钢的热处理原理和工艺.ppt

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1、第五章钢的热处理原理和工艺1热处理是改善金属材料使用性能和工艺性能的一种非常重要的工艺方法。热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。它担负着改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高产品质量延长使用寿命的重要任务。重要的机械零件必须经热处理才能获得良好的使用性能。2§1.钢的热处理原理及分类一、热处理原理1.定义将钢在固态范围内，采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺方法。32.工艺曲线注明：临界温度（A1、A3、Acm）43.原理：热处理不改变工件的形状和尺寸，只改变工件的内部组织和性能的一种非常重要的工艺方

2、法。根本原因：是由于铁具有同素异构转变特性，从而使钢在加热和冷却过程中发生组织和结构上的变化，从而可以改善和提高获得所需要的使用性能。5二、热处理的分类6常见热处理车间7加热冷却保温8§2.钢在加热及冷却时的组织转变一、钢在加热时的组织转变1.钢在加热和冷却时的相变温度加热温度选择的理论依据——铁碳合金状态图；但实际转变温度（相变温度）比状态图上的临界温度（A1、A3、Acm）有一定的滞后现象，采用代号表示。即：加热(c)和冷却(r)A3—Ac3—Ar3A1—Ac1—Ar1Acm—Accm—Arcm9钢在加热和冷却时的临界温度102.奥氏体的形成（以共

3、析钢为例）(1)奥氏体晶核的形成；(2)奥氏体晶核的长大；(3)残余渗碳体的溶解；(4)奥氏体成分的均匀化。（基本过程）共析钢中奥氏体形成过程示意图a)形核；b)长大；c)残余渗碳体溶解；d)奥氏体均匀化11奥氏体形成示意图4秒6秒8秒15秒12对于亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程：1.亚共析钢：F+P→F+A→A2.过共析钢：Fe3C+P→Fe3C+A→A133.奥氏体晶粒的长大晶粒的长大主要是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行的。晶粒的吞并与长大过程为了防止晶粒长的粗大，严格控制加热温度和保温时间。144.奥氏体晶粒大小的实际意义：钢中奥

4、氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织和性能。奥氏体晶粒细小，则其转变产物的组织也较细小，性能较好；反之，转变产物的组织则粗大，而且其性能也较差。晶粒号的标准等级图(100×)15二、钢在冷却时的组织转变冷却方式：等温冷却；连续冷却。161.奥氏体的等温转变1）定义不稳定的过冷奥氏体经过一段时间的等温保持，转变为稳定的新相的过程。2）转变产物珠光体（粗珠光体、索氏体、屈氏体）贝氏体（上贝氏体、下贝氏体）马氏体（低碳马氏体、高碳马氏体）17共析钢等温冷却转变曲线图（C曲线或为TTT曲线）表示：过冷奥氏体的等温转变温度~转变时间~转变产物的关系。181）珠光

5、体型转变区（A1~550℃）——高温等温转变a）形成温度范围A1~650℃b）组织——珠光体（P）粗片状珠光体片层间距>0.4μmC）性能强度比较高，硬度适中170~220HBW有一定的塑性，具有较好的综合力学性能。珠光体组织3800×19a）形成温度范围650℃~600℃b）组织——索氏体（S）细片状珠光体片层间距0.4~0.2μmC）性能硬度为230~320HBW综合力学性能优于粗珠光体。索氏体组织8000×20a）形成温度范围600℃~550℃b）组织——屈氏体（T）极细片状珠光体片层间距<0.2μmC）性能硬度为330~400HBW综合力学性能

6、优于索氏体。规律：形成温度↓；片层间距↓；硬度↑。屈氏体组织8000×212）贝氏体型转变区（550℃~Ms）——中温等温转变形成上贝氏体组织。组织组成：铁素体+渗碳体组织特征：铁素体——长成板条状大致平行分布渗碳体——呈粒状或短杆状分布在铁素体板条之间。22a）形成温度范围550℃~350℃b）组织——上贝氏体（B上）形态呈典型羽毛状C）性能硬度为40~45HRC强度低，塑性很差，基本上没有使用价值。23下贝氏体组织组织组成：铁素体+渗碳体组织特征：铁素体——长成针片状，互不平行，有一定角度，形成分枝；渗碳体——呈粒状或细小短条状分布在铁素体片内。2

7、4a）形成温度范围350℃~Msb）组织——下贝氏体（B下）形态呈黑色针叶状C）性能硬度可达45~55HRC具有较高的强度及良好的塑性和韧性。采用等温淬火方法可获得B下，是各种复杂模具、量具、刀具热处理后的一种理想组织。下贝氏体组织630×252）马氏体型转变区（Ms~Mf）——低温连续转变①定义碳在α-Fe中的过饱和固溶体——称为马氏体（用M表示）②分类根据碳含量不同分为：低碳马氏体——<0.20%C高碳马氏体——>0.25%Cabca=b≠c——碳原子26低碳马氏体组织特征：呈一束一束相互平行的细条状板条。性能特点：硬度可达HRC45~50，具有较

8、高的强度及良好的韧性。M板条M板条束低碳马氏体组织形态27高碳马氏体组织特征：断面呈针状或片状