体化。奥氏体化过程也是成核和生长的过程,其通过铁原子和碳原子的扩散来实现,并且属于扩散相变。下面以共析钢为例描述奥氏体化过程。亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同,但略有不同。当亚共晶钢加热到AC1以上时,也存在游离铁素体。这部分铁素体只有在加热到AC3以上时才能转变为奥氏体。只有当加热温度高于Accm时才能加热过共析钢。获得单一奥氏体结构。

共析钢的奥氏体化过程如图2所示:

图2共析钢的奥氏体化过程示意图

1.A核的形成:当钢加热到AC1以上时,P变得不稳定,F和Fe3C之间的界面处于组分和结构最有利于转变的条件下,并且首先在此形成A核。

2. A核的生长:A核形成后,A-F和A-Fe3C的C浓度达到平衡,存在浓度梯度。在该浓度梯度的作用下,C原子从Fe3C边界扩散到F边界发生在A中,导致Fe3C和F两个边界上的平衡C浓度被破坏。为了保持均衡的浓度,C渗碳体必须连续溶解成A,并且F连续变为A.这样,A晶核在两侧生长。

3.剩余的Fe3C的溶解:在A核的生长过程中,由于Fe3C溶解提供的C原子远远大于相同体积F到A的转化,F首先比Fe3C消失,并且在A形成后,它仍然存在。未溶解的Fe3C的量。它们只能在随后的孵育过程中溶解到A中,直到它们完全消失。

4.组分A的均匀化:Fe3C完全溶解后,A中C浓度的分布不均匀。 Fe3C原始位置的C浓度较高。 F原本较低的地方的C浓度较低,必须继续绝缘(保温的第二个目的)通过碳的扩散使A成分均匀化。

三是影响奥氏体化的因素

A的形成速率取决于加热温度和速度,钢的成分,原始结构,即影响碳扩散速率的所有因素。

1.加热温度:随着加热温度的升高,碳原子扩散速率增加。同时,当温度高时GS和ES线之间的距离大,并且A中的碳浓度梯度大,因此加速奥氏体化速度。

2.加热速度:在实际热处理条件下,加热速率越快,过热度越大。转变发生的温度越高,转变的温度范围越宽,完成转变所需的时间越短(图3)。因此,当快速加热(例如高频感应加热)时,不必担心转变的问题。

图3加热速率的影响

3.钢中碳含量:当碳含量增加时,Fe3C的量增加,F和Fe3C之间的相界面增加,因此A的核心增加,转变速度增加。 4.合金元素:合金元素的添加不会改变A形成的基本过程,但会显着影响A的形成速度.5。原始组织:原始P中的Fe3C有两种形式:片状和颗粒状。当Fe3C在原始组织中剥落时,由于其相界面较大,A形成快速。此外,Fe3C片的间距越小,相界面越大,A晶粒中的C浓度梯度越高,因此生长速度越快。文章来源:材料科学与工程原创,如需转载,请注明出处

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