材料热处理原理及工艺.ppt

《材料热处理原理及工艺.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、材料科学基础太原科技大学材料科学与工程学院材料科学基础课程教学团队第九章钢的热处理原理及工艺第一节热处理基本概念第二节钢在加热时的转变第三节钢的转变曲线、产物及性能第四节过冷奥氏体转变曲线的应用第五节钢的退火和正火第六节钢的淬火与回火第七节钢的表面热处理9.1固态相变总论9.1.1固态相变分类1.按热力学分类根据相变点的吉布斯自由焓函数的导函数的连续情况可将固态相变分为一级相变和二级相变。一级相变：相变过程中新旧两相自由焓相等，但自由焓的一阶偏导数不等，这种相变称为一级相变。二级相变：相变过程中新旧两相自由焓相等，自由焓的一阶偏导数也相等，但自由焓的二阶偏导数不等，这种相变称为二级相

2、变。一级相变时，有潜热的变化和体积的突变。大多数固态相变属于一级相变。二级相变时，无潜热和体积的变化，但热容、压缩系数和膨胀系数要发生突变。磁性转变、超导态转变及一部分有序—无序转变为二级相变。一级相变符合相区接触法则，相邻相区的相数差一。对于二元相图通常两个单相区之间含有这两个相组成的两相区。对于二级相变，两个单相区仅以一条线分割。n级相变：相变过程中新旧两相自由焓的第（n-1）偏导数相等，而其n阶偏导数不相等。2.按结构变化分类按发生相变时新相与母相在晶体结构上的差异，可以将相变分为重构型相变和位移型相变。重构型相变——伴随化学键的破坏，新键的形成，原子重新排列，新相和母相在晶

3、体学上没有明确的位向关系。所需要克服较高的能垒，相变潜热很大，相变进行缓慢。高温型石英—高温磷石英，高温磷石英—高温方石英，脱溶分解，共析转变位移型相变——不需要破坏化学键或改变其基本结构，相变时所发生的原子位移很小，新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系。所需要克服的能垒很低，相变潜热也很小，转变速度非常迅速。低温型石英—高温型石英，SrTiO4发生的立方—四方转变，马氏体相变3.按相变方式分类相变过程要经历涨落，根据涨落发生的范围与程度的不同，Gibbs将其分为两类。一类是形核—长大型相变，另一类是连续型相变。形核—长大型相变：在很小的范围内，发生原子相当激烈的重排，生成了新相的

4、核心，新相与母相之间产生了相界，靠不断的生核和晶核的长大实现相转变叫形核—长大型相变。脱溶分解、共析转变等连续型相变：若在很大范围内原子发生轻微的重排，相变的起始状态和最终状态之间存在一系列连续状态，不需形核，靠连线涨落形成新相，这种相变为连续型相变。调幅分解按相变时是否获得符合状态图的平衡组织可将固态相变分为平衡转变和非平衡转变；根据相变过程中有无原子的扩散可以将固态相变分为扩散相变、半扩散相变和非扩散型相变。按形核方式可将固态相变分为扩散形核和无扩散形核相变。从相变的动力学机制出发，可以将相变分为均匀转变和非均匀转变。第一节热处理基本概念一、热处理所谓钢的热处理是指将钢在固态下

5、进行加热、保温和冷却三个基本过程，以改变钢的内部组织结构，从而获得秘需性能的一种的加工工艺。二、热处理工艺分类三、钢的临界温度第二节钢在加热时的转变一、奥氏体的形成过程（一）奥氏体晶核的形成（二）奥氏体晶核的长大（三）残余奥氏体的溶解（四）奥氏体的均匀化二、影响奥氏体形成速度的因素（一）温度的影响（二）钢的成份的影响（三）原始组织的影响三、奥氏体晶粒的长大及其影响因素（一）奥氏体晶粒度的概念根据奥氏体形成过程和晶粒长大情况奥氏体晶粒度可分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。钢的奥氏体晶粒长大倾向分为两类：一类晶粒长大倾向大，称为本质粗晶粒钢。一类晶粒长大倾向小，称为本质细晶粒钢

6、。“本质晶粒度”是表示在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大倾向性的高低。奥氏体的本质晶粒度的确定，通常是将钢加热到930±10℃，显微放大100倍与标准晶粒度等级图进行比较。标准奥氏体晶粒度等级分为8级，1级最粗，8级最细。钢的奥氏体晶粒度在1~4级的为本质粗晶粒钢，在5~8级的为本质细晶粒钢。在工业生产中，一般经铝脱氧的钢大多是本质细晶粒钢，而只用锰硅脱氧的钢为本质粗晶粒钢；沸腾钢一般都为本质粗晶粒钢，而镇静钢一般为本质细晶粒钢。需经热处理的工件一般都采用本质细晶粒钢。（二）奥氏体晶粒长大及其影响因素奥氏体化温度越高，晶粒长大越明显。钢中奥氏体含碳量的增加，奥氏体晶粒的长大倾向也增大

7、。钢中加入合金元素，也影响奥氏体晶粒长大。一般认为，凡是能形成稳定碳化合物的元素（如钛、钒、钽、铌、锆、钨、钼、铬），形成不溶于奥氏体的氧化物及氮化物的元素（如铝），促进石墨化的元素（如硅、镍、钴），以及在结构上自由存在的元素（如铜），都会阻碍奥氏体晶粒长大。而锰、磷则有加速奥氏体晶粒长大的倾向。第三节过冷奥氏体转变产物及性能一、珠光体类型组织转变（一）珠光体组织形态与性能片状珠光体组织中，一对铁素体与渗碳体片的总厚度，称为珠光体片间距。珠光体中层片状的渗