主题:【原创】金属材料扯淡时间(十六)----C曲线收工

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牛牛0322
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(本文为无敌大冰冰老师原创,感谢老师的分享)
CCT曲线可以直观的看到在某一个冷速下得到的金相组织,但本质上产品很难在每个部位有同样的冷速,往往芯部和表面的冷却速度相差很多,虽然有热传导来补热,但从速度上讲有所差别。这种差别虽然很小,但也有影响。开车的人可以对比一下自己的两只手,左手明显会黑一些(手动挡啊,一只手会在方向盘上晒的,一只手换挡,虽然这样的操作不正确但大多都是这样)。
因此CCT曲线带来的参考就不仅仅是在哪种冷速下得到什么组织了,一个更重要的作用是考虑到复杂冷速背景下选择材料的参考。举个简单的例子,材料空冷的时候会面临到冬天的冷和夏天的热这种环境的差异,同时带来的是冷速的不同,或者宽阔冷却环境下有大风,这时候你可能需要在8度/秒到30度/秒的冷速范围内得到同样的组织!为什么?自己从不同组织的体积变化想!
如果大风刮来,靠近大风的一侧和另一侧的冷速不一样,冷速造成的组织不同,体积变化不同,所以应力状态不同,于是。。。材料就会变形!即使有较大的束缚下无法变形,那也会有很大的残余应力存在,你懂的!
有个比喻虽然不恰当,但形象,晚上睡觉你受风了,一面脸面瘫了,然后你的嘴就歪了。。。
因此如果面临这样的局面(特别是设施简陋的制造厂房),那么选择材料品种的时候就要考虑CCT曲线在这个冷速范围内至少得到的应该是同一类组织,或同一组合组织,比如上一讲中的那张二伯觉得不太好的CCT图,得到的都是比如铁素体+珠光体的组织,那么即使有环境差异,产品形态及性能也不会差到哪里,这就是CCT曲线比较平稳,为了说明问题,还是重新拿出来吧。

上图先不管画的好不好,至少不管哪种冷速得到的都是一类组织,从图上的均匀性看,貌似即使是两种组织的混合,占的比例貌似也差不多,你看,有时候不好的东西也能给你启示呢!
再把上次的另一个图拿出来,大家见下图啊,看到从左边数第四条线和第五条线,图上没有标冷速,按经验看应该是1度/秒这个量级左右的,如果按第四根冷却,得到贝氏体和马氏体,如果按照第五根冷却得到的是珠光体和铁素体和贝氏体,就是这样,如果材料是个管,你就发现180度相对的位置金相组织不一样,你就懵逼了。。。。怀疑拿错了样子?其实还有个可能是我上述说的这样。

因此,CCT曲线作用不仅是看冷速对组织,各位童鞋还可以发觉更多的实际工业用途。
了解了这些,那么如果我们想要控制一定冷速下的组织怎么操作呢。成分改变!这是无疑的,所有的根都在成分,调整成分以改变CCT曲线,实际就是改变材料的组织。上次扯淡我们也说了,成分的增减与CCT曲线的形状有关系,我们慢慢说。

成分不同实质上是在材料的微观结构中合金元素置换Fe原子的多少以及C、N、O等小原子间隙的量的多少,这个前面扯淡多次讲过了。那么在一条冷却线比如空冷的8度/秒,冷速一样,过冷度一样,条件都一样的情况下,就要看不同成分中C等小原子扩散的能力以及与合金的析出能力,其实就是本身逃离束缚的能力!
就如同给10个人同样的钱,有人是健将、有人是胖子、有人瘸了条腿,有人没有了眼,这些不同的人(材料)走的路是不同的!健将可以骑行318好几个月,胖子开车走甘南十几天,瘸腿的雇个车周边游,盲人坐家里吃点好的。
言归正传,成分的不同这个问题很复杂,如果单单的提高或降低一种,那规律相对简单,就是各种二元相图。如果改变了2种,那就是三元相图!至于多元相图。。。二伯看了贾成珂的书后表示很好很强大!二伯看三元相图都费劲。。以上说的仅仅是单一的2.3.4种平衡状态,不涉及相变,因此相图来描述对比CCT曲线是不妥的,额。。驴唇不对马嘴的意思。
那么成分影响CCT曲线的规律是啥呢?一句话:奥氏体在冷却过程中的稳定性!如果失稳度高,那就容易组织转变,如果稳定性高,那就不容易组织转变,就是这个简单的道理。
那么成分对稳定性的影响怎么说?注意两方面就可以了。
  • 置换原子越多奥氏体冷却时越稳定,为什么?如果晶格上都是Fe,那么间距、原子间结合力都是一样的,好移动!如果其他合金多,所以晶格实际上是变形的,因此不好移动,所以稳定。童鞋们都吃过冰棍吧,纯奶油的容易化是不是?奶油小豆的不容易化是不是?
  • C及形成碳化物的元素的多少,越多越稳定,为什么?如果有童鞋还在问哪些元素是碳化物形成元素这个问题,请重读二伯扯淡之碳化物篇!不仅有元素,还有为什么这些元素会形成碳化物,以及它们为什么形成碳化物的难易度不同。说正事:如果碳化物没有溶入奥氏体,那么钉扎作用使奥氏体稳定,如果溶入了奥氏体,那么在冷却过程中析出使奥氏体稳定。
    至于为什么钉扎作用可以稳定奥氏体,你(原子)是绕过一座山(碳化物)容易还是走平原容易啊!你体力有限是选择走平路还是爬山啊?
基本上大家都明白了合金或者C什么的加的越多奥氏体冷却过程中越稳定了(二伯没有验证过,哈哈),至于各种元素作用的效果,从上述两个方面讲,一个是和Fe原子的差异,差异越大越稳定,一个是和C形成碳化物的能力,能力越大越稳定!至于不同元素的配比。。。这种复杂的问题二伯不敢思考,哈哈哈哈,以后有时间了我好好琢磨一下。
稳定与否带来的结果就是曲线的移动和变形,可以下课啦!
趁下课铃响之前,二伯强调一下:CCT曲线不是C曲线,为了某些原因这里这么说,至于真的C曲线TTT,二伯就不说了,异曲同工!一个是等温转变,一个是连续冷却转变。两者相通,用途不一而已。
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