金属材料组织跟性能的改善途径3钢的热处理课件.ppt

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1、1.什么是热处理？2.热处理的作用即为什么绝大多数金属零件在使用前都要经过热处理？3.为什么热处理后材料性能会改变？热处理后材料内部的微观结构（组织）发生变化，使材料性能改变!2.4钢的热处理思考：2.4钢的热处理什么是热处理？将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。热处理的作用：大幅度地改善金属材料的工艺性能和使用性能，绝大多数机械零件必须热处理。如：45号钢热轧钢板硬度18HRC；860℃加热，水冷，硬度55HRCT10钢760℃加热，炉冷，硬度20HRC；760℃加热，水冷，硬度65HRC本节具体要弄清

2、的问题：1.加热、冷却时材料内部的微观结构如何变化（热处理原理）？2.热处理工艺有哪些？工程实际中有何应用？2.4钢的热处理热处理工艺曲线(1)等温处理将钢迅速冷却到临界点以下的给定温度，进行保温，恒温转变。(2)连续冷却钢以某种速度从高温到低温连续冷却，在临界点以下变温转变。2.4.1钢在加热时的转变一、奥氏体的形成1.钢在加热时的临界温度大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。实际热处理，加热时相变温度偏高，冷却时偏低。加热和冷却速度愈大偏差愈大。加热时为Ac1、Ac3、Accm冷却时为Ar1、Ar3、Arcm2.钢在加

3、热时的组织转变共析钢加热到Ac1以上时，珠光体将转变为奥氏体；包括奥氏体晶核形成、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解及奥氏体成分均匀化四个过程。亚共析钢：加热到Ac3以上获单一奥氏体组织。过共析钢：加热到Accm以上获单一奥氏体组织。思考问题？为什么剩余渗碳体二、影响奥氏体转变速度的因素1.加热温度随加热温度的提高,奥氏体化速度加快。2.加热速度加热速度越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。3.钢中碳含量碳含量增加，铁素体和渗碳体的相界面增大，转变速度加快。4.合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程；铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程；硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。合金

4、元素的扩散速度比碳慢得多，合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长。5.原始组织原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快，渗碳体间距越小，转变速度越快。三、钢的奥氏体晶粒度晶粒大小根据标准晶粒度等级图确定；标准晶粒度等级分8级：1～4级粗晶粒度，5～8级细晶粒度。标准晶粒度等级放大100倍实际晶粒度和本质晶粒度实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度——决定钢的性能。本质晶粒度钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却后测得的晶粒度——反映奥氏体晶粒长大的倾向。本质细晶粒钢：晶粒细小。本质粗晶粒钢：晶粒粗大。2.影响奥氏体晶粒度的因素加热温度和

5、保温时间：加热温度升高，晶粒逐渐长大。温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。钢的成分：●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大未溶碳化物则阻碍晶粒长大；●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍晶粒长大；●锰、磷促进晶粒长大。2.4.2钢在冷却时的转变温度在A1以上时,奥氏体稳定；温度降到A1以下后，奥氏体处于过冷状态，称为过冷奥氏体；过冷A不稳定，会转变为其它组织：钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的转变。一、过冷奥氏体的等温转变1.共析钢过冷奥氏体的等温转变等温转变过程和转变产物用等温转变曲线(TTT曲线、C曲线

6、)来分析。共析钢过冷A的等温转变曲线图问题为何在500℃附近，过冷A最不稳定？或：为何存在“鼻尖”？1.共析钢过冷奥氏体的等温转变（1）高温转变珠光体转变区（A1～550℃）：过冷奥氏体转变产物为珠光体型组织。(a)珠光体3800倍(b)索氏体8000倍(c)屈氏体8000倍珠光体型组织：铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上；转变温度越低，层间距越小：珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、索氏体(S)和屈氏体(T)。重要结论:奥氏体转变为珠光体是扩散型转变,通过碳、铁的扩散和晶体结构的重构来实现的。(2)中温转变贝氏体转变区（550℃～

7、Ms）：过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织。贝氏体：渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物，分为上贝氏体和下贝氏体。重要结论:奥氏体向贝氏体的转变属于半扩散型转变：铁原子不扩散而碳原子有一定扩散能力。上贝氏体（上B)：550～350℃之间转变产物，呈羽毛状,小片状渗碳体分布在成排的铁素体片之间。上贝氏体性能特点：铁素体片较宽，塑性变形抗力较低；同时渗碳体分布在铁素体片之间，易引起脆断，强度、韧性都较差。(a)光学显微照片500×(b)电子显微照片5000×上贝氏体形态下贝氏体(下B)：350℃～Ms之间转变产物，光学显微镜下为黑色针状,电子显微镜下可看到在

8、铁素体针内