材料第2章之4 钢的热处理课件.ppt

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1、第2章金属材料组织与性能的控制之2.4钢的热处理9/15/20211北京邮电大学自动化学院热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。一、热处理的基本概念9/15/20212北京邮电大学自动化学院（1）热处理的基本要素热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和性能。加热：是热处理的第一道工序。不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。加热分为两种，一种是在临界点A1以下的加热

2、，此时不发生组织变化。另一种是在A1以上的加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。保温：目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般工件越大，导热性越差，保温时间就越长。冷却：热处理的最终工序，也是热处理最重要的工序。钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。9/15/20213北京邮电大学自动化学院9/15/20214北京邮电大学自动化学院（2）热处理的基本类型根据加热、冷却方式的不同及组织、性能变化特点的不同，热处理可以分为下列几类：普通热处

3、理：包括退火、正火、淬火和回火等四把火。表面热处理：包括感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、渗碳、氮化和碳氮共渗等。其它热处理：包括可控气氛热处理、真空热处理和形变热处理等。9/15/20215北京邮电大学自动化学院二、钢在加热时的转变钢的热处理多数需要先加热得到奥氏体，然后以不同速度冷却使奥氏体转变为不同的组织，得到钢的不同性能。因此掌握热处理规律，首先要研究钢在加热时的变化。加热的目的是得到奥氏体。9/15/20216北京邮电大学自动化学院（1）加热时奥氏体的形成过程之共析钢的加热转变（α+

4、Fe3C）γ晶核γ长大残余Fe3C溶解不均匀γ均匀γ珠光体向奥氏体转变示意图奥氏体形成的三个阶段：第一阶段：奥氏体晶核的形成与奥氏体长大；第二阶段：残余渗碳体的溶解；第三阶段：奥氏体成分的均匀化。9/15/20217北京邮电大学自动化学院珠光体转变为奥氏体并使奥氏体成分均匀必须有两个必要而充分条件：一是温度条件，要在Ac1以上加热；二是时间条件，要求在Ac1以上温度保持足够时间。在一定加热速度条件下，超过Ac1的温度越高，奥氏体的形成与成分均匀化需要的时间愈短；在一定的温度（高于Ac1）条件下，保温时间越长，奥氏体

5、成分越均匀。Ac3AccmAc1Ar3ArcmAr1C%加热和冷却速度对钢的临界温度的影响温度A3AcmA19/15/20218北京邮电大学自动化学院*（2）钢的加热缺陷氧化：加热时的氧化性气氛（如空气、气氛中O2、CO2、H2O等）氧化钢铁，在工件表面形成FeO,Fe2O3,Fe3O4等氧化物。氧化将导致钢的烧损加大，而且使零件尺寸变小，表面粗糙，更重要的还严重影响后序热处理的质量。脱碳：钢加热过程中脱碳，即钢中的碳被烧损使钢表面含碳量降低的现象。由于脱碳使钢件表面含碳量下降，导致钢件机械强度下降，特别是工件的疲

6、劳强度下降，耐磨损性能降低。过热：钢的过热指的是加热温度比正常温度偏高，出现的现象是钢的奥氏体晶粒较正常的要大，即晶粒变粗。结果是，钢的塑性、韧性、强度降低，同时工件热处理后变形加大，还可能导致热处理裂纹、使工件报废。过烧：指的是加热温度太高，奥氏体晶界或部分晶界氧化甚至熔化的现象。后果是，处理的工件很脆，如果锻造一锻即裂，过烧的工件只能报废，无法挽救，因而是致命性的。9/15/20219北京邮电大学自动化学院*（3）加热缺陷的防止办法：真空加热：工件在真空中加热是防止氧化脱碳的最有效措施，是热处理工艺的发展方向，

7、但真空加热用的设备投资大，工艺成本较高。保护气氛加热：工件加热过程中向炉内充入一定保护性气氛，保证钢在不脱碳，不增碳，不氧化的气氛下加热。但需要一套制取可控气氛的发生装置，由于成本较高，原材料来源不广泛限制了它的应用。盐浴加热：工件置于一熔化了的中性盐液中加热，盐液进行充分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧化。问题主要是粘在工件上的盐难以清洗洁净，清洗不干净会导致储存及应用过程易于长锈。9/15/202110北京邮电大学自动化学院三、钢在冷却时的转变同一种钢加热到奥氏体状态后，由于尔后的冷却速度不一样，奥氏体

8、转变成的组织不一样，因而所得的性能也不一样。（1）等温处理：临界点以下进行保温，恒温转变（2）连续冷却：以某种速度连续冷却9/15/202111北京邮电大学自动化学院Ac3AccmAc1Ar3ArcmAr1C%温度A3AcmA1研究奥氏体冷却转变常用TTT曲线（过冷奥氏体等温转变曲线）和CCT曲线（过冷奥氏体连续冷却转变曲线）。什么是过冷奥氏体？从铁碳相图可