机械工程材料 第六章 钢的热处理原理课件.ppt

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1、第六章钢的热处理原理钢在冷却时的转变钢在加热时的转变热处理概述定义：目的及重要性：改善材料的组织结构；提高性能；提高寿命；减低成本分类：普通热处理（四火：退火、正火、淬火、回火）表面热处理（表面淬火、化学热处理）t(h)加热冷却热处理工艺曲线T(℃)保温V加tV冷T加固态金属材料（钢）加热冷却有规律地改变材料内部的组织保温蘸火热处理的四大要素APA1ETT1T2△E1△E2Ar1Ar3ArcmAC1AC3AccmA1A3AcmSP和A的自由能曲线平衡相变临界点：A1、A3、Acm加热相变临界点：Ac1、

2、Ac3、Accm冷却相变临界点：Ar1、Ar3、Arcm§1钢在加热时的转变一、相变的热滞现象二、奥氏体的形成（奥氏体化过程）完全奥氏体化不完全奥氏体化加热的目的：使钢奥氏体化，为随后冷却转变作准备奥氏体化分类：§1钢在加热时的转变A共析钢的奥氏体化（PA）奥氏体晶核的形成奥氏体晶粒的长大残余渗碳体的溶解奥氏体成分的均匀化T加Cγ-αCγ-kdcA亚共析钢和过共析钢的奥氏体化先进行：PA然后：先析出相A亚共析钢过共析钢A影响奥氏体转变过程的因素加热温度和加热速度含碳量原始组织匀细合金元素T2T1△T1△

3、T2奥氏体化加速T加奥氏体化加速奥氏体化加速碳化物形成元素非碳化物形成元素Co、Ni奥氏体化变慢奥氏体化加速奥氏体化加速奥氏体的形成三、奥氏体晶粒的长大及控制奥氏体晶粒度的概念起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度1～4本质细晶粒钢本质粗晶粒钢5～8影响奥氏体晶粒度的因素（控制奥氏体晶粒大小的措施）TA、tA成分原始组织新工艺（如：形变热处理）C：两方面的影响Me：除Mn、P，均阻碍A长大Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu强弱基本概念：过冷奥氏体奥氏体的冷却转变目的及重要性获得所需要的组织和

4、性能§2钢在冷却时的转变F＋AA＋Fe3CⅡA转变类型珠光体转变(高温转变)温度范围：A1～550(Ar1～550℃)转变特征：扩散型转变转变过程（AP）富碳区贫碳区一、过冷奥氏体等温转变（共析钢）珠光体转变珠光体转变（高温转变）转变产物：P组织名称形成温度（℃）片层间距（μm）片层形态可见倍数（×）HBS性能珠光体P（粗P）A1～650＞0.4较厚、平直、连续500170～250强、硬塑、韧索氏体S650～6000.4～0.2～800～1000250～300综合性能屈氏体T（托氏体）600～550﹤0

5、.2极薄、断续、弯曲2000～5000300～450强、硬塑、韧问题：P、S、T有何异同？珠光体：片层状F和Fe3C的机械混合物珠光体转变S8000×T8000×P3800×贝氏体转变（中温转变）温度范围：550～230℃（Ms）转变特征：半扩散型转变转变过程：分步进行首先：AF然后：C从F中析出切变fccbcc贝氏体转变贝氏体转变（中温转变）转变产物：B550～350℃B上350～230℃B下ε贝氏体：F和碳化物的机械混合物组织名称形成温度（℃）显微组织特征硬度（HRC）性能B上350~550铁素体呈

6、平行扁平状，细小渗碳体条断续分布在铁素体之间，在光学显微镜下呈暗灰色羽毛状特征。40~45综合性能差（强、塑、韧）B下230~350铁素体呈针叶状，细小碳化物呈点状分布在铁素体中，在光学显微镜下呈黑色针叶状特征。45~55韧性好、综合性能好贝氏体转变上贝氏体500×下贝氏体500×贝氏体转变上贝氏体下贝氏体马氏体转变（低温转变）温度范围：230～-50℃（Ms～Mf）转变特征：非扩散型转变转变过程：转变产物：M快速共格切变50m/sbcc0.77%Cfcc0.77%CAM马氏体转变马氏体：碳溶于α-Fe

7、中所形成的过饱和间隙固溶体M的形貌板条状M片状M（针叶状）M条M束M片M形貌与含碳量的关系Wc（%）＜0.30.3～1.0＞1.0M形态板条状混合M片状材料：40Cr（800X）工艺情况：淬火、回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：板条马氏体及针状马氏体，为典型中碳马氏体[×500正常淬火组织：隐晶马氏体高速钢隐晶M混合M产生体积膨胀（浮凸现象）产生组织应力在Ms～Mf之间进行不能进行到底产生残余奥氏体（Ar、AR、A′）M的组织特征M转变终止温度M转变开始温度结论：WcMs～Mf，A′bc

8、cMM形态与碳质量分数的关系A中碳质量分数对残余A的影响硬度：与wc（%）有关板条状M：强度高、有一定的塑性和韧性片状M：硬而脆M的性能正常加热淬火：WcHM;Wc＞0.6%后，HM基本不变M的硬度与的含碳量的关系a线：在Accm以上加热淬火C线：纯Mb线：正常加热淬火马氏体转变过冷奥氏体转变产物与转变温度的关系A1BsMsMf先析出相粗PSTB上B上M+Ar等温冷却曲线（TTT)二、过冷奥氏体转变曲线——描述过冷奥氏体在冷却转变过程中转变