第2章金属材料组织与性能的控制(4).ppt

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1、第四节钢的热处理本章主要内容钢的加热转变钢的冷却转变钢的退火与正火钢的淬火与回火钢的表面热处理表面热处理新技术基本概念热处理热处理工艺的分类普通热处理退火、正火、淬火、回火表面热处理表面淬火、化学热处理其他热处理可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理基本概念临界点加热时Ac1、Ac3、Accm冷却时Ar1、Ar3、Arcm钢的加热转变奥氏体的形成过程奥氏体晶核形成奥氏体晶核长大剩余渗碳体溶解奥氏体均匀化钢的加热转变奥氏体晶粒大小及其影响因素晶粒度的概念实际晶粒度起始晶粒度本质晶粒度把钢加热到930℃±10℃保温8小时冷却后测得的晶粒度称为本质晶粒

2、度。钢的冷却转变冷却方式过冷奥氏体的等温转变共析钢过冷奥氏体等温转变图——C曲线共析钢过冷奥氏体等温转变规律钢的冷却转变共析钢等温转变产物的组织和特性珠光体类转变(高温转变)转变温度：A1-550℃珠光体转变是一种扩散型相变（Fe、C）A1-650℃珠光体、650℃-600℃索氏体600-550℃屈氏体（如图示）钢的冷却转变片状珠光体形成机制示意图钢的冷却转变共析钢等温转变产物的组织和特性贝氏体类转变(中温转变)550℃-350℃上贝氏体、350℃-Ms下贝氏体贝氏体类转变是一种半扩散相变（C）上贝氏体形成示意图钢的冷却转变共析钢等温转变产物的组

3、织和特性下贝氏体形成示意图下贝氏体形组织如图钢的冷却转变马氏体转变(Ms-Mf)马氏体是碳在-Fe中过饱和固溶体(间隙固溶体)。该转变是无扩散相变。马氏体的形态0.3％时，基本上可获得全部的板条马氏体；当含碳量大于1.0％时，可获得全部的片状(针状)马氏体；而在0.3％-1.0％之间时为板条马氏体和片状(针状)马氏体的混合组织。钢的冷却转变马氏体转变(Ms-Mf)马氏体的性能高硬度是马氏体的力学性能的主要特点。马氏体的硬度主要受其含碳量的影响，如图6-17所示。钢的冷却转变马氏体转变(Ms-Mf)马氏体转变的特点马氏体相变是非扩散型相变；马氏体

4、形成速度极快(<10-7s)；马氏体转变的不彻底性，总有一定的残留奥氏体；马氏体转变时伴随着体积的膨胀。钢的冷却转变亚共析钢和过共析钢的等温转变影响过冷奥氏体等温转变的因素碳含量合金元素加热温度和时间过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变曲线—CCT曲线K线转变开始线转变终了线临界冷却速度钢的退火与正火退火1)退火的定义2)退火的目的：改善钢的铸造、锻造、焊接后粗大而不均匀的组织，从而改善力学性能；降低硬度，提高塑性，从而改善切削加工和冷压加工性能等的工艺性；改善组织，消除成分不均匀性，消除内应力，为零件的后续热处理作组织准备。钢的退火

5、与正火退火正火工艺规范钢的退火与正火正火正火的定义正火的目的：作为最终热处理，可以细化晶粒，使组织均匀化；减少亚共析钢中铁素体的含量，使珠光体数量增多并细化。对于过共析钢可消除网状二次渗碳体；作为预先热处理改善切削加工性能，针对低碳钢和低碳合金钢退火后硬度太低，不利于切削加工，通过正火适当提高硬度，可改善切削加工性能。钢的淬火与回火淬火工艺淬火加热温度亚共析钢为：Ac3＋30-50℃过共析钢为：Ac1＋30-50℃淬火加热时间]加热时间受钢件成分、尺寸和形状、装炉量、加热炉类型、炉温和加热介质等因素的影响。一般钢的碳含量和合金元素含量越高，零件尺

6、寸越大，淬火加热时间越长。钢的淬火与回火钢的淬火与回火淬火方法淬火缺陷及其预防措施钢的淬透性概念淬透性、淬透层深度和淬硬性淬透性：表征钢淬火时获得马氏体的能力。淬硬性：淬火后获得的马氏体的最高硬度。淬透层深度：实际工件在具体条件下淬火后表层到半马氏体层的厚度。影响淬透性的因素碳含量、合金元素、奥氏体化温度淬透性的测定与淬透性曲线端淬实验法、临界直径法淬透性的应用钢的淬透性钢的淬透性钢的回火回火的定义回火的目的获得所要求的力学性能稳定组织和尺寸消除内应力钢回火时的组织转变马氏体分解主要发生在100-200℃，一直进行到350℃残留奥氏体的转变主要发

7、生在200-300℃碳化物转变为Fe3C主要发生在250-400℃渗碳体的聚集长大及相再结晶400℃以上钢的回火钢回火时的性能变化硬度变化强度与塑性的变化硬度变化各种钢在200℃；以下回火时，硬度变化不大，保持淬火马氏体的高硬度。200-300℃；回火后，由于马氏体分解造成的硬度降低已由残余奥氏体转变为下贝氏体带来的硬度升高所补偿，所以硬度的降低不大。对于高碳钢，因为淬火后残余奥氏体量较多，回火后有时还可使硬度略有提高。回火温度继续升高，钢的硬度很快下降。对于碳钢，回火温度每升高100℃，硬度约下降HRCl0。强度与塑性的变化40钢的机械性能

8、随回火温度变化的规律如图6-35所示。强度随回火温度升高而降低，塑性随回火温度升高而升高，但超过650℃时反而降低。这是由于回火温度增高