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從鋼液中產(chǎn)生晶體的過(guò)程,也稱(chēng)液態(tài)結(jié)晶或一次結(jié)晶。隨著熱量的導(dǎo)出,晶體從無(wú)到有(形核),由小變大(晶體長(zhǎng)大),直至液體全部轉(zhuǎn)為固體(晶體),完成結(jié)晶過(guò)程。鋼液的結(jié)晶過(guò)程決定著鋼錠或鑄件的結(jié)晶組織及物理、化學(xué)不均勻性,從而影響到鋼的機(jī)械、物理和化學(xué)性能。控制鋼的結(jié)晶過(guò)程是提高鋼的質(zhì)量和性能的重要手段之一。溫度范圍
鋼液不是純金屬,而是以Fe為基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此,它的結(jié)晶過(guò)程不是在某一固定的溫度(熔點(diǎn))進(jìn)行,而是在一定的溫度范圍內(nèi)完成的。在平衡結(jié)晶條件下,鋼液溫度降至其液相線溫度(tL)時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)晶體,而達(dá)到固相線溫度(ts)時(shí)結(jié)晶方告結(jié)束。此液相線和固相線間的溫度區(qū)間,即tL-ts=Δtc。便稱(chēng)為該合金的結(jié)晶溫度范圍。某一鋼種的結(jié)晶溫度范圍主要取決于所含元素的性質(zhì)及其含量,并可由鐵與相應(yīng)元素的二元或三元相圖來(lái)確定。各元素對(duì)結(jié)晶溫度范圍的影響可近似地看成可加和的。即某一具體鋼種的結(jié)晶溫度范圍。結(jié)晶兩相區(qū)
鋼液凝固時(shí),在靠近模壁的固相(凝固層)與內(nèi)部液相之間存在著一個(gè)過(guò)渡區(qū)—兩相區(qū)(圖1),即在凝固著的鋼錠內(nèi),存在三個(gè)區(qū)域:固相區(qū)、兩相區(qū)、液相區(qū)。鋼液的結(jié)晶即形核和晶核長(zhǎng)大過(guò)程只在兩相區(qū)進(jìn)行。鋼錠的凝固就是兩相區(qū)由鋼錠表面向錠心的推移過(guò)程:當(dāng)液相等溫線到達(dá)鋼錠內(nèi)某一部位時(shí),結(jié)晶開(kāi)始;而固相等溫線達(dá)到某一部位時(shí),該處結(jié)晶便告結(jié)束,全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w。液相等溫線和固相等溫線到達(dá)錠內(nèi)某一指定點(diǎn)的時(shí)間間隔,即該點(diǎn)從液相線溫度降至固相等溫線所經(jīng)歷的時(shí)間,稱(chēng)作該點(diǎn)的本地凝固時(shí)間,常以q表示之。本地凝固時(shí)間與該處的平均冷卻速度成反比。由于鋼錠內(nèi)不同部位的傳熱條件差異很大,因此不同部位的本地凝固時(shí)間會(huì)有很大的不同,從而引起結(jié)晶組織的不同。鋼錠內(nèi)液相等溫線和固相等溫線間的距離稱(chēng)作兩相區(qū)寬度,以△x表示之。且有。兩相區(qū)窄有利于柱狀晶發(fā)展,而兩相區(qū)寬有利于等軸晶發(fā)展。
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淬透性的基本概念鋼的淬透性——是指在規(guī)定的條件下,鋼在淬火時(shí)能夠獲得淬硬層深度的能力。淬透性是鋼的一種熱處理工藝性能,與冷卻速度無(wú)關(guān)。淬透性也叫可淬性,它取決于鋼的淬火臨界冷卻速度VK(過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線CCT曲線的臨界冷卻速度)的大小。二、淬透性對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響淬透性對(duì)鋼的力學(xué)性能有很大影響。淬透的工件,表里性能均勻一致;未淬透時(shí),表里性能存在差異。淬透的工件經(jīng)調(diào)質(zhì)后由表及里都是回火索氏體,而未淬透的工件心部是片狀索氏體和鐵素體,尤其是韌性(ak)相差特別大。不同的零件對(duì)淬透性要求不一樣。如彈簧要求淬透,而齒輪即不要求淬透。三、影響淬透性的因素影響鋼的淬透性的決定性因素是臨界冷卻速度(vk),臨界冷卻速度越小,淬透性越大。影響因素有:1、含碳量 :共析點(diǎn)附近淬透性好,遠(yuǎn)離S點(diǎn)差。2、合金元素: 除Co外,幾乎所有的合金元素都降低鋼的臨界冷卻速度,即提高鋼的淬透性。3、奧氏體化:溫度越高,保溫時(shí)間越長(zhǎng),鋼的淬透性增大。四、淬透性的測(cè)定和表示方法未端淬火法GB225—88鋼的淬透性表示方法
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