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从钢液中产生晶体的过程,也称液态结晶或一次结晶。随着热量的导出,晶体从无到有(形核),由小变大(晶体长大),直至液体全部转为固体(晶体),完成结晶过程。钢液的结晶过程决定着钢锭或铸件的结晶组织及物理、化学不均匀性,从而影响到钢的机械、物理和化学性能。控制钢的结晶过程是提高钢的质量和性能的重要手段之一。温度范围
钢液不是纯金属,而是以Fe为基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此,它的结晶过程不是在某一固定的温度(熔点)进行,而是在一定的温度范围内完成的。在平衡结晶条件下,钢液温度降至其液相线温度(tL)时开始出现晶体,而达到固相线温度(ts)时结晶方告结束。此液相线和固相线间的温度区间,即tL-ts=Δtc。便称为该合金的结晶温度范围。某一钢种的结晶温度范围主要取决于所含元素的性质及其含量,并可由铁与相应元素的二元或三元相图来确定。各元素对结晶温度范围的影响可近似地看成可加和的。即某一具体钢种的结晶温度范围。结晶两相区
钢液凝固时,在靠近模壁的固相(凝固层)与内部液相之间存在着一个过渡区—两相区(图1),即在凝固着的钢锭内,存在三个区域:固相区、两相区、液相区。钢液的结晶即形核和晶核长大过程只在两相区进行。钢锭的凝固就是两相区由钢锭表面向锭心的推移过程:当液相等温线到达钢锭内某一部位时,结晶开始;而固相等温线达到某一部位时,该处结晶便告结束,全部转变为固体。液相等温线和固相等温线到达锭内某一指定点的时间间隔,即该点从液相线温度降至固相等温线所经历的时间,称作该点的本地凝固时间,常以q表示之。本地凝固时间与该处的平均冷却速度成反比。由于钢锭内不同部位的传热条件差异很大,因此不同部位的本地凝固时间会有很大的不同,从而引起结晶组织的不同。钢锭内液相等温线和固相等温线间的距离称作两相区宽度,以△x表示之。且有。两相区窄有利于柱状晶发展,而两相区宽有利于等轴晶发展。
1) 无扩散性——马氏体转变是非扩散性转变,因而转变过程中没有成分变化,M的含碳量和原来A的相同。2)切变共格和表面浮凸现象——由于原子不能进行扩散,因而晶格转变只能以切变的机制进行。3)变温形成——M只有在不断降低温度的条件下,转变才能继续进行。4)高速长大——马氏体生长速度极快,片间相撞容易在马氏体片内产生显裂纹。5) 转变不完全——残余奥氏体A残——MS点越高,M越多,A残越少。Ms和Mf点的温度与冷却速度无关,主要取决于含碳量与合金元素的含量。如图所示: [3]
过冷奥氏体转变曲线由于转变温度不同,过冷奥氏体将按不同机理转变成不同的组织(P、B、M)。转变类型主要取决于转变温度,但转变量和速度又与时间密切相关。过冷奥氏体转变曲线——表示温度、时间、和转变量三者之间的关系曲线。(一)过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线又叫C曲线,也称为TTT曲线。如图所示:冷却方式:1)等温冷却合并图册(2张)2)连续冷却1、等温转变曲线的建立等温转变曲线可以用金相法、膨胀法、电阻法和热分析法等多种方法建立。
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