第二章2金属材料的组织和性能控制ppt课件.ppt

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1、汽车应用材料第二章金属材料一.钢的热处理二.钢的合金化三.表面技术第二节金属材料的组织和性能控制(一)热处理的概念与原理1.钢在加热时的转变2.钢在冷却时的转变(二)钢的普通热处理一.钢的热处理热处理的概念把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。1.钢在加热时的转变临界温度平衡时：A1、A3、Acm加热时：Ac1、Ac3、Accm冷却时：Ar1、Ar3、Arcm奥氏体的形成——Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。共析钢加热到Ac1以上时，P→A共析钢A化过程——形核、长大、Fe3C完全溶解、C的

2、均匀化。亚（过）析钢的A化——P→A后，先共析F或Fe3CⅡ溶解。影响A转变速度的因素加热温度和速度↑→转变快C%↑或Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快合金元素→A化速度↑(P,Mn)或↓(Al,Cr)A晶粒度加热温度，保温时间↑→晶粒尺寸↑合金碳化物↑，C%↓→晶粒尺寸↓影响晶粒大小的因素加热温度、保温时间、化学成分细晶化控制：a、采用Al作最终脫氧，加入Ti、V、Nbb、加热速度、保温时间控制。2　钢在冷却时的转变1．过冷A的等温转变2．过冷A的连续冷却转变过冷A的等温转变过冷A:T

3、(TTT或C曲线)共析钢的C曲线高温转变，A1~550℃　过冷A→P型组织中温转变，550℃~MS过冷A→贝氏体(B)低温转变，MS~Mf过冷A→马氏体(M)P型组织——F+层片状Fe3C珠光体P索氏体S屈氏体T层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×中温转变（550℃~MS）——C原子扩散，Fe原子不扩散过冷A→贝氏体B（碳化物+含过饱和C的F）上B，550~350℃产物——羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。上B强度和韧性差光学显微照片1300×电子显微照片5000×45钢，上B+下B，×

4、400下B，350℃~MS产物下B韧性高，综合机械性能好。F针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒电子显微照片12000×T8钢，下B，黑色针状光学显微照片×400亚（过）共析钢过冷A的等温转变与共析钢相比，C曲线左移，多一条过冷AF（Fe3CⅡ）的转变开始线，且Ms、Mf线上（下）移。2.过冷A的连续冷却转变连续冷却转变(CCT)曲线Ps——A→P开始线Pf——A→P终止线KK'——P型转变终止线Vk——上临界冷却速度Vk'——下临界冷却速度MS——A→M开始温度Mf——A→M终止温度连续冷却转变产物CCT和TTT曲线的比较:

5、CCT位于TTT曲线右下方CCT中没有A→B转变炉冷→P(V≈０)空冷→S(V≤Vk')油冷→T+M+A'(Vk'～Vk)水冷→M+A'(V≥Vk)马氏体（M）转变特点1)无扩散Fe和C原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固溶强化显著。2)瞬时性M的形成速度很快，温度↓则转变量↑3)不彻底M转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf↓，残余A含量↑4)M形成时体积↑，造成很大内应力。M的形态C%<0.25%时，为板条M（低碳M）。板条M,平行的细板条束组成针状M（凸透镜状）C%>1.0%时，为针状M。C%=0

6、.25~1.0%时，为混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-60℃M的性能C%↑→M硬度↑针状M硬度高，塑韧性差。板条M强度高，塑韧性较好。(二)钢的普通热处理1．退火2．正火3．淬火4．回火1、退火目的：1）降低硬度以利于切削加工；2）提高塑性以利于塑性加工成型；3）细化晶粒以提高力学性能；4）消除应力以防工件变形或开裂。退火一般作为改善工艺性能的预备热处理。加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织P（+F或Fe3CII）1．退火完全退火（亚共析钢）加热温度Ac3+20～30℃缓冷→F+P目的：　　细化晶

7、粒，均匀化组织降低硬度→切削性↑等温退火：等温转变→F+P，再缓冷球化退火（过共析钢）在Ac１+20～30℃等温，　使Fe3CⅡ球化，再缓冷→　球状P（F+球状Cm）目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑扩散退火加热至略低于固相线目的：使成分、组织均匀再结晶退火：加热温度TR+30～50℃目的：消除加工硬化去应力退火加热温度＜Ac1，　　一般为500～650℃目的：消除冷热加工后的内应力２．正火加热温度Ac3(Accm)+30～50℃，空冷→S（+F或Fe3CII）常作最终热处理。应用：1)钢的最终热处理细化晶粒，组织均匀化，增加亚共

8、析钢中P(S)%→强度、韧性、硬度↑2)预先热处理——淬火、球化退火前改善组织。3)增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。正火3．淬火（蘸火）加热到Ac3、Ac1以上，保温，快速冷却→M。淬火温度1)亚共析钢Ac3+30～50℃2)过共析钢Ac1+30～50℃，