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1、课程名称:院系:班级:设计者:学号:设计时间:Harbin Institute of Technology热处理工艺假设原理热处理工艺与原理比拟火氏体转变、珠光体转变和芍底体转变的异同材料科学与工程1219001 班缪克松1121900133哈尔滨工业高校一、产物组成与晶体结构在三种相中都由铁素体与渗碳体组成，其中铁素体为体心立方结构，渗 碳体为简单斜方结构。马氏体相中由于碳原子的分布使铁原子排布成体心正 方结构（要求碳含量大于0.25%）。在三种相中，碳化物含量：珠光体贝氏体马氏体。二、分类依据组织形貌每种相中有不同的划分，珠光体可分为珠光体、贝氏体、屈氏体。贝氏体可分为上贝氏体、下贝氏体、
2、粒状贝氏体、无碳化物贝氏体、柱 状贝氏体、反常贝氏体、Bin贝氏体等。马氏体可分为板条状马氏体、片状马氏体、蝶状马氏体、薄片状马氏体、 马氏体等。三、转变类型及温度珠光体转变是集中型转变，马氏体转变是非集中型转变，贝氏体转变既 有集中型相变特点，又有非集中型相变特点。珠光体转变温度最高，此温度下碳原子和铁原子都能够发生集中。贝氏 体转变温度其次，此温度下碳原子可以集中，铁原子不行以集中。马氏体转 变温度最低，此温度下碳原子和铁原子都不能集中。四、热力学条件在三种转变之中，相变的驱动力都是体系自由能的下降。珠光体转变是准平衡相变，其过程可以用铁碳平衡相图来分析，阻力并 不明显。马氏体转变是非平衡
3、相变，转变阻力包括界面能和界面弹性应变能，由 于过程为共格切变，界面能很小。由于新相和母相共格，同时具有体积效应, 导致具有极大的界面弹性应变能。因此马氏体相变需要很大的过冷度来提高 体系自由能差从而克服阻力。贝氏体相变介于马氏体相变和珠光体相变之间，一方面，在贝氏体相变 时，碳在奥氏体中发生预先集中，重新分布。由于碳的集中，降低了形成贝 氏体中铁素体的碳含量，使铁素体的自由能降低，增大了新旧两相的自由能 差，提高了相变驱动力。另一方面，碳原子从奥氏体中析出，使奥氏体中消 失贫碳区，降低了切变阻力，使切变可以在较高温度发生。五、动力学三种相变经受形核长大过程。珠光体转变和贝氏体相变都符合集中型
4、相变特点，具有孕育期，转变量- 时间曲线符合S曲线特征，等温转变图像具有C曲线特征。马氏体相变是非集中型相变，转变速度极大，温度使能量条件满意后瞬 间形核，瞬间长大，因此马氏体转变量是温度的函数，没有孕育期，与在某 一温度的停留时间无关。六、合金对转变的影响1、珠光体转变除银和镒以外的合金元素可以提高Ai温度。全部合金元素都使钢的 共析碳浓度降低。奥氏体中的合金元素使珠光体转变的孕育期增大，转 变速度降低。2、贝氏体转变除钻和铝外，其它合金元素都使贝氏体的转变速度降低。3、马氏体转变除A1和C。外，其它合金元素的加入，一方面降低了 To,另一方面 强化了奥氏体，使Ms点下降，促进片状马氏体的形
5、成。七、机械性能及应用1、珠光体珠光体片层间距取决于转变温度，间距越小，强度和塑性越高。降 温形成的珠光体片层间距大小不一，性能下降。球状珠光体强度较低， 但塑性较好，疲惫性能较高。使高碳钢获得片层间距细小的珠光体（索 氏体），再经过深度冷拔，可以获得高强度钢丝。这样的处理称为派敦处 理。派敦处理后，钢丝的强度明显提高。应用于钢丝绳，琴用钢丝，弹 簧钢丝。2、贝氏体贝氏体的强度和硬度随转变温度的降低而上升。下贝氏体比上贝氏 体具有较好的韧性和较低的脆性转变温度。下贝氏体的综合性能优于上 贝氏体。与回火马氏体相比，下贝氏体的综合性能介于回火板条马氏体 和回火片状马氏体之间。高碳钢下贝氏体组织具有良好的强度和韧性， 又有很好的耐磨性，优于淬火回火状态。3、马氏体低碳钢或低碳合金钢完全淬火得到板条马氏体，具有较高的强韧性 和其它工艺性能。中碳合金钢可以在较高温度奥氏体化，消退富碳微区，淬火后得到 较多的板条马氏体，提高钢的强韧性。高碳钢采纳低温短时加热淬火，加热时保存较多未溶碳化物，降低 奥氏体中碳含量，淬火后获得较多的板条马氏体，提高钢的强韧性。