《热处理工艺》ppt课件

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1、第四章钢的热处理引言材料的性能可以通过下面方法得以改善1.在钢铁的冶炼过程中，加入所需的合金元素；2.对材料进行后续处理——热处理热处理：对金属材料在不同的固态温度范围内进行加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。保温加热冷却时间温度提供组织准备通过改变冷却速度，控制组织中成分和结构变化，获得相应组织和性能§1钢在加热时的组织转变一、加热温度的确定亚共析钢:Ac3+(20~40℃)共析钢:Ac1+(20~40℃)过共析钢:Accm+(20~40℃)保温加热冷却时间温度二、奥氏体的形成——以共析钢为例F

2、(0.0218)+Fe3C（6.69）A（0.77）面心立方体心立方正交晶格1.晶格改组2.碳原子的再分布G0.772.11含碳量（%）AEPSQ0.0218A1Ac1A3AccmAc3AcmPFFe3CAFAFe3C奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的长大残余Fe3C的溶解奥氏体成分均匀化奥氏体化过程:影响奥氏体形成速度的因素a.加热温度和加热速度b.原始组织(含碳量)c.合金元素影响奥氏体晶粒大小的因素a.加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，晶粒就越粗大b.钢的化学成分。碳含量增加，晶粒有长大的倾向；合金元素磷（P）、锰

3、（Mn）促进奥氏体晶粒长大，其它易形成稳定难溶化合物的合金均阻碍奥氏体晶粒长大。§2钢在冷却时的组织转变G0.772.11含碳量（%）AEPSQA1Ar1A3ArcmAr3Acm0.0218P过冷奥氏体连续冷却等温冷却时间温度加热温度临界温度过冷奥氏体的两种冷却方式一.过冷奥氏体的等温转变曲线（C曲线）金相法过冷奥氏体孕育期转变开始转变过渡区（过冷奥氏体和转变产物）转变结束（转变产物：珠光体（＞550℃）；贝氏体（＜550℃）；马氏体（Ms与Mf之间）1.珠光体转变——高温转变（A1~550℃）珠光体形成示意图等温转变形成的珠光

4、体组织２.贝氏体转变——中温转变（550℃~Ｍs）上贝氏体形成示意图下贝氏体形成示意图上贝氏体：（550℃~350℃）下贝氏体：（350℃~Ｍs）贝氏体组织形态与性能1）上贝氏体（图4-8）：2）下贝氏体（图4-9）：组织呈羽毛状，为一束大致平行的铁素体板条，碳化物呈棒状或片状分布在铁素体板条间。强度较低，塑性和韧性都很差，不适用于机械零件．组织内铁素体呈针状，碳化物细小且均匀弥散分布在铁素体内。强度和硬度高，且具有良好的塑性和韧性，综合力学性能较好。马氏体转变是将奥氏体快速冷却到Ms温度以下得到的组织。3.马氏体转变——低温转

5、变（Ｍs~Ｍf）马氏体转变的特点：1）在较低的温度下进行，Fe及C原子都不能进行扩散，因此马氏体实际是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，晶体结构仍为体心结构，但由于碳的溶入使原体心立方结构变成体心正方结构，即C轴伸长。2）马氏体转变的非恒温性。奥氏体温度降到Ms点以下任一温度时，马氏体转变以极大速度进行，但转变很快停止。为了使转变继续进行，必须继续降低温度。当温度降到某一温度以下时，虽然马氏体转变量未达到100%，但转变已不能进行，该温度称为马氏体转变终了温度，用Mf表示。此时将有一部分奥氏体未转变而被保留下来，称为残余奥氏体。马氏

6、体的组织形态（1）板条状马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成的一种马氏体。由许多马氏体板条集合而成。马氏体板条的立体形态可以是扁条状，也可以是薄板状。内部存在大量位错—位错马氏体（2）片状马氏体：常在中、高碳钢析出。立体外形呈双凸透镜状，与试样磨面相截则呈针状或竹叶状，所以又称针状马氏体。亚结构主要为孪晶—孪晶马氏体。板条状马氏体片状马氏体马氏体组织的性能马氏体类型σb/MPaσ0.2/MPaHRCδ/%αk/（J/cm2）板条马氏体（0.2%）1500130050960片状马氏体（1.0%）23002000661101.马氏体具

7、有高强度和高硬度，随着含碳量增加，马氏体的硬度也增加。2.马氏体的塑性和韧性均与含碳量有关。高碳马氏体（片状马氏体）晶格畸变较大，有许多显微裂纹，塑性和韧性较差；低碳马氏体（板条状马氏体）具有较好的塑性和韧性。二.奥氏体等温转变曲线（C曲线）影响因素1.碳的影响2.合金元素的影响3.加热温度和保温时间三、奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）（自学）亚共析钢随碳含量增加，C曲线右移，过共析钢随碳含量增加，C曲线左移，共析钢的C曲线在最右边。除Co、Al外其它合金元素均使C曲线右移加热温度越高，保温时间越长，奥氏体成分均匀，晶粒粗大

8、，使C曲线右移四.奥氏体等温转变曲线（C曲线）的应用Vk炉冷(退火)空冷(正火)油冷(淬火)水冷(淬火)Vk:临界冷却速度，表示奥氏体在冷却过程中中途不发生转变，而直接转变成马氏体的最小冷却速度。A1MsV1PV2SV3M+T+ArV4M+Ar钢的热处理工艺钢的