工程材料及材料成型基础5

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1、第五章钢的热处理第六章热处理——固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。•特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸•目的：改善材料的使用、工艺性能•基本过程：加热→保温→冷却•分类：1、普通热处理——退火、正火、淬火、回火2、表面热处理——表面淬火、化学热处理第一节钢在加热时的组织转变实际加热和冷却时的相变点：平衡时——A1A3Acm加热时——Ac1Ac3Accm冷却时——Ar1Ar3Arcm一、奥氏体的形成加热工序的目的：得到奥氏体F+Fe3C→A结构体心复杂面心含碳量0.02186.690.77共析钢奥氏体形成过程：1、形核（在F/F

2、e3C相界面上形核）2、晶核长大（F→A晶格重构，Fe3C溶解，C→A中扩散）3、残余Fe3C溶解4、奥氏体均匀化保温工序的目的：得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散对亚共析钢：P+F→A+F→A对过共析钢：P+Fe3CⅡ→A+Fe3CⅡ→A二、奥氏体晶粒长大及其影响因素1、奥氏体晶粒度•晶粒度——晶粒大小的尺度。10•本质粗晶粒钢——长大倾向较大（Al脱氧）•本质粗晶粒钢——长大倾向较小(Mn,Si脱氧)1、影响奥氏体晶粒长大的因素（1）加热温度↑，保温时间↑→A晶粒长大快（2）加热速度↑→A晶粒细（3）加入合金元素→A晶粒细（4）原始组织细→A晶粒细第一节钢在

3、冷却时的组织转变冷却方式：等温冷却和连续冷却。45钢加热后，随冷却速度的增加，强度、硬度增加，但塑性、韧性降低。冷却是热处理的关键，故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。一、过冷奥氏体等温转变1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线或TTT线）的建立•过冷奥氏体：在A1以下，未发生转变的不稳定奥氏体。•孕育期——表示过冷A的稳定程度•四个区域——奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区•三种转变类型：高温转变（A1~550℃）：A→P中温转变（550~230℃）：A→B低温转变（230℃以下）：A→M2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能(1)珠光体转变•珠光体组成

4、：F和Fe3C的机械混合物•形成特点：在固态下形核、长大是扩散型相变10•形态：A1~650℃：珠光体P20HRc片状650~600℃：索氏体S（细P）…600~550℃：托氏体T（极细P又称屈氏体）40HRc球状——Fe3C呈球状•珠光体性能珠光体片越细→HB↑，σb↑且δ↑，αk↑C%相同时，球状P比片状P相界面少→HB↓，σb↓，δ↑,αk↑(2)贝氏体转变•贝氏体组成：过饱和F和碳化物的机械混合物•形成特点：在固态下形核、长大是半扩散型相变•形态：550~350℃：上贝氏体（B上）羽毛状组织塑性差40-45HRc350℃~Ms：下贝氏体（B下）针片状组织综合性能

5、好45-50HRc过冷奥氏体在Ms点以下，A→M属连续冷却转变。3、影响C曲线的因素（1）含碳量（2）合金元素（3）加热温度和保温时间二、过冷奥氏体连续冷却转变1、共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT线）特点：K——珠光体型转变中途停止线；只有A→P，A→M，无贝氏体转变；临界冷却速度Vk——获得全部马氏体的最小冷却速度。102、C曲线在连续冷却转变中的应用共析钢C曲线在连续冷却转变中的应用V1(炉冷)：A→P（170~220HBS）V2(空冷)：A→S（25~35HRc）V3(油冷)：A→T+M+A′（45~55HRc）Vk：临界冷却速度V4(水冷)：A→M+A′

6、（55~65HRc）1、马氏体转变A→Mγ-Feα-Fe•马氏体晶格结构：体心正方（比容随C%的增加而增加，易变形，开裂）•马氏体组成：碳在α-Fe中的过饱和固溶体•形成特点：在固态下形核、长大是无扩散型相变变温形成，高速长大转变不完全（在C>0.5%的钢中总有残余A）•形态：板条M——低碳M（C<0.2%）立体形态：细长条状片状M——高碳M(C>1.0%)立体形态：双凸透镜0.2~1.0%C之间的钢得到混合M•马氏体性能：马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量（即母相奥氏体的含碳量）塑性和韧性——低碳M的塑性韧性好，高碳M塑性韧性差。马氏体性能——低碳M（板条M）强而韧

7、高碳M（片状M）硬而脆10第一节钢的退火与正火一、钢的退火典型零件的制造过程：铸/锻→预备热处理→粗加工→最终热处理→精加工预备热处理目的：消除前道工序的缺陷，为后续工序作组织准备最终热处理目的：满足使用性能要求退火：加热、保温、慢冷得到P类组织退火的目的：软化、稳定化、细化、均匀化1、完全退火和等温退火•完全退火——加热到Ac3+30~50℃，保温后炉冷。目的：细化，软化应用：亚共析钢的铸、锻件，热轧型材，焊接件组织：F+P•等温退火——加热到Ac3（Ac1）+20~50℃，保温后在Ar1以下等温后炉冷。目的：细化，软化、省时2、球化退