铁素体转变为奥氏体的终了温度
等温淬火球铁(ADI)及其应用
S 应被严格限制，以保证球化成功，防止过 多的夹杂物产生和球化衰退。P促进脆性，为有 害元素。Mo 、Ni 、 Mn 、Cu 是由强变弱的促进 硬度的元素。Mn 应低于普通球墨铸铁，因为Mn 有显著的偏析倾向，致使石墨分布不均匀。Cu 可 以部分消除 Mn 的不利影响，在使用Cu 后，Mn 含量可放宽至0.5％。加入合金元素Cu 、Mo 、Ni 、Nb可以提高淬透性及力学性能。干扰元素Ti 、 Sn 、 Sb 、V 等破坏球形，要用稀土元素中和， 但Ce过多反球化，应加以控制。
1.2.3 等温淬火时间和奥氏体含碳量 在生产等淬球铁过程中，等淬时的长短起着主要作 用。在铁素体生核期，奥氏体接受铁素体生核与生长排 出的碳份，使得奥氏体中碳份由淬火时的0.8%-1.1%， 增加至1.2%-1.6%。这一碳份还不够使奥氏体在室温稳 定，还要在等温液中继续保温；在铁素体生长期，生长 的铁素体将更多的碳推入剩余奥氏体，使奥氏体碳浓度 增至1.8%-2.2%。这一碳浓度无论从热力学和动力学都 是稳定的。
1.1.3 铸造工艺 采用先进的成形方法和科学的浇冒口设计技 术，防止铸件产生缩孔、缩松、气孔、夹渣等隐 藏性缺陷。孔洞和显微缩松体积＜1％。只有提 供完善的原始铸件，才能保证等淬球铁高性能的 稳定性和可靠性。 铸铁水平连铸和金属型铸造是制造等淬球铁 原件先进的成形方法，这种方法铸件冷却快，石 墨球数又多、又圆整，不易产生铸造缺陷。
互相合作
共同发展
共同进步
等温淬火球铁（ADI）及其应用
等温淬火球墨铸铁（Austempering Ductile Iron)是将球墨铸铁加热至奥氏体温度（850－ 950℃）保温（1－2h）至奥氏体为碳所饱和， 然后急冷至使铸件不生成珠光体并高于马氏体 开始形成温度（Ms）, 在此温度（250－380℃ ）保持足够长的时间（1.5-3.5h）生成针状铁素 体和高碳奥氏体（称为奥氏铁素体）的热处理 态铸铁。等温淬火球墨铸铁简称等淬球铁（ ADI），国内也有称为奥氏体球铁，贝氏体球 铁，奥贝球铁。
奥氏体化温度
马氏体转变膨胀曲线
Mf M50 C
B Ms
温度T
3. 研究钢的连续冷却转变
实际生产中，热处理多采用连续的冷却方式。需 要应用钢的连续冷却转变图（CCT）曲线了解 过冷奥氏体连续冷却转变的规律。CCT曲线的 建立，需首先测定不同冷却速度下的连续冷却 转变的膨胀曲线。
40CrNiMoA钢的冷却膨胀曲线： 为绘制CCT曲线，先取时间对数为横坐标，温度T纵坐 标绘出不同冷却速度的冷却曲线，将膨胀曲线上得到 的转变点，将开始及终了转变点联成光滑曲线便得到 CCT图。
例2: 金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数 a=0.357 nm，当它转变成石墨（ρ=2.25g/cm3） 结构时，求其体积改变百分数？金刚石的晶体 结构为复式面心立方结构，每个晶胞共含有8个 碳原子。
例2:金刚石为碳的一种晶体结构，其晶格常数
a=0.357 nm，当它转变成石墨（ρ=2.25g/cm3） 结构时，求其体积改变百分数？金刚石的晶体 结构为复式面心立方结构，每个晶胞共含有8个 碳原子。
钢膨胀曲线的分析时间tlt1oel温度tact2钢的奥氏体化处理及等温转变过程的膨胀曲线时间tllflf2时间t温度t开始终了50t1t2过冷奥氏体等温转变动力学转变图l温度tmsmfabcdm50马氏体转变膨胀曲线图40crnimoa连续冷却转变热膨胀曲线2测定钢的cct曲线连续冷却转变曲线iii
Volume of BCC cell = a3 = 2.8633 = 23.467×10-30 （m3） Volume of FCC cell = a3 = 3.5913 = 46.307×10-30 （m3） But the FCC unit cell contains four atoms and the BCC unit cell contains only two atoms. Two BCC unit cells with a total volume of 46.934 will contain 4 atoms. Volume change/atom = (46.307 -46.934)/46.934 = -1.34% Steel contracts on heating!!
