《金属材料热处》ppt课件

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1、第一节热处理的理论基础第二节钢的热处理第三节固溶与时效处理（二）金属材料热处理在铸造、压力加工和焊接成形过程中，不可避免地存在组织缺陷。对金属材料进行热处理主要源于提高其综合机械性能，符合材料在设计和制备过程中所遵循的“成分－组织－性能”的原则。第一节热处理的理论基础热处理是将金属材料以一定的速度加热到预定温度并保持预定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法。金属材料的强化机制导致材料失效的最大应力结构材料陶瓷材料高分子材料金属材料强度疲劳强度抗拉强度断裂强度屈服强度材料强度的唯一性判据

2、固溶强化：当合金由单相固溶体构成时，随溶质原子含量的增加，其塑性变形抗力大大提高，表现为强度和硬度上升，塑性和韧性值下降。Cu－Ni固溶体的机械性能与成分的关系Al－Mg固溶体的应力－应变曲线σbδδ细晶强化：合金的晶粒越细小，内部的晶粒和晶界的数目就越多。细晶强化利用晶界上原子排列的不规则性，原子能量高这一特点，对材料进行强化。双晶粒的拉伸试验说明：晶界对形变有阻碍作用。双晶粒拉伸示意图低碳钢的σs与晶粒大小的关系加工硬化：加工硬化是指金属材料随着塑性变形程度的增加，强度、硬度升高；塑性、韧性下

3、降的现象。加工硬化（冷变形）是热处理不能强化的金属材料的主要强化方法。曲线分为三阶段1）易滑移阶段（位错少干扰）2）线性硬化阶段（位错塞积）3）抛物线硬化阶段（螺旋位错启动，位错密度下降）加工硬化曲线：时效强化：时效强化是指获得过饱和固溶体后，在一定温度下保温析出过渡相、第二相等而实现对材料强化的方法。第二相强化（弥散强化）：通过各种工艺手段使第二相质点弥散分布，可以阻碍合金内部的位错运动，从而提高合金强度的方法。第二相一般指各种化合物质点。1）生产中可通过对马氏体进行回火的方法获得弥散分布的第二

4、相；2）也可通过共晶化合物进行热压力加工获得；3）还可通过共析反应获得；4）另外还可通过粉末冶金方法获得。获得第二相的途径：复合强化：利用两种或两种以上的强化方法，来达到塑性金属材料强化的目的。钢的形变热处理固溶强化加工硬化回火索氏体第二相强化细晶强化固溶强化固态相变塑性金属材料的强化机制表明：通过热处理中的加热和冷却过程使合金产生固态相变，从而合金组织发生变化，最终导致材料性能产生变化。固态相变是指固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时，从一种组织结构会转变成另一种组织结构。材料科学研究中的固态

5、相变主要是指温度改变而产生的相变。固态相变主要包括三种基本变化：1）晶体结构的变化；2）化学成分的变化；3）有序程度的变化。一种相变可同时包括一种、两种或三种变化。钢铁材料热处理是通过加热、保温和冷却方式借以改变合金的组织与性能的一种工艺方法，其基本内容包括热处理原理及热处理工艺两大方面。第二节钢的热处理钢铁材料的强韧化重要有两个途径：一是对钢铁材料实施热处理；二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。钢的热处理原理钢的热处理相变温度钢在加热时，实际转变温度往往

6、要偏离平衡的临界温度，冷却时也是如此。随着加热和冷却速度的增加，滞后现象将越加严重。通常把加热时的临界温度标以字母“C”，如AC1、AC3、ACm等；把冷却时的临界温度标以字母“r”，如Ar1、Ar3、Arm等。加热时钢的组织转变奥氏体的形成过程钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以共析钢的奥氏体形成过程为例。3）残留渗碳体的溶解：铁素体全部消失以后，仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。1）奥氏体形核：奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体

7、的界面上形成。2）奥氏体晶核长大：奥氏体晶核形成以后，依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。4）奥氏体均匀化：渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体。亚共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：冷却时钢的组织转变1、钢的冷却方式热处理时常用的冷却方式有两种：一是等温冷却（常用于理论研究）；二是连续冷却（常用于生产）。A12、过冷奥氏体等温冷却曲线的绘制通常将处于A1以下温度尚未发生转变的奥氏体

8、称为过冷奥氏体。钢在冷却时的组织转变实质上是过冷奥氏体的组织转变。1）等温冷却试验：（a）首先将若干薄圆片状试样放入锡熔炉中，在高于共析温度的条件下进行奥氏体化；（b）将上述奥氏体化后的试样迅速放入另一锡熔炉保温，炉温低于共析温度；（c）依据试样保温时间的差异，分别从炉中取出试样，置于水中快冷；（d）磨制金相试样，并观察显微组织。在不同温度重复上述等温转变试验，可根据试验结果绘制出奥氏体钢的等温冷却曲线。曲线的左边一条线为过冷奥氏体转变开始线；右边一条线为过冷奥氏体转变终了线。该曲