材料热处理之认识讲解课件

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1、材料熱處理之認識互动讨论题1以同学们现有的经验与知识，在选择某种材料来制造某个机械零件时，应该考虑哪些因素？性能：能否满足使用要求制成零件的难易程度经济：材料是否容易获得材料价格及运输等成本资源环境：材料是否可以再生产材料生产及使用对环境的影响互动讨论题2在上述必须考虑的因素中，首先要考虑的关键因素是什么？A、材料的性能B、材料的成本C、材料对资源与环境的影响材料的性能使用性能：工艺性能：力学性能物理性能化学性能冷加工性能热加工性能热处理性能定义：钢的热处理是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的工艺。应用：是

2、改善钢材性能的重要工艺措施，在机械制造中应用广泛。第一节钢的热处理原理热处理工艺分类：整体热处理：表面热处理：化学热处理：退火、正火、淬火、回火等表面淬火、物理气相沉积、化学气相沉积等渗碳、渗氮、碳氮共渗等热处理的工艺要素：温度、时间热处理工艺曲线：加热保温冷却时间温度一、钢在加热时的转变钢的临界点：平衡临界点：加热临界点：冷却临界点：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、ArcmAr1Ar3ArcmA3A1AcmAc3Ac1AccmWc(%)温度名詞解釋固溶体：组成合金的组元，在固态时相互溶解，所形成的单一均匀的物质。金属

3、化合物：合金组元之间发生相互作用而生成的晶格类型和性能不同于任一组元的物质。铁素体：碳溶于α-Fe中形成的固溶体。奥氏体：碳溶于γ-Fe中形成的固溶体。渗碳体：铁与碳形成的金属化合物Fe3C。珠光体：铁素体和渗碳体组成的两相混合物。莱氏体：奥氏体和渗碳体组成的两相混合物。Fe3CⅠ：从液体金属中直接结晶出的渗碳体称为一次渗碳体.Fe3CⅡ：从奥氏体中析出的渗碳体称为二此渗碳体.Fe3CⅢ：由铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体.亚共析钢:含碳量为0.028℅─2.11℅之间的室温组织为F+P的钢.共析钢:含碳量为0.77℅、室温组织为P的钢.过共

4、析钢:含碳量大于0.77℅、室温组织为P+Fe3CⅡ的钢。（一）A的形成以共析钢为例：将共析钢加热至Ac1时，发生P—A转变。其转变过程是一个形核和长大的过程。P—A转变分4个阶段进行：1、A晶核形成2、A晶核长大3、残余Fe3C溶解4、A成分均匀化Ac1以下FFe3CA未溶Fe3CA晶粒A晶界对于亚共析钢：若加热至Ac1温度以上Ac3温度以下，只能使P—A，得到A+F组织；称之为不完全A化。对于过共析钢：若加热至Ac1温度以上Accm温度以下，只能使P—A，得到A+Fe3Cⅱ组织。上述情况称为不完全A化。（二）A晶粒的长大1、当P向A转变刚完

5、成时，最初获得的A晶粒是很细小的。为什么？减少系统能量，使系统趋向更稳定。但在A后的继续加热保温过程中，A晶粒会继续长大：加热温度越高、保温时间越长，A晶粒越粗大。举例：玻璃板上的小水珠长大根据热力学定律：一切自发的运动（变化）总是朝着减少能量的方向进行的。自由落体运动；水的自然流动；晶粒长大正是一个减少表面能的过程。2、晶粒大小对性能的影响金属材料的晶粒大小对性能有很大影响：在常温下，金属的晶粒越细小，强度越高、塑性韧性越好。晶粒粗大会导致性能恶化。因此，生产中总希望获得均匀细小的晶粒。理论和实践都表明：因为钢在加热时获得的A晶粒大小，直接影

6、响冷却后转变产物的晶粒大小。（组织遗传）A晶粒大小对性能有很大影响。讨论：A只是一种高温组织，其晶粒大小对性能是否会有影响？为什么？因此，A晶粒大小是评定热处理生产中加热质量的主要指标之一。在热处理生产中，总是希望在加热时获得均匀细小的奥氏体组织，以确保金属材料在冷却后得到细小的晶粒组织。3、怎么评定A晶粒大小？A晶粒大小用A晶粒度来评定。根据国家标准GB6394-86《金属平均晶粒度测定法》：标准晶粒度分为12级：00,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10粗晶粒细晶粒超细晶粒4、热处理生产，在加热时怎样才能获得均匀细小的A晶粒？A晶粒

7、大小与加热温度和保温时间有关。P向A转变刚完成时，最初获得的A晶粒是很细小的。但随着加热的继续，晶粒会自发长大。加热温度越高，保温时间越长，A晶粒就越粗大。因此，在热处理生产中，首先必须合理选择加热温度和保温时间，并在生产中予以严格控制。加热是热处理生产的第一道工序，也是重要的一道工序。二、钢在冷却时的转变冷却是热处理的关键工序。为什么？先看一个实验：将5个同尺寸的45钢试样加热至840℃保温相同时间，然后分别以不同冷却速度冷却，再测定它们的力学性能。结果如下表：冷却方法力学性能硬度HRCb/MPas/MPa/%/%炉冷51927232

8、.54915~18空冷657~70633315~1845~5018~24油冷88260818~204840~50水冷10787067~812~1452