钢丝的热处理(第2版)(3)

本文以生产实践为基础,用全新观念,对钢丝热处理工艺进行了梳理;从分析热处理原理,组织结构与使用性能关系入手,介绍各类钢丝的热处理工艺制定原则,并提供了一些实用技术数据和经验公式。

铁-碳平衡图中的分界线是不同碳含量的碳素钢具有相同含义的临界点的连线，在热处理过程中经常用到的几条分界线含义如下：

（1）ACD线：液相线，此线以上钢全部为液相(L)，继续冷却钢液开始结晶。

（2）AECF线：固相线，冷却到此线以下钢液全部结晶为固态，在此线以上，AEC区为液相(L)与奥氏体相(A)共存区，DCF区为液相(L)与一次渗碳体(Fe3CⅠ)相共存区。

（3）GS线：冷却时奥氏体向铁素体转变的开始线，或加热时铁素体向奥氏体转变的终止线，通常用A3表示。随着碳含量的增加，钢的显微组织转变温度逐渐下降，到S点（C=0.77%处）不再先行析出铁素体，奥氏体直接转变为珠光体。

（4）SE线：碳在奥氏体中溶解度线，通常用Acm表示。在S点(727℃)奥氏体中碳的最大溶解度为0.77%,随着温度升高，碳在奥氏体中的最大溶解度逐步升高到2.11%(1148℃时)。高碳钢从1148℃冷却到727℃时，由于碳在奥氏体中的溶解度下降，多余的碳以渗碳体的形态从奥氏体中析出，为与从液态中析出的共晶(一次)渗碳体(Fe3CⅠ)相区别，此时析出的渗碳体又称为二次渗碳体(Fe3CⅡ)。

（5）ECF线，共晶线，钢冷却到此线 (1148℃) 以下，发生共晶反应，同时结晶出奥氏体（A）与共晶渗碳体(Fe3CⅠ)的混合物，即莱氏体（Ld）。

(6) PSK线：共析线，通常用A1表示，冷却到此线以下（727℃）时，共析钢由奥氏体组织转变为珠光体(P)组织，亚共析钢转变为铁素体(F)+珠光体(P)，过共析钢转变为渗碳体(Fe3C)+珠光体(P)组织。 铁-碳平衡图中A1、A3和Acm点是在缓慢加热、缓慢冷却条件下的临界点，实际生产中，钢的组织转变总有滞后现象，实现组织转变，加热温度要高于A1、A3和Acm点，冷却温度要低于A1、A3和Acm点。通常把加热时的临界点表示为Ac1、Ac3奥氏体和Accm，把冷却时的临界点表示为Ar1、Ar3和Arcm，如图10。

图10 钢丝加热和冷却时的临界温度

1.3 等温转变与连续冷却转变

除铁-碳平衡图外，热处理常用到的两种工具性转变的图是等温转变曲线和连续冷却转变曲线。

(1) 等温转变

钢的过冷奥氏体等温转变曲线是用实验方法绘制的：首先将钢加热到Ac3（或Accm）点以上，保温一定时间，获得均匀的奥氏体，然后快速淬入温度低于A1点的不同温度的盐浴槽中，使过冷奥氏体产生等

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温转变，最后将过冷奥氏体在不同温度、不同等温时间的组织转变结果绘成等温转变曲线，如图11。

钢的奥氏体等温转变曲线又叫C曲线或TTT曲线，，图中横坐标表示时间的对数，纵坐标表示温度，左边一条C形曲线是等温转变开始线，右边一条是终了线。曲线左侧，Ms线以上区域是过冷奥氏体区，两条曲线之间区域是转变进行区，曲线右侧是转变产物区。从图11可以看出，奥氏体在700℃左右转变产物是粗珠光体，700～600℃的转变产物是细珠光体（索氏体），600～500℃的转变产物是极细珠光体（托氏体或屈氏体），500℃～Ms点的转变产物是贝氏体，Ms～Mz点（共析钢的马氏体转变终了线低于室温，图中未标出）的转变产物是马氏体+残余奥氏体，低于Mz点的转变产物是马氏体。

图11 共析钢的过冷奥氏体等温(TTT)转变曲线 图12 钢的连续冷却(CCT)转变曲线 (2) 连续冷却转变

在钢丝生产中，热处理批量比较大，通常采用连续炉进行等温热处理，完全奥氏体化的钢丝实际上是在连续冷却过程中完成组织转变的，因此在C曲线上加上冷却速度的连续冷却转变曲线（CCT曲线）更适用于工业生产，如图12。图中冷却速度V1相当于炉冷的速度，转变产物为粗片珠光体；冷却速度V2相当于空冷的速度，转变产物为索氏体；冷却速度V3相当于油冷的速度，奥氏体在C曲线鼻尖附近部分转变为托氏体或屈氏体，其余转变为马氏体，得到混合组织；冷却速度达到V4时，冷却线不与C曲线相交，转变产物为马氏体。V临表示马氏体临界冷却速度，意味着要实现马氏体转变，淬火冷却速度必须大于V临。淬火时选择冷却介质和评定钢的淬透性主要依据Ms和V临。各种钢的等温转变曲线和钢的连续冷却转变曲线可以从相关热处理手册中查到

图13 合金元素对等温转变曲线的影响

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(3) 合金钢的等温转变

与碳钢一样，合金钢奥氏体等温转变时可能发生珠光体、贝氏体和马氏体3种转变，由于碳素钢的珠光体和贝氏体转变温度非常接近，珠光体转变与贝氏体转变曲线重合为一条C曲线。随着合金元素的加入，C曲线位置就要发生变化，一般说来，除钴以外的合金元素都能促使C曲线位置右 …… 此处隐藏：3545字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……