哈工大金属学与热处理课件9.ppt

《哈工大金属学与热处理课件9.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、第八章钢的热处理原理本章目的：1阐明钢的热处理的基本原理；2揭示钢在热处理过程中工艺－组织－性能的变化规律；本章重点：（1）C曲线的实质、分析和应用；（2）过冷奥氏体冷却转变及回火转变的各种组织的本质、形态和性能特点；(3)马氏体高强度高硬度的本质一热处理的定义及作用1热处理的定义：金属或合金在固态下于一定介质中加热到一定温度，保温一定时间，以一定速度冷却下来的一种综合工艺。TtT保温t保温V冷却V加热2热处理工艺曲线四个重要参数：V加热、T保温、t保温、V冷却三个基本过程：加热、保温、冷却§8-1热处理概述2热处理的意义及作用意义：应用广泛、效果显著：汽车零件80%；工模具、轴承10

2、0%例：45#钢，840℃加热，不同方式冷却冷却方式随炉冷却空气冷却油冷水冷却HRC15~1818~2440~5052~60组织P+FP+F（少）组织细M+PM作用：（1）显著提高材料的使用性能（2）改善加工性能（切削、热处理）。二热处理的条件有固态相变加热时溶解度显著变化的合金。α+LL+βα+βαLLL+γγα+γγ+βα+βL+β为什么钢能热处理?①α→γ固态相变﹄有相变重结晶②C溶解度显著变化﹄可固溶强化热处理温度区间：A1＜T＜TNJEF热处理第一步—加热奥氏体化LL+γγα+γγ+Fe3Cα+Fe3CαδL+Fe3CCESPQGKFDABC%6.69FeTJNHA1→Fe3

3、C铁碳相图§8-2钢在加热时的转变一奥氏体形成的机理1奥氏体组织结构和性能①定义：C及合金元素固溶于面心立方结构的γ-Fe中形成的固溶体。C溶于γ相八面体间隙中，R间隙=0.535A﹤Rc=0.77A→γ晶格畸变，并非所有晶胞均可溶碳，1148℃→2.5个晶胞溶一个C原子。②性能：顺磁性；比容最小；塑性好；线膨胀系数较大奥氏体化中成分组织结构的变化以共析钢为例F+Fe3C→A(727℃)成分(C%)0.02186.690.77结构体心立方复杂斜方面心立方说明奥氏体化中须两个过程：①C成分变化：C的扩散②铁晶格改组：Fe扩散3奥氏体形成热力学条件热力学条件:T﹥A1原因：以珠光体与奥氏体

4、的体积自由能之差来提供驱动力以克服新相晶核的表面能及弹性能FTFPFAA1影响过热度主要因素:V加热V加热↑，过热度⊿T↑；⊿TT实际——存在过热度⊿T:T实际-T理论A1Ac1Ar1SAccmAcmArcmAc3A3Ar3同理，冷却过程的固态相变需过冷度钢的热处理中六个重要的温度参数：A1A3Acm；Ac1Ac3Accm——加热过程Ar1Ar3Arcm——冷却过程4奥氏体形成过程（共析钢）（4）奥氏体中C的扩散均匀化。(万秒)（3）剩余Fe3C的溶解；(千秒)（2）奥氏体向F及Fe3C两侧长大(几百秒)四个阶段：（1）奥氏体在F—Fe3C界面上形核（10秒）*任何固态相变均需形核与长

5、大过程*形核需要“三个起伏条件”：成分起伏、结构起伏、能量起伏——故晶界或缺陷处易形核5亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程亚共析钢：F+P→F+A→A过共析钢：Fe3C+P→Fe3C+A→A例：球化退火，要求获得粒状珠光体→要求A中C不均匀→控制第三、四阶段*奥氏体化的目的：获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒*实际热处理中须控制奥氏体化程度。三奥氏体晶粒度及影响因素1奥氏体晶粒度概念奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般分为8级。1-4级粗(0,-1)，5-8级细，8级以上极细;计算式：n=2N-1N：晶粒度级别n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数(100X)。标准晶粒度级别图标准晶

6、粒度级别图奥氏体有三种不同概念的晶粒度(1)初始晶粒度：奥氏体转变刚结束时的晶粒大小。——通常极细小(2)实际晶粒度：具体加热条件下获得的奥氏体晶粒大小①与具体热处理工艺有关：热处理温度↑，时间↑，晶粒长大。②与晶粒是否容易长大有关———引入本质晶粒度概念（3）本质晶粒度指钢在特定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性，分为本质粗晶粒度和本质细晶粒度。测定方法：加热至930±10℃，保温8h，若A晶粒1-4级：本质粗晶粒度钢，5-8级：本质细晶粒度钢。关于本质晶粒度概念的要点：①表征该钢种在通常的热处理条件下A晶粒长大的趋势，不代表真实、实际晶粒大小；②本质粗晶粒度钢实际晶粒度并非一定粗

7、大，本质细晶粒度钢实际晶粒度并非一定细小；而与具体的热处理工艺有关。③本质晶粒度主要与成分或冶炼条件有关机理：难溶粒子的机械阻碍作用Al脱氧镇静钢含V、Ti、Nb、Zr钢机理：难溶粒子的机械阻碍作用例如：AlN、VN、TiN、NbN、ZrN本质细晶粒钢本质粗晶粒钢④是确定热处理工艺参数以及热处理质量的重要依据“过热”：热处理加热中A晶粒显著粗化本质粗晶粒钢：须严格控制加热T、t——需热处理件尽可能选择本质细晶粒钢例如：渗C用钢20MnVB,20