汽车材料与金属加工 教学课件 作者 高美兰 第3章 钢的热处理.ppt

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1、汽车材料与金属加工Automotive materials and metalprocessing第3章钢的热处理第3章钢的热处理3.1钢在加热和冷却时的组织转变3.2钢的普通热处理3.3钢的表面热处理第3章钢的热处理3.1钢在加热和冷却时的组织转变3.1.1钢在加热时的组织转变3.1.2钢在冷却时的组织转变第3章钢的热处理钢的热处理概述定义：目的及重要性：提高和改善钢的性能；充分发挥钢的性能潜力；提高寿命；减低成本分类：普通热处理（四把火：退火、正火、淬火、回火）表面热处理（表面淬火、化学热处理

2、）加热T(℃)t(h)冷却热处理工艺曲线保温把钢在固态下，通过加热冷却来改变钢内部的组织和性能保温蘸火第3章钢的热处理转变温度Fe-Fe3C相图上：PSK、GS、ES平衡临界点为：A1、A3、Acm加热时临界点为：Ac1、Ac3、Accm冷却时临界点为：Ar1、Ar3、Arcm3.1钢在加热和冷却时的组织转变第3章钢的热处理钢热处理时首先要加热，其目的是获得均匀而细小的奥氏体组织。经过A化以后的钢，再以不同的方式冷却，即可得到不同的组织，从而获得所需要的性能。热处理工艺曲线3.1钢在加热和冷却时的

3、组织转变第3章钢的热处理3.1.1钢在加热时的组织转变（以共析钢为例）：共析钢在A1以下全部为P。P是F和Fe3C组成的机械混合物。当把共析钢加热到Ac1以上温度时，P→A，这种转变可用下式表示。P（F+Fe3C）→A0.0218%6.69%0.77%bcc复杂斜方fcc珠光体3.1钢在加热和冷却时的组织转变第3章钢的热处理共析钢奥氏体形成过程可归纳为奥氏体晶核的形成：a)奥氏体晶核的长大:b)残余渗碳体的溶解:c)奥氏体成分均匀化:d)加热时，为了获得均匀而细小的奥氏体晶粒，必须选取合适的加热温

4、度，并严格控制保温时间。亚共析钢：F+P→F+A→A过共析钢：P+Fe3C→A+Fe3C→A3.1.1钢在加热时的组织转变——奥氏体形成过程第3章钢的热处理钢加热获得均匀而细小的A晶粒，是为随后的冷却做组织准备，冷却过程是热处理的关键工序，冷却方式不同，冷却后的组织和性能也不同。热处理生产中的冷却方式等温冷却连续冷却3.1.2钢在冷却时的组织转变第3章钢的热处理1.过冷A等温转变曲线过冷奥氏体：把在Ar1温度以下暂时存在的、不稳定的奥氏体称为过冷奥氏体。3.1.2钢在冷却时的组织转变第3章钢的热处

5、理A1——PSKMs——M转变开始线Mf——M转变终了线aa′——等温转变开始线bb′——等温转变终了线五线A1线以上：A稳定存在区Ms~Mf：M转变区aa′以左：过冷A区bb′以右：转变产物区aa′~bb′：过冷A与转变产物共存区五区aa′bb′曲线分析共析钢的C曲线aa′bb′3.1.2钢在冷却时的组织转变——过冷A等温转变曲线C曲线第3章钢的热处理共析钢过冷A等温转变产物的组织形态和性能：1)珠光体转变Ar1~550℃A过→P2)贝氏体转变550℃~MsA过→B3)马氏体转变Ms~Mf连续冷

6、却A过→M共析钢的C曲线3.1.2钢在冷却时的组织转变第3章钢的热处理1)珠光体转变等温温度组织名称符号片层间距硬度HRCAr1~650℃珠光体P＞0.4μm10~20650~600℃索氏体S0.2~0.4μm20~30600~550℃托氏体T＜0.2μm30~40珠光体(P)3800×索氏体(S)8000×托氏体(T)8000×PTS问题：P、S、T有何异同？共析钢过冷A等温转变产物的组织形态和性能第3章钢的热处理2)贝氏体转变温度：550℃~Ms产物：贝氏体——含过饱和碳的铁素体和碳化物组成的

7、机械混合物，用“B”表示。等温温度组织名称符号形态硬度HRC550~350℃上贝氏体B上羽毛状40-45HRC塑性低、脆350~Ms下贝氏体B下黑色针状45-55HRC塑韧性好上贝氏体下贝氏体PTSB上B下共析钢过冷A等温转变产物的组织形态和性能第3章钢的热处理3)马氏体转变温度：Ms~Mf产物：马氏体——碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用“M”表示Wc组织名称符号形态硬度HRCWC＜0.2%板条马氏体M板条板条状＞50HRC塑韧性好WC＞1.0%针状马氏体M针状针状65HRC塑韧性极差、脆板条马氏

8、体针状马氏体PTSB上B下M混合M隐晶M共析钢过冷A等温转变产物的组织形态和性能第3章钢的热处理类型温度产物形态性能特点P转变Ar1-550℃Ar1-650℃珠光体(P)粗片＞0.4＜25HRC扩散型650-600℃索氏体(S)细片0.4-0.225-35HRC600-550℃屈氏体(T)极细＜0.235-40HRCB转变550℃-Ms550-350℃上贝氏体(B上)羽毛40-45HRC塑性低、脆半扩散型350℃-Ms下贝氏体(B下)针状45-55HRC塑韧性好M转变Ms-MfWc