金属工艺学7教学ppt课件

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1、第五章钢的热处理钢在加热时组织的转变钢在冷却时组织的转变钢的普通热处理工艺钢的表面热处理和化学热处理工艺热处理新技术简介热处理工艺的应用概述1、热处理的定义:钢的热处理是将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺过程。时间温度临界温度热加保温冷却2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整个制造业。4.按目的、加热条件和特点不同热处理分为热处理普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;第一节钢在加热时的组织转变转变温度奥氏体的形成奥氏体晶粒度及对力学性能的影响一、转变温度图5

2、-1加热和冷却时Fe-Fe3C相图上各相变点的位置在实际生产中，由于加热和冷却不是很缓慢，因此实际发生组织转变的温度与相图的A1、A3、Acm有一定的偏离。通常加热用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却用Ar1、Ar3、Arcm表示。二、奥氏体的形成过程1、奥氏体晶核的形成奥氏体的晶核易于在F和Fe3C渗碳体相界面上形成。这是因为在两相的相界上原子排列不规则，空位和位错密度高；成分不均与，处于F和Fe3C的中间值，为形核提供了良好的条件。FFe3CAA形核2、奥氏体晶核的长大奥氏体形核后逐渐长大，晶核的长大是依靠与其相邻的F向A的转变和Fe3C的不断溶解来完成的。A向F和Fe3C两个方向

3、长大。未溶Fe3CAF向A转变和Fe3C溶解3、残余渗碳体溶解在奥氏体形成过程中，铁素体比渗碳体先消失，因此奥氏体形成之后，还残存未溶渗碳体。这部分未溶的残余渗碳体将随着时间的延长，继续不断地溶入奥氏体，直至全部消失。残余Fe3CA残余Fe3C溶解4.奥氏体均匀化渗碳体完全溶解后，开始时奥氏体中碳的浓度分布并不均匀,原先是渗碳体的地方碳浓度高，原先是铁素体的地方碳浓度低。必须继续保温，通过碳的扩散，使奥氏体成分均匀化。AA均匀化亚共析钢和过共析钢的A形成过程与共析钢进本相似，不同之处在于亚共析钢和过共析钢需加热到Ac3或Accm以上，才能获得单一的奥氏体组织，这个过程称为完全奥氏体化。

4、三、影响奥氏体转变的因素1.加热温度和加热速度的影响提高加热T，将加速A的形成。随着加热速度的增加,奥氏体形成温度升高（Ac1越高），形成所需的时间缩短。2.化学成分的影响随着钢中含碳量增加，铁素体和渗碳体相界面总量增多，有利于奥氏体的形成。3.原始组织的影响由于奥氏体的晶核是在铁素体和渗碳体的相界面上形成，所以原始组织越细，相界面越多，形成奥氏体晶核的“基地”越多，奥氏体转变就越快。三.奥氏体晶粒的长大及其影响因素1、晶粒大小的表示方法金属组织中晶粒的大小通常用晶粒度级别指数来表示晶粒度的测定方法：比较法、面积法、截点法；晶粒度的数值表示方法：晶粒度级别指数、单位体积晶粒数、晶粒公称

5、直径等8种GB6394-86《金属平均晶粒度测定法》2、奥氏体晶粒度的概念:起始晶粒度：实际晶粒度：本质晶粒度：珠光体向奥氏体的转变刚刚完成时奥氏体晶粒的大小。一般比较细小而均匀热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。一般比起始晶粒度大某种钢在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向，不是晶粒大小的实际度量。加热温度与奥氏体晶粒长大的关系不同成分的钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向不同。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。1）合理选择并严格控制加热温度和保温时间随着温度升高晶粒度将随

6、之长大。温度愈高，晶粒长大愈明显。在一定温度下，保温时间愈长，奥氏体晶粒也越粗大。3）合理选择原始组织随着钢中奥氏体含碳量的增加，奥氏体晶粒长大的倾向也增大。当wc>1.2%时，奥氏体晶界上存在未溶的渗碳体能阻碍晶粒的长大，故奥氏体实际晶粒度较小。2）加入一定量的合金元素若碳以未溶的碳化物形式存在，则它有阻碍晶粒长大的作用。锰和磷是促进奥氏体晶粒长大倾向的元素。4、奥氏体晶粒大小的控制第二节钢在冷却时的转变钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变一、钢在热处理时的冷却方式在热处理生产中，常用的冷却方式：等温冷却和连续冷却。等温冷却转变使加热到奥氏体化的钢以

7、较快的冷却速度冷到A1以下某温度保温，在等温下发生组织转变。连续冷却转变使加热到奥氏体化的钢连续降温进行组织转变热加保温时间温度临界温度A1连续冷却等温冷却二、过冷奥氏体的等温冷却转变（一）建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线----TTT曲线(C曲线)T---timeT---temperatureT---transformation过冷奥氏体在相变温度A1以下，未发生转变而处于不稳定状态的奥氏体。钢在连续冷却或等温冷却条件下，其组织转变不能用