钢的热处理及表面处理

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1、《工程材料及成型技术》机械学院第3章钢的热处理及表面处理材料成型系第三章钢的热处理及表面处理改性处理热处理表面处理普通热处理退火、正火、回火、淬火渗碳、渗氮碳氮共渗渗金属特殊热处理表面淬火感应淬火高、中、工频淬火火焰淬火激光淬火氧乙炔、氧煤气焰化学热处理表面热处理形变热处理真空热处理可控气氛热处理表面强化表面防护热喷涂气相沉积高能束强化发蓝（高温碱性和酸性、常温发蓝）磷化（高温、中温低温和常温磷化）电镀（镀锌、镀铬等）化学镀着色装饰第一节钢的热处理原理普通热处理（退火、正火、淬火和回火）表面热处理（表面淬火和化学热处理）。加热、保温和冷却改变组织(材料整体或表面)获得性能的

2、一种热加工工艺。固态金属或合金在一定介质中热处理一、钢在加热时的组织转变加热时，实际转变温度往往要偏离平衡的临界温度，AC1、AC3、ACm等冷却时,如Ar1、Ar3、Arm等（一）奥氏体的形成过程钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。有形核、长大和均匀化等过程以共析钢的奥氏体形成过程为例1、奥氏体的形核2、奥氏体晶核的长大3、残留渗碳体的溶解4、奥氏体成分均匀化奥氏体的形成FFe3C未溶Fe3CA残留Fe3CAAAA形核A长大残留Fe3C溶解A均匀化奥氏体长大示意图过共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：（二）奥氏体晶粒大小及其控制1.晶粒大小的表示方法标准金相图片（

3、标准评级图）评定晶粒大小的级别.分为8级，1级最粗，8级最细。1～4级为粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。2.奥氏体晶粒度的概念实际晶粒度:实际条件得到的晶粒大小本质晶粒度:用以表明奥氏体晶粒长大倾向的晶粒度称为。标准试验方法:加热到930±10℃，保温3～8h后测定奥氏体晶粒大小，在1～4级，本质粗晶粒钢；在5～8级，本质细晶粒钢。3.奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响1).奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。2).粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。4.奥氏体晶粒大小的控制⑵加热速度越快d细小过热度越大⑶钢的化学成分无残Cm奥氏体中含碳量的

4、增加晶粒长大倾向增大Ti、Zr、V、Nb、Al等碳化物和氮化物阻碍晶界的迁移本质细晶粒钢Mn和P促进奥氏体晶粒长大⑴加热温度与保温时间T越高，t越长，d粗大，原子扩散(一)钢在热处理时的冷却方式热加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却二、钢在冷却时的组织转变1、过冷奥氏体的高温转变（珠光体转变）Fe、C原子扩散--扩散型转变A1～550℃等温冷却加热保温时间温度A1550℃AP1）珠光体的组织形态(二)钢在连续冷却时的组织转变按片间距的大小可将其分为三类：600～550℃片层极细的，托氏体（屈氏体），“T”。650～600℃片层较细的，索氏体，“S”；珠光体索氏体托氏体（屈

5、氏体）A1～650℃片层较粗珠光体，“P”2)珠光体的力学性能片层间距越小，则强度和硬度越高，塑性和韧性也越好。组织名称表示符号形成温度范围℃层片间距μm硬度HBS珠光体PA1-6500.4170-230索氏体S650-6000.4-0.2230-320托氏体T600-5500.2330-400珠光体形成示意图2、过冷奥氏体的低温转变（马氏体转变）无扩散性相变（Fe、C原子失去扩散能力）马氏体（M）是碳在α—Fe中的过饱和固溶体加热保温时间温度A1550℃AP230℃Ms马氏体晶体结构1）马氏体的组织形态板条马氏体a.板条马氏体Wc:0.25%以下低碳马氏体板条马氏体内有高

6、密度的位错缠结的亚结构位错马氏体两种基本形态：针状马氏体wc在0.25%～1.0%之间两种马氏体的混合组织含碳量越高，板条状马氏体量越少b.针状马氏体当wc>1.0%时亚结构主要是孪晶孪晶马氏体2）马氏体的力学性能WC/%含碳量，含碳量的增加而升高。塑性和韧性板条（位错）型比片状（孪晶）型马氏体好得多片状马氏体的韧性低，脆性大，断面收缩率和断后伸长率都很低。亚结构硬度3）马氏体转变的主要特点⑴无扩散性、速度极快10-7s⑵转变是在一个温度范围内进行的在Ms～Mf⑶转变不完全多数钢的Mf点在室温以下残余（留）奥氏体，常用Ar表示。加热保温时间温度A1550℃AP230℃MsM

7、f奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响6007005003004002001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00温度℃Wc100MsMf90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.11.21.31.41.51.61.7Wc100残余奥氏体量(%)奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响3、过冷奥氏体的中温转变（贝氏体转变）Ms点(230-550℃)C原子扩散—半扩散型转变贝氏体（B）是碳化物（渗碳体）分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合