热处理培训资料
热处理是通过改变材料的组织结构从而大幅度改变材料性 能的工艺环节，是提高产品的内在质量、保证整机使用性能和 可靠性的关键。在制造业中有着十分重要的作用。
热处理工艺方法有：正火、退火、淬火、渗碳、氮化、高 频感应加热淬火、离子氮化。为了实现以上工艺，我们配备的 设备有：电阻炉、多用炉、真空炉、盐浴炉、高频感应设备、 气体氮化炉、固溶炉、及各种冷却设备等。
金属热处理是在固态下将金属和合金加热到一定温度，保 温一段时间，然后以冷却速度冷却，通过加热速度、保温温度、 保温时间和冷却速度四个基本要素有机配合，使金属和合金内 部组织结构发生转变，从而获得一定性能的工艺方法。
金属热处理工艺分类
热 处 理
整体热处理 表面热处理
退火 正火 淬火 回火
感应加热淬火 火焰表面加热淬火
15～20 20～25
40～64 64～96
163～220 210～250
组织
索氏体+铁素体 回火索氏体
表面热处理
定义： 通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工 艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表 面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。
退火
扩散退火 用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发 生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温， 待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。
去应力退火 用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形 成奥氏体的温度以下100～200℃，保温后在空气中冷却，即可消 除内应力。
与退火相比： 正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组 织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷 却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。 对于含碳量低于0.25%的低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便 于切削加工，一般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.25～ 0.5%的中碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。
铁-碳合金相图
（4）如果两个恒温转变（三相反应） 中有两个相同的相，则这两条三相 水平线之间一定是由这两个相组成 的两相区；（Fe-Fe3C合金两条水平 线之间的两相区为γ+Fe3C）
（5）当两相区与单相区的分界线与三相等温线相交，则分界线的
延长线应进入另一两相区，而不会进入单相区。
2.相图分析方法
（1）若有稳定的中间相，可依此把相图分 为几个部分； （2）根据相区接触法则填写各相区； n = C-ΔP C-组元数；ΔP-相邻相区相数目差；n-相邻相区接触的维数 n=0为点接触；n=1为线接触；n=2为面接触 （3）分析典型成分合金的结晶过程及组织转变，并利用杠杆定律 计算各相相对含量，杠杆定律只适用于两相区。
对镇静钢锰可以提高硅和铝的脱氧效果；
锰大部分溶于铁素体中产生固溶强化，提高钢的强度和硬度， 一部分锰能溶于渗碳体中形成合金渗碳体。
