《钢的热处理》PPT课件

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1、工程材料机械制造基础-Ⅰ第五章钢的热处理第六章钢的热处理(HeatTreatmentofSteel)概述钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢的普通热处理工艺钢的表面热处理工艺机械制造过程中的热处理第一节概述1.热处理的定义:时间温度临界温度热加保温冷却2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整个制造业。4.热处理的分类热处理普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;第二节钢在加热时的组织转变转变温度奥氏体的形成奥氏体晶粒度及对力学性能的影响钢在热处理的第一道

2、工序是加热。本章讲述钢在加热时其结构有什么变化其理论的基础同素异构就是使钢的晶格出现同素异构现以共析钢为例：从Fe－Fe3c状态图看出，共析钢在273℃（A1线）以下时为P;在A1线以上温度时则为A.当A1为极其缓慢加热或冷却时，P与A共同存在平衡关系。但实际上是不可能的，加热和冷却并不缓慢，而实际加热时的各临界点为：Ac1、Ac3、Accm线，冷却分别为Ar1、Ar3、Arcm。一.转变温度(transformationtemperature)所以，要把钢由PA,必须将钢加热到Ac1以上（＞727℃）；当加热到Ac1以上时，A的形成也是通过生核及

3、成长过程来实现的，简单地，有以下4个步骤：见图示：1.自F与Fe3C的交界面处，开始形成A晶核并成长，图(a)（b）；2.因为Fe3C无论是结晶或其他形式，含C量都与A差别极大，所以，由Fe3C向A转变时，必须落后于F向A转变，当P中的F奥氏体的形成FFe3C未溶Fe3CA残余Fe3CAAAA形核A长大残余Fe3C溶解A均匀化全部转变为A，图示（b）的情况结束，晶粒长大；3.当F完成转变后，落后的那部分Fe3C继续向A溶解；4.在刚形成的A晶粒中，由于Fe3C的碳原子扩散需要一段时间，才能得到均匀的A.由此可见，金属从一种晶体转变到另一种晶体，需要

4、一个“扩散”过程--保温三.奥氏体晶粒度及对力学性能的影响一)奥氏体晶粒度:1.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏体的晶粒大小。2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930℃以下,随温度升高,晶粒长大的程度。钢的本质晶粒度示意图二)奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。晶粒长大带来的问题：冷却后机械性能的降低；冲击韧性的变坏；淬火时会产生裂纹；解决的办法1.加热按Fe－Fe3c状态图对加热的温度

5、范围进行加热；2.选择含有阻止A长大化学成分的合金钢第三节钢在冷却时的组织转变钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变一.钢在热处理时的冷却方式热加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却热处理的加热和保温的主要目的是为了使钢获得细而均匀的A氏体晶粒；另一方面，冷却是让获得的晶粒在室温下得到保持，因此，冷却方式和冷却速度对A的转变有很大的影响，是一个关键的工艺。A的冷却方法大致有两种;连续冷却：把A连续从高温冷至室温，包括炉冷、空冷、水冷、由冷等。等温冷却：将A迅速从高温冷却到某一温度，保留一段时间，再冷却到室温。由于热处

6、理的冷却过程大多数并不是极其缓慢进行的，得到的是不平衡的组织，这时F-Fe3C状态图的变化规律是不适用的，因此需要了解不同冷却条件下组织转变的规律－－过冷A转变图又称TTT图（时间、温度、转变的英文缩写）或C曲线二.过冷奥氏体的等温冷却转变一)建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线----TTT曲线(C曲线)T---timeT---temperatureT---transformation共析碳钢TTT曲线建立过程示意图时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1二)共析碳钢TTT曲线的

7、分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf根据C曲线可知：A再A1与Ms线之间的不同范围内等温，分解得到组织形态与力学性能是不同的，分为三种情况：1.P转变又称高温转变，是过冷A在A1~550℃范围内等温分解为F和Fe3

8、C的机械混合物的转变。（1）形成当A过冷到A1线以下时，A产生了变化在晶界处产生了Fe3C晶核，长大使其两侧A的含量下降，