第3章 钢的热处理课件.ppt

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1、第3章钢的热处理改善钢的性能，主要有两条途径：一是合金化，这是下几章研究的内容；二是热处理，这是本章要研究的内容。3.1钢在加热时的转变3.2钢在冷却时的转变3.3钢的退火与正火3.4钢的淬火3.5钢的回火3.6钢的表面热处理概述1、热处理:是指将钢在固态下加热、保温和冷却,以改变钢的组织结构,获得所需要性能的一种工艺。为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用温度—时间坐标绘出热处理工艺曲线。热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。在机床制造中约60~70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70~80%。模具、滚动轴承100

2、%需经过热处理。总之，重要零件都需适当热处理后才能使用。滚动轴承2、热处理特点:热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。铸造轧制3、热处理适用范围:只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。4、热处理分类热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理。热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称热处理工艺。(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少）(e)940淬火+

3、780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织按照加热、冷却方式等不同，将热处理工艺分类如下：表面淬火—感应加热、火焰加热、其他热处理普通热处理表面热处理热处理退火正火淬火回火真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理电接触加热等化学热处理—渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等5、预备热处理与最终热处理预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理。预备热处理最终热处理W18Cr4V钢热处理

4、工艺曲线时间温度/℃冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。因加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册中的数据是以30-50℃/h的速度加热或冷却时测得的。6、临界温度与实际转变温度铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。实际加热或冷却时存在着过冷或过热现象，因此将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示；3.1钢在加热时的转变加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，以获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。钢坯加热一、奥氏体的形成过程奥氏体化也是形

5、核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例说明：第一步奥氏体晶核形成:首先在与Fe3C相界形核.第二步奥氏体晶核长大：晶核通过碳原子的扩散向和Fe3C方向长大。第三步残余Fe3C溶解：铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。第四步奥氏体成分均匀化:Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高。通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。共析钢奥氏体化过程亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析或二次Fe3C的存在,要获得全部奥氏体组织,必须相应加热到Ac3或Accm以上。二、奥氏体晶粒大小

6、及其控制1、奥氏体晶粒长大奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度，此时晶粒细小均匀。随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。在给定温度下奥氏体的晶粒度称实际晶粒度。2、影响奥氏体晶粒长大的因素⑴加热温度和保温时间:加热温度高、保温时间长,晶粒粗大。⑵加热速度:速度越快,过热度越大,形核率越高,晶粒越细。⑶钢的化学成分：碳含量：在一定范围内，随着奥氏体中碳含量增加，晶粒长大倾向增大，但碳量超过一定值后，碳能以未溶碳化物状态存在，反使晶粒长大倾向减小合金元素：阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、

7、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。A晶粒大小（实际晶粒度），直接影响冷却后所得的组织和性能。奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。加热时常见的缺陷过热：晶粒粗大，可以消除；(完全退火、等温退火或正火)过烧：晶界局部熔化，无法消除；氧化：脱碳：3.2钢在冷却时的转变冷却是热处理更重要的工序。处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。等温冷

8、却：冷到Ar1线以下保温一段时间后再冷却到室温。连续冷却：由加热温度连续冷到室温