锰在钢中是一种有益元素。碳钢中，含锰量一般为0.25%～ 0.8%，对钢性能影响不大。
• 硅 是来自生铁和脱氧剂。 硅能与钢液中的FeO生成炉渣，消除FeO对 钢质量的影响。 硅能溶于铁素体中产生固溶强化，提高钢的强度和硬度而塑 性韧性下降不明显 。硅在碳钢中含量<0.50％，也是一种有 益元素。 镇静钢中，硅作为脱氧元素，ωsi=0.1%～0.4%，含量较高 (0.12％-0.37％)时增大钢液的流动性；
含碳量与工艺性能的关系
• 可锻性 低碳钢的可锻性能较好， 随碳含量增加，性能变差。
• 流动性
• • 热处理
浇注温度一定时，随含碳量增加而提高；
结晶的温度间隔越小，性能越好。 相图上无组织转变或无固溶度变化的合金， 无法进行。
七、碳钢中杂质元素的影响
• 碳钢是指含碳量小于2.11%的铁碳合金。 • 常用的碳钢除Fe、C元素外，还含有极少量的由
铁碳合金相图
铁碳合金相图用以温度为纵坐标，以碳含量为横坐标的图解方法，表示在接近平衡或亚稳状态下，以铁碳为单元组成的合金，在不同温度下相与相之间关系的图称为铁碳平衡图，也称为铁碳相图。
它是研究铁碳合金的基础，是研究碳钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺依据，对了解我们厂内金属材料，尤其认识、理解锅炉管材有重要的意义，对后续想做好锅炉四管运行和维护也都是重要的基础。
一、基本概念1）我们日常接触的“铁、钢”等其实都是合金，含铁、碳、硫、硅等等，要认识了解所熟知的“铁、钢”就必须先认识他们中最基础的两种元素，纯铁和碳。
纯铁在1394℃以上以体心立方结构（δ-Fe）稳定存在，温度下降，在912～1394℃范围内发生同素异构转变，以面心立方晶格的γ-Fe稳定存在，在912℃以下又重新回复到体心立方晶格的α-Fe，说体心立方体、面心立方体都离不开另一个主角碳，就是碳在以铁元素构成的立方体中在其体心或者面心。
2）碳溶入α-Fe和γ-Fe中所形成的固溶体称为铁素体和奥氏体。
当含量超过铁素体和奥氏体的溶解度时，则会出现金属化合物相Fe3C，称为渗碳体。
3）碳原子溶入δ-Fe中所形成的固溶体称为高温铁素体。
它在1394℃以上的高温出现，对工程上应用的铁碳合金的组织和性能没有什么影响，故不作为铁碳合金的基本相。
4）铁碳合金相图的基本组成相是铁素体、奥氏体和渗碳体，这里引出这三个体，具体理解如下。
1、铁素体碳原子溶入α-Fe中形成的间隙固溶体，称做铁素体，如图1所示。
由于体心立方晶格的α-Fe的晶格间隙半径只有0.036nm，而碳原子半径为0.077nm，所以碳在铁素体中的溶解度很小。
在727℃时最大固溶度为0.0218%，而在室温时碳的固溶度几乎降为零。
因此，常温下铁素体的力学性能与纯铁相近，铁素体有优良的塑性和韧性，但强度，硬度较低，在铁碳合金中是软韧相，铁素体是912℃以下的平衡相，也称做常温相，其显微组织图如图2所示。
影响奥氏体形成的因素
影响奥氏体形成因素奥氏体的形成是通过形核与长大过程进行的，整个过程受原子扩散所控制。
因此凡是影响扩散、影响形核与长大的一切因素，都会影响奥氏体的形成速度。
链轮高频淬火就是形成奥氏体然后淬火马氏体，最后形成回火马氏体的一个过程，所以研究奥氏体的形成因素，对高频淬火及后续的检验分析淬火马氏体（出现铁素体的量的多少）的等级有本质的关系。
一加热温度和保温时间上图描述了珠光体向奥氏体的转变过程，将共析钢试样迅速加热到Ac1以上各个不同温度保温，记录各个温度下珠光体向奥氏体转变开始、铁素体消失、渗碳体全部溶解和奥氏体成分均匀化所需要的时间，绘制转变温度和时间坐标如图。
分析图，在Ac1以上某一温度保温时，奥氏体并不立即出现，而是保温一段时间后才开始形成，这段时间称为孕育期。
这是由于形成奥氏体晶核需要原子的扩散，而扩散需要一定的时间。
