钢的热处理原理.ppt

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1、重点：热处理组织性能转变难点：热处理原理要求：工作条件--性能--组织--热处理工艺。第六章钢的热处理原理§6-1热处理概述§6-2钢在加热时的转变第六章钢的热处理原理§6-3钢在冷却时的转变一、热处理的概念将材料在一定的介质中加热、保温、冷却，以改变其整体或表面的组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。§6-1热处理概述1、改善使用性能如：耐磨性，强韧性、弹性等；2、改善工艺性能如：机加工性能，成型性能，后续热处理等。3、消除成型缺陷如：组织粗大，成分偏析，残余应力等。二、热处理的作用生产工艺路线：下料→锻造→正火→粗机加工

2、→渗碳→淬火→低温回火→精加工→成品汽车齿轮零件——热处理可改善性能且不改变形状，应用十分广泛。例如：机床制造中60-70%的零件需热处理；汽车制造中需热处理的零件多达70-80%；工模具及滚动轴承，100%需要热处理。——重要机械零件一般都必须进行适当的热处理。三、热处理的应用加热和冷却时钢的临界温度的变化1原子扩散2固态相变Ar3ArcmAr1Ac3AccmAc1Wc（%）温度A3AcmA1AF+PP+Fe3CP注：钢的热处理加热工艺的制定通常参考Fe-C相图。四、热处理的理论基础1.根据工艺参数及组织转变特征不同分为：①

3、普通热处理：包括退火、正火、淬火、回火。②表面热处理：包括表面淬火(感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火)及化学热处理(渗碳，渗氮)等。③其它热处理：真空热处理、可控气氛热处理、形变热处理等。五、热处理的分类2.根据热处理阶段和作用不同分为：①预备热处理：改善铸、锻、焊毛坯件的组织，消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理做准备。②最终热处理：使经过成形工艺达到形状和尺寸要求的零件的性能达到所需的使用性能。五、热处理的分类生产工艺路线：下料→锻造→正火→粗机加工→调质处理→轴颈表面淬火+低温回火→精加工→成品曲轴冲模的生产工艺路

4、线：下料→锻造→球化退火→粗机加工→淬火→低温回火→精加工→成品§6-2钢在加热时的转变目的：获得细小均匀的奥氏体。1、形成过程（一）奥氏体的形成（共析钢）Ac3AccmAc1Wc（%）温度AF+PP+Fe3CP2、奥氏体形成条件1）温度条件：加热温度高于Ac12）时间条件：在Ac1以上保温足够的时间。100倍显微镜下观察比较，确定晶粒度3、奥氏体的晶粒度1）晶粒度的概念表示晶粒的大小的程度。2）晶粒度等级奥氏体晶粒度分为8级。3）晶粒度等级评定对比法和测量法。4、奥氏体晶粒度的影响因素1）加热温度和保温时间；2）加热速度；3

5、）钢的原始组织；4）钢的化学成分:例：若钢中加入适量能形成难熔中间相的合金元素，如Ti、Zr、V、Nb等，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大，达到细化晶粒的目的。（二）钢的加热工艺选择Ac3AccmAc1Wc（%）温度AF+PP+Fe3CP1、加热温度以相图为参考，结合热处理类型及钢的具体成分来确定。2、加热时间确定升温时间和保温时间。（三）钢的加热缺陷及防止1缺陷氧化——影响尺寸精度，表面粗糙度，脱碳——降低机械性能，如强度，硬度，耐磨性，过热——导致晶粒粗大，性能下降，可重新在较低温度下加热获得细小奥氏体。过烧——导致晶界氧化甚至熔

6、化，很脆，无法挽救。2防止制定合理的热处理工艺，把缺陷控制在一定的范围内。采用特殊方法：真空加热，可控气氛加热等。§6-3钢在冷却时的转变一、钢的冷却方式二、过冷奥氏体的等温转变（一）“C曲线”的建立（TTT曲线）650℃600℃550℃350℃A1MSMf时间PSTB上B下MM+A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M过冷A过冷A过冷A过冷A过冷A（二）影响C曲线的主要因素1.碳含量对碳钢C曲线的影响2.合金元素对C曲线的影响（Co）（三）两种等温转变产物的组织和性能（1）珠光体类型转变过冷A在临界温度A1以下比较高的温

7、度范围内进行的转变。是典型的扩散型相变。（2）珠光体组织由铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物，通常呈片层状。1.珠光体类型组织与性能（3）分类：根据珠光体片间距的大小，可分为三种:珠光体、索氏体、屈氏体。珠光体1000×屈氏体1000×珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别，其形成温度也无严格界线，只是其片层厚薄和间距不同。综合性能好，可制作性能要求不高的零件。性能主要取决于片层间距的大小：片层间距愈小，其强度、硬度愈高，同时塑性、韧性也有所改善。（4）机械性能2.贝氏体类型组织与性能贝氏体（B）=过饱和F+Fe3C（1）贝氏体

8、的组织形态：下贝氏体（350℃～Ms）上贝氏体（550～350℃）（2）贝氏体的力学性能上贝氏体：强度和韧性较低。下贝氏体：不但强度高，而且韧性也好。（3）应用上贝氏体：无应用价值，工艺上应避免。下贝氏体：综合性能好；应用较多；通过等温淬火工艺获得。VKVk’(三)碳钢过冷奥