工程材料教案-6钢的热处理

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1、课程名称：《工程材料》第周，第讲次摘要授课题目（章、节）第六章钢的热处理第一节概述第二节钢在加热时的转变第三节钢在冷却时的转变第四节钢的退火与正火第五节钢的淬火第六节钢的回火第七节钢的形变热处理第八节钢的表面热处理第九节钢的化学热处理第十节热处理对零件结构设计的要求本讲目的要求及重点难点：【目的要求】1.了解热处理的定义、目的、分类及作用；2.掌握钢加热和保温的目的；3.掌握钢在冷却转变时的产物及转变曲线；4.熟悉钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺及应用；5.掌握钢的淬透性概念、影响因素及与淬硬性的区别；6.了解表面热处理的目的及应用。【重点】1.钢

2、加热及保温的目的；2.奥氏体晶粒度的概念及影响因素；3.共析钢过冷奥氏体等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体的转变产物及组织形貌，性能特点。4.过冷奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；5.各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种，零件的范围。【难点】本质晶粒度的含义、等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点、退火与正火的工艺及目的、淬火加热温度的选择、淬透性与淬硬性的概念及区别、回火的种类及应用。内容【本讲课程的引入】为了改变钢材内部的组织结构，以满足对零件的加工性能和使用性能

3、的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程。【本课程的内容】第一节概述一、热处理包括三个环节：1.加热到预定的温度（加热）；2.在预定温度下适当保温（保温），保温的时间与工件的尺寸和性能有关；3.以预定的冷却速度冷却（冷却）。为满足不同的加工和使用性能的要求，须进行不同的热处理：1．炉冷：珠光体（片）+先共析FHB207易切削的硬度，满足了切削加工的性能的要求。2．空冷：细片状P+先共析F720～740MN/m2，HB250，Jb：72～74Kg/mm23．油冷回火：粒状F和粒状Fe3C组成σb＞100Kg/mm2，ak＞（6kg/cm2）60J/cm2，韧

4、性好，从而能够满足这类零件的耐磨损、耐冲击、耐疲劳等性能的要求。可见，通过热处理可以改变钢的组织和性能，充分发挥材料的潜力，调整材料的机械性能，满足机械零件在加工和使用过程中对性能的要求。所以，在实际生产中凡是重要的零部件都必须经过适当的热处理。下面介绍两个热处理中常见的概念：1．热处理工艺：热处理时的加热温度、保温时间和冷却速度等工序的总和称为热处理工艺。2．热处理工艺曲线：将热处理工艺参数标示在温度—时间坐标图上，得到的曲线即为热处理工艺曲线。二、常见的热处理方法根据热处理时加热和冷却方法的不同，常用的热处理方法大致分类如下：普通热处理：退火、正火、

5、淬火、回火表面热处理：表面淬火—火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火化学热处理—渗碳、渗氮、碳氮共渗第一节钢在加热时的转变钢在加热时的转变实质上是奥氏体的形成。热处理的第一步就是把这些原始组织加热，使其转变为奥氏体。这第一步质量的好坏，直接影响到最终热处理后钢件的工艺性能和使用性能。一、奥氏体化前的组织我们只考虑比较简单的情况即奥氏体化前的组织为平衡组织的情况。对于亚共析钢→F+P共析钢→P过共析钢→Fe3CⅡ+P1.奥氏体的形成温度与Fe-Fe3C状态图的关系】Fe-Fe3C相图是表示铁碳合金在接近平衡状态下相与成分和温度间的关系图，图中的临界点A1、A

6、3和Acm也只是在这样的条件下才适用的。然而，生产中不可能以无限缓慢的速度加热和冷却，其相变是在非平衡的条件下进行的，研究发现这种非平衡的组织转变有滞后现象。对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度；对于冷却：非平衡条件下的相变温度低于平衡条件下的相变温度。这个温差叫滞后度：加热转变→过热度；冷却转变→过冷度。且加热与冷却速度越大，温度提高与下降的幅度就越大，导致热度与过冷度越大。此外，过热度与过冷度的增大会导致相变驱动力的增大，从而使相变容易发生。平衡条件下的临界点：A1A3Acm非平衡加热的临界点：Ac1Ac3Accm非平衡冷却的临界

7、点：Ar1Ar3Arcm图6-1钢在加热和冷却时的相变临界点2.共析钢奥氏体的形成过程当钢由室温加热到Ac1以上温度时，珠光体将转变为奥氏体。当加热到Accm以上温度时P→A，即0.02%C6.69%C0.8%Cb.c.c复杂斜方f.c.c可见，这一转变是由化学成分、晶体结构都不相同的两相组织，转变为另一成分和晶体结构的单相固溶体。研究表明，由于新形成的A和原来的F以及Fe3C的含碳量和晶体结构相差很大，因而A的形成是一个Fe3C的溶解，F到A的点阵重构以及C在A中扩散的过程。A的形成符合一般的规律，即通过形核长大完成的。整个奥氏体的形成过程分为四个阶段

8、，即：晶核形成、晶核长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化。1）奥氏体晶粒的