随着加热温度的提高，原子扩散速率急剧加快，相变驱动力ΔGv迅速增加以及奥氏体中碳的浓度梯度显著增大，使奥氏体的形核率和长大速度大大增加，故转变的孕育期和转变完成所需要时间也显著缩短，即奥氏体的形成速度越快。
在影响奥氏体形成速度的诸多因素中，温度的作用最为显著。
因此，控制奥氏体的形成温度至关重要。
在较低的温度（在Ac1线上某一温度）长时间加热和较高温度下短时间加热都可以得到相同的奥氏体状态。
在生产中，连续加热过程中，奥氏体等温转变的基本规律不变。
如图，在不同的加热速度（v1、v2），可以观察出连续加热条件下奥氏体形成的基本规律。
加热速度越快，孕育期越短，奥氏体开始转变的温度和转变的终了温度越高，转变终了所需要的时间越短。
加热速度越慢，转变将在较低温度下进行。
二原始组织的影响钢的原始组织为片状珠光体时，铁素体和渗碳体组织越细，相界面越多，奥氏体的形核越多，晶核长大越快，因此，加速奥氏体的形成。
如共析钢的原始组织为淬火马氏体、正火索氏体等非平衡组织时，则等温奥氏体化曲线如下图：不同原始组织共析钢等温奥氏体曲线。
正火与调质的区别
1、两者的最大区别就是得到的组织不同，调质处理得到的是索氏体，而等温处理得到的是贝氏体组织。
2、调质是指淬火+高温回火。
等温热处理：是指合金钢的处理方法。
因为高碳高合金钢传热慢，在加热与冷却时会产生较大的热应力与组织应力，为了避免这种情况，采用缓慢加热与冷却，即在某一温度下保温较长的时间，使之与该温度一致。
这种方法称为等温处理3、等温热处理：热处理加热后，根据冷却方式不同分为等温冷却和连续冷却两类，所谓的“等温”，是指在冷却过程中，冷却到Ac1以下某一温度，保持该温度一定时间，然后继续冷却的一种冷却方式，跟温度一直下降的所谓连续冷却相区别。
因此，凡是在冷却到Ac1以下某一温度保持该温度一定时间的热处理工艺，均可称之为等温热处理，一般包括等温退火、等温正火、等温淬火等工艺。
调质热处理：一般是指淬火+高温回火，由于得到的组织是回火索氏体组织，具有良好的强度、硬度、塑性、韧性的配合，也就是说具有良好的综合力学性能，故俗称为：调质处理，意味着调整质量的热处理。
他们两者之间的本质区别是：等温热处理是侧重于指热处理的冷却方式，而调质处理是侧重于指的热处理的具体某一工艺。
4、正火(英文名称：normalizing)，又称常化，是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线)以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。
其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。
正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。
另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。
对于形状复杂的重要锻件，在正火后还需进行高温回火（550-650℃）高温回火的目的在于消除正火冷却时产生的应力，提高韧性和塑性。
《金属材料与热处理》综合训练知识点训练解答模块5合金的结晶
模块五合金的结晶（P86）一、填空题1.合金状态图又称为相图或平衡图，它表示平衡状态下温度、成分、状态之间关系的图解。
2.二元合金状态图的基本类型有匀晶相图、共晶相图和包晶相图。
3.共晶状态图可分为共晶和共析两类。
4.包晶转变是指在一定温度下，已结晶的固相与剩余的一定成分的液相生成的一种新的固相的转变。
二、判断题1.合金状态图是表示平衡条件下，合金的性能、温度和成分之间的关系图解。
（×）2.由共晶转变所获得的两相混合物称为共晶体。
（√）3.共析转变在固态下进行，比共晶转变内应力小。
