材料热处理课件.ppt

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1、材料热处理贾虎生太原理工大学材料科学与工程学院目录=========绪论第一章奥氏体化转变第二章珠光体转变第三章马氏体转变第四章贝氏体转变第五章热处理工艺第六章回火转变及工艺绪论材料：人类可接受、能经济地制造有用器件（或物品）的物质。材料的发展史，就是人类社会的发展史。材料的发展史，就是科学技术的发展史。性能合成加工组织结构化学成分材料科学与工程四要素（四面体）性能使用性能工艺性能力学性能物理性能化学性能电、磁、光、热耐腐蚀和抗老化强度、硬度、塑性、韧性、蠕变和疲劳铸造塑性加工焊接液→固；流动性锻、拉、挤、轧、弯可焊性热处理机械加工组织转变切削加工热处理

2、：将材料在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺。时间温度热处理工艺曲线必要条件：材料必须存在固态相变。组元：构成材料的最简单、最基本、可以独立存在的物质。相：是成分相同、结构相同、有界面同其他部分有界面分开的均匀组成部分。组织：由不同形貌和数量的相或组元所构成的微观图象。固态相变：固态物质内部的组织结构的变化称为固态相变。在热处理过程中，材料处于固态下，但内部都有不同的固态相变发生，先分析固态相变基本规律。固态相变的分类热力学二级相变一级相变原子迁移非扩散相变扩散相变相变方式无核相变有核相变形核、长大形核非均匀形核均匀形核晶

3、界形核位错形核长大非协同型长大协同型长大固态相变的特点1.相界面(a)   共格界面(b)半共格界面(c)非共格界面弹性应变能：大中小界面能：小　　　　　　中大2.界面能固-固两相界面能高，一部分是形成新相界面时，因同类键、异类键的结合强度和数量变化引起的化学能，另一部分是由界面原子的不匹配产生的点阵畸变能。3.位向关系固态相变时，为了降低新相与母相之间的界面能，新相的某些低指数晶向与母相的某些低指数晶向平行。4.惯习面固态相变时，为了降低界面能和维持共格关系，新相往往在母相的一定晶面上开始形成。这个与所生成新相的主平面或主轴平行的母相晶面称为惯习面。5

4、.晶体缺陷晶态固体中的空位、位错、晶界等缺陷周围因点阵畸变而储存一定的畸变能。新相极易在这些位置非均匀形核。它们对晶核的长大过程也有一定的影响。6.应变能弹性应变能相界面原子排列的差异引起新相形成时的体积变化新相的几何形状对应变能相对值的影响固态相变研究的内容：相变热力学：从能量的角度，研究相变的可能性。主要是比较生成相与母相的自由能差。相变动力学：从速度的角度，研究相变的现实性。主要是研究形核率和线长大速率。相变机理：研究相变完成的方式。主要是研究形核和长大方式。相变产物：研究产物的形貌特点和性能特点。第一章奥氏体化转变一、奥氏体奥氏体是碳溶于γ-Fe

5、中的间隙固溶体碳原子位于八面体间隙中心，即FCC晶胞的中心或棱边的中点八面体间隙半径0.52Ǻ碳原子半径0.77Ǻ→点阵畸变奥氏体的单胞奥氏体相区：NJESGN包围的区域GS线----A3线ES线----Acm线PSK线----A1线碳在奥氏体中的最大溶解度为2.11wt%(10at%)碳原子的溶入使γ-Fe的点阵畸变，点阵常数随碳含量的增加而增大L+Fe3CFe-Fe3C相图二、奥氏体转变热力学∆G=V∆Gv+Sσ+εV-∆Gd自由能和温度关系图相变必须在一定的过热度∆T下，使得∆GV<0，才能得到∆G<0。所以相变必须在高于A1的某一温度下才能发生，

6、奥氏体才能开始形核。Fe-C相图中临界点加热时临界点加注c：Ac1Ac3Accm冷却时临界点加注r：Ar1Ar3Arcm三、奥氏体转变机理奥氏体的形成为形核长大、扩散型相变奥氏体的形成过程可分成四个阶段：（1）奥氏体的形核（2）奥氏体的长大（3）渗碳体的溶解（4）奥氏体的均匀化奥氏体转变的四个阶段（1）（2）（3）（4）d)成分均匀化奥氏体化过程四、奥氏体转变动力学奥氏体等温动力学曲线珠光体向奥氏体转变动力学图五、奥氏体性能奥氏体的比容最小，线膨胀系数最大，且为顺磁性（无磁性）。利用这一特性可以定量分析奥氏体含量，测定相变开始点，制作要求热膨胀灵敏的仪表

7、元件。奥氏体的导热系数较小，仅比渗碳体大。为避免工件的变形，不宜采用过大的加热速度。奥氏体塑性很好，σS较低，易于塑性变形。故工件的加工常常加热到奥氏体单相区进行。第二章珠光体转变以共析钢为例：A→F+Fe3C成分的变化：A：0.77%CF：0.008%CFe3C：6.69%C结构的变化：A：面心立方F：体心立方Fe3C：复杂单斜珠光体：A1-650℃大于400nm索氏体：650-600℃400-200nm屈氏体：600-500℃小于200nm一.相变热力学温度为T1时，三相自由能曲线有一条公切线，三相热力学平衡。温度为T2时，三条公切线，三个相两两平衡

8、，铁素体+渗碳体的自由能小于奥氏体的自由能。二.相变机理1.形核领先相形核——F