理论教育 珠光体转变的应用技巧与方法

珠光体转变的应用技巧与方法

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据上述的珠光体转变过程可以知道,珠光体的转变受碳的扩散控制。另外,由于碳扩散慢使珠光体长大的速度变慢,因此铁素体与Fe3C片的厚度也减小,即片间距减小。粒状珠光体硬度、强度稍低的原因是:铁素体与渗碳体的相界面较片状珠光体的少,对位错动力的阻力较小。粒状珠光体的塑性较好是因为铁素体呈连续分布,渗碳体颗粒均匀地分布在铁素体基体上,位错可以较大范围地移动,塑性变形量较大。

珠光体转变的应用技巧与方法

1.利用转变规律控制珠光体的片间距

珠光体的片间距是一片铁素体厚度与一片Fe3C厚度的总和,是影响珠光体强度和硬度重要参数。根据上述的珠光体转变过程可以知道,珠光体的转变受碳的扩散控制。当转变温度降低时,碳扩散困难,同时使铁素体周围的富碳区及Fe3C的贫碳区尺寸均减小,因此形成的晶核也细小。另外,由于碳扩散慢使珠光体长大的速度变慢,因此铁素体与Fe3C片的厚度也减小,即片间距减小。

工业上,片状珠光体作为组织使用,比较重要的是“派敦”(Patenting)处理的绳用钢丝、琴钢丝和某些弹簧钢丝。所谓派敦处理(也叫铅淬冷拔工艺),就是将高碳钢奥氏体化后,淬入铅浴(温度为600~650℃)中进行索氏体化,然后再进行深度冷拔。这是目前工业上具有最高强度的组织形态之一。

一般认为索氏体之所以具有良好的拉拔性能,是由于层间距离较小,沿最短途径滑移的可能性增加。同时,渗碳体片很薄,在进行较强烈的塑性变形时能够弯曲,使塑性变形能力增强。塑性变形可使亚晶粒细化,形成许多由位错构成的位错壁,并且随着塑性变形的增大,这种位错壁之间的距离减小,同时强化程度增大。

2.利用转变规律控制珠光体的形态

在硬度相同的条件下,粒状珠光体比片状珠光体具有拉伸性能。因此,许多重要的机器零件都要通过热处理获得碳化物呈颗粒状的回火索氏体组织。同时,粒状珠光体还具有较好的可加工性能、冷成形性能及淬火工艺性能。

与片状珠光体相比,在成分相同的情况下,粒状珠光体的强度、硬度稍低,但塑性较好。粒状珠光体硬度、强度稍低的原因是:铁素体与渗碳体的相界面较片状珠光体的少,对位错动力的阻力较小。粒状珠光体的塑性较好是因为铁素体呈连续分布,渗碳体颗粒均匀地分布在铁素体基体上,位错可以较大范围地移动,塑性变形量较大。

粒状珠光体的可加工性好,对刀具磨损小,冷挤压成形性好,加热淬火时的变形、开裂倾向小。因此,高碳钢在机加工和热处理前,常要求先经球化退火处理得到粒状珠光体,而中、低碳钢在机加工前,则需正火处理,得到更多的伪珠光体,以提高可加工性能。低碳钢在深冲等冷加工前,为了提高塑性变形能力,也常需进行球化退火。(www.daowen.com)

珠光体的组织形态对疲劳强度的影响见表2-1。由表2-1可知,在相同的抗拉强度下,粒状珠光体比片状珠光体的疲劳极限有所提高,所以可以通过热处理改变钢中珠光体中的碳化物形状、粗细和分布,控制钢的强度和硬度。

2-1 珠光体的组织形态对疲劳强度的影响

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粒状珠光体的性能主要取决于碳化物颗粒的大小、形态和分布。一般来说,当钢的化学成分一定时,碳化物颗粒越细小,强度、硬度越高;碳化物越接近等轴状,分布越均匀,塑性、韧性越好。一般来说,在退火状态下,对于相同碳质量分数的钢材,粒状珠光体比片状珠光体要具有较少的相界面,其硬度、强度较低,塑性较高,如图2-9所示。

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图2-9 共析碳素钢不同组织的应力-应变图

1—片状珠光体 2—粒状珠光体

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