（×）4.合金是由成分、结构都相同的同种晶粒组成的，其组织是同一相。
（×）5.合金状态图的水平线是三相共存线。
（√）6.二元共晶状态图共晶线以下的组织组成物就是相组成物。
（×）三、选择题1.具有二元匀晶相图的合金，固态下的组织一定是（ C ）。
A.间隙固溶体B.置换固溶体C.无限固溶体D.有限固溶体2.恒温下，由一个固相同时形成两个固相的转变称为（ C ）。
A.匀晶转变B.共晶转变C.共析转变D.包晶转变3.在发生L→α+β共晶反应时，三相的成分（ B ）。
A.相同B.确定C.不定4.共析成分的合金在共析反应γ→α+β刚结束时，其组成相为（ C ）。
A.γ+α+βB.α+βC.（α+β）+（α+β），其相组成物为（A）。
5、一个合金的组织为α+βA.α、βB.α、βⅡ、（α+β）C.α、β、βⅡ四、简答题1.二元合金状态图有哪些类型?画出示意图。
答：有匀晶相图、共晶相图和包晶相图三种基本类型。
示意图（略）2.设A、B两组元在液态时互相溶解，在固态时形成共晶，共晶成分中B质量分数为30%，A组元在B组元中有限溶解，溶解度在共晶温度时为15%，在室温时为10%，B组元在A组元中不能溶解，A组元比B组元熔点高，画出合金相图并填出各区域的相组成物和组织组成物，分析B质量分数分别为12%、20%、30%、50%的合金结晶过程及组织。
热处理
在热处理中什么叫Ac1 Ac2 Ac3 Ar1与各种材料退火温度
Ac1:钢加热时，开始形成奥氏体的温度；
Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体均转变为奥氏体的温度；
Ar1：钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度；Acm：过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度，即过共析钢的上临界点。
铁碳合金的AC3线,一般是从727到912摄氏度之间,
正火温度一般在AC3线上30-50摄氏度,即对应为757到962摄氏度.
各种材料退火温度
DF2.DF3.K460.2510.01.sks-3退火760到780保温随炉冷到500度以下出
CR12.635.XW-5.K100.D3.S-7.K107.退火850保温随炉冷到500以下出
D2.SKD11.SLD.DC53.K110.2379.XW-41.XW-42.CR12MOV.CR12MO1V1.K340.QC11.D C11.GD2000.A88.等退火850保温随炉冷到500以下出
H13.8407.2344.SKD61.DAC.W302.FDAC.4CR5MOSIV1退火850保温随炉冷到500以下出
S136.2083.2316.PAK90.SUS420.HPM38.083.M310.M300.716.退火850保温随炉冷到500以。
奥氏体转化为铁素体工艺
奥氏体转化为铁素体工艺1.引言1.1 概述概述部分的内容应该包括奥氏体和铁素体的简介，以及奥氏体转化为铁素体工艺的重要性和应用。
可以参考如下内容：在金属材料领域，奥氏体和铁素体是两种重要的晶体结构形态。
奥氏体是指一种强韧的晶体结构，具有高强度和较低的韧性，常用于高强度要求的材料制造中。
而铁素体是一种较为柔软的晶体结构，具有较低的强度和较高的韧性，常用于提高材料的可加工性和延展性。
奥氏体转化为铁素体工艺是一种通过热处理来改变材料的晶体结构的方法。
该工艺的主要目的是将奥氏体转化为铁素体，从而改善材料的可加工性和延展性。
在奥氏体转化为铁素体的过程中，需要控制适当的温度和时间条件，使得晶体结构发生相应的变化。
这种工艺通常可通过退火、淬火和回火等方法实现，不仅可以改变材料的力学性能，还可以提供更多的加工选择。
