钢在加热和冷却时的转变

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1、第七章钢在加热和冷却时的转变§7.1钢的热处理概述一、钢的热处理1.热处理的定义钢的热处理是指在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。具体的热处理工艺过程可用热处理工艺曲线表示（图7.1）。从该曲线可以看出：热处理过程由加热、保温、冷却三阶段组成，影响热处理的因素是温度和时间。2.热处理的原理钢能进行热处理，是由于钢在固态下具有相变。通过固态相变，可以改变钢的组织结构，从而改变钢的性能。钢中固态相变的规律称为热处理原理，它是制定热处理的加热温度、保温时间和冷却方式等工艺参数的理论基础。热处理原理包括钢的加热转变、冷却转变和回火转变，

2、在冷却转变中又可分为：珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。3.热处理的作用1)热处理通过改变钢的组织结构，不仅可以改善钢的工艺性能，而且可以提高其使用性能，从而充分发挥钢材的潜力。2)热处理还可以部分消除钢中的某些缺陷，细化晶粒，降低内应力，使组织和性能更加均匀。4.热处理的分类1)根据加热、冷却方式的不同，热处理可分为：普通热处理，表面热处理和特殊热处理。普通热处理又包括退火、正火、淬火和回火，俗称四把火。表面热处理又包括：表面淬火和化学热处理。特殊热处理又包括形变热处理和真空热处理。2)根据生产流程，热处理可分为：预备热处理和最终热处理。前者是指为满足工件在加工过程中的工艺性能要求

3、进行的热处理，主要有退火和正火。而后者是指工件加工成型后，为满足其使用性能要求进行的热处理，主要有淬火和回火。5.热处理的重要性热处理在冶金行业和机械制造行业中占有重要的地位。常用的冷、热加工工艺只能在一定程度上改变工件的性能，而要大幅度提高工件的工艺性能和使用性能，必须进行热处理。例如，热轧后的合金钢钢材要进行热处理，汽车中70%——80%的零件也要进行热处理。如果把预备热处理也包括进去，几乎所有的工件和零件都要进行热处理。总之，为了保证冶金和机械产品质量，热处理工序往往是最关键的工序，因而引起人们的广泛重视。一、钢的临界温度1.平衡临界温度图7.2是Fe~Fe3C相图的共析反应部分

4、。由图可知：将共析钢缓慢加热至A1线（也称PSK线或共析线）以上，可获得单相奥氏体组织，而将共析钢缓慢冷却至A1线以下，可获得珠光体组织。因此，A1线是共析钢在缓慢加热或缓慢冷却时，奥氏体和珠光体相互转变的临界温度。这个临界温度是在缓慢加热或缓慢冷却条件下得到的，所以把A1称为奥氏体和珠光体相互转变的平衡临界温度。相同道理，是亚共析钢在缓慢加热或缓慢冷却时，先共析铁素体和奥氏体相互转变的临界温度，所以把称为奥氏体和先共析铁素体相互转变的平衡临界温度；而线（即线）是过共析钢在缓慢加热或缓慢冷却时，二次渗碳体和奥氏体相互转变的临界温度，所以把称为奥氏体和二次渗碳体相互转变的平衡临界温度。对

5、成分一定的钢来说，是确定的温度点，是非常缓慢加热和非常缓慢冷却条件下的临界温度点，统称为称为平衡临界温度。2.实际临界温度实际生产中，钢在热处理时的加热和冷却不是缓慢进行的，而是具有一定的加热速度和冷却速度。因此，相变不是按照平衡临界温度进行的，总存在不同程度的滞后现象。加热时，实际相变的临界温度高于平衡临界温度；冷却时，实际相变的临界温度低于平衡临界温度。总之，实际相变的临界温度偏离了平衡临界温度，加热和冷却速度越大，偏离程度也越大。实际相变的临界温度称为实际临界温度，为了区别于平衡临界温度，加热时的实际临界温度加注脚字母“c”，用表示；冷却时的实际临界温度加注脚字母“r”，用表示。

6、钢加热和冷却时实际临界温度的意义如下：——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度——加热时先共析铁素体溶入奥氏体的结束温度——冷却时奥氏体析出先共析铁素体的开始温度——加热时二次渗碳体溶入奥氏体的结束温度——冷却时奥氏体析出二次渗碳体的开始温度§7.2钢在加热时的转变一、钢的奥氏体化前面介绍过：钢能进行热处理，是因为钢会发生固态相变，因此，钢的热处理大多是将钢加热到临界温度以上，获得奥氏体组织，然后再以不同的方式冷却，使钢获得不同的组织而具有不同的性能。通常将钢加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程。奥氏体化过程分为两种：一种是使钢获得单相奥氏体，这

7、称为完全奥氏体化；另一种是使钢获得奥氏体和渗碳体（或者奥氏体和铁素体）的两相组织，这称为不完全奥氏体化。下面以共析钢为例，介绍钢的奥氏体化过程。二、共析钢的奥氏体化过程1.奥氏体化过程是扩散型相变前面我们学习过：共析钢缓慢冷却得到的平衡组织是片状珠光体。它是由片状的铁素体和渗碳体交替组成的两相混合物。当以一定的加热速度加热至温度以上时，将发生珠光体向奥氏体的转变。转变的反应式为：体心立方正交晶系面心立方0.0218%6.69%0.77%铁素体的