奥氏体转化为铁素体工艺在金属材料制造中具有重要的应用价值。
首先，通过转化为铁素体，奥氏体材料可以在一定程度上降低硬度和提高韧性，使其更适合进行后续加工和成形。
其次，转化为铁素体后的材料具有更好的可塑性和延展性，可以满足各种复杂形状的加工需求。
此外，奥氏体转化为铁素体工艺还可以对材料的显微结构进行调控，改善其耐磨性、耐腐蚀性和抗拉应力腐蚀性能，提高材料的使用寿命。
总之，奥氏体转化为铁素体工艺是一种重要的金属材料处理方法，可以改善材料的可加工性和延展性，提高材料的力学性能和耐久性。
该工艺在航空航天、汽车制造、机械加工等领域具有广泛的应用前景。
未来的研究可以进一步深入探索奥氏体转化为铁素体的机理和影响因素，提高工艺的可控性和效率，为材料制造业的发展做出更大的贡献。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构展开讨论奥氏体转化为铁素体工艺。
首先，将在引言部分概述奥氏体转化为铁素体的背景和定义。
接下来，将详细介绍奥氏体转化为铁素体的工艺过程和所需条件。
在结论部分，将探讨奥氏体转化为铁素体工艺的优势和应用，并对未来铁素体工艺研究进行展望。
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铁素体转变为奥氏体的终了温度
铁素体和奥氏体是钢中两种重要的组织形态，它们的转变温度对于钢的性能和应用具有重要的影响。
本文将探讨铁素体转变为奥氏体的终了温度，并分析其影响因素。
一、铁素体和奥氏体的特点
铁素体是一种由铁和碳组成的晶体结构，在室温下为钢的一种常见组织。
铁素体具有较低的硬度和较高的韧性，具有良好的可加工性和可塑性。
然而，铁素体的强度和耐磨性相对较低，限制了钢材的使用范围。
奥氏体是另一种由铁和碳组成的晶体结构，在高温下形成。
奥氏体具有较高的硬度和强度，耐磨性和耐腐蚀性也较好。
但奥氏体的韧性较差，容易产生脆性断裂。
二、铁素体转变为奥氏体的终了温度
铁素体转变为奥氏体的终了温度，也称为A3点，是指在加热过程中铁素体完全转变为奥氏体的温度。
A3点温度是钢材的重要特性参数，不同的钢材具有不同的A3点温度。
A3点温度受多种因素的影响，包括合金元素的含量、冷却速度、加热速度等。
一般来说，合金元素的含量越高，A3点温度越低；冷却速度越快，A3点温度也越低；加热速度越快，A3点温度也越高。
三、影响铁素体转变为奥氏体的因素
1. 合金元素的含量：合金元素对钢的相变温度有重要影响。
例如，碳含量越高，A3点温度越低；而镍、铬等合金元素的加入则可以提高A3点温度。
这是因为合金元素可以改变钢中的晶体结构，从而影响相变温度。
2. 冷却速度：冷却速度是影响相变温度的重要因素之一。
快速冷却可以使A3点温度下降。
这是因为快速冷却可以阻碍晶体的生长和相变过程，从而延迟相变温度的到达。
3. 加热速度：加热速度对相变温度也有一定的影响。
较快的加热速度可以提高A3点温度，而较慢的加热速度则会降低A3点温度。
这是因为加热速度的快慢会影响晶体的生长和相变过程。
四、应用和意义
了解铁素体转变为奥氏体的终了温度对于钢材的生产和应用具有重要意义。
一方面，通过控制合金元素的含量、冷却速度和加热速度等因素，可以调节钢材的A3点温度，从而获得具有不同性能的钢材。
另一方面，铁素体转变为奥氏体的终了温度也影响着钢材的加工和使用性能，对于获得理想的钢材性能具有指导意义。
总结起来，铁素体转变为奥氏体的终了温度是钢材中重要的参数，受合金元素含量、冷却速度、加热速度等因素的影响。
了解和控制
这一参数对于钢材的生产和应用具有重要意义。
通过合理调节A3点温度，可以获得具有理想性能的钢材，满足不同领域的需求。
因此，进一步研究和理解铁素体转变为奥氏体的终了温度是非常有价值的。