钢热处理前后的性能测试

《钢热处理前后的性能测试》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、45钢热处理前后的性能测试一、学习目标知识目标：·了解热处理的含义及热处理工艺曲线；·掌握钢的奥氏体化过程；·熟悉奥氏体晶粒大小对钢性能的影响及细化奥氏体晶粒的措施；·.明确过冷奥氏体在不同温度下转变产物的组织和性能。能力目标：·熟悉钢在加热和冷却时组织变化规律，并能熟练应用钢的等温及连续冷却转变图。二、任务引入45钢具有良好的综合力学性能，主要用来制造齿轮、连杆、轴类零件。他的具体性能指标为，，，，将45钢加热到830℃保温一段时间后，在不同的冷却条件下冷却，那45钢性能会发生什么变化呢？三、相

2、关知识（一）钢在加热时的组织转变碳钢的室温组织是由铁素体和渗碳体两相组成的，只有在奥氏体状态下才能通过不同冷却方式使钢转变为不同组织，获得所需要的性能。在钢的热处理工艺中，加热的目的是为了获得奥氏体组织，其晶粒大小、成分及其均匀程度，对钢冷却后的组织和性能有着重要影响。图2-2钢在加热和冷却时的临界温度由图2-2所示相图可知，A1、A3、Acm是钢在极缓慢加热和冷却时的临界点，但在实际的加热和冷却条件下，钢的转变总有滞后现象，在加热时要高于、在冷却时要低于相图上的临界点。为了便于区别，通常把加热时

3、的各临界点分别用Ac1、Ac3、Accm来表示；冷却时的各临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm来表示。1.奥氏体的形成将钢加热到Ac1或Ac3点以上，以获得全部或部分奥氏体组织的操作称为奥氏体化。以共析钢为例说明奥氏体形成过程。共析钢加热到Ac1以上时，钢中珠光体将向奥氏体转变，这一过程遵循结晶过程的基本规律，是通过形核和晶核长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体成分均匀化四个基本过程来进行的。奥氏体形成过程见图2-3所示。（a）A形核（b）A长大(c）残余Fe3C溶解(d）A均匀化图2-3共析钢的奥氏体

4、形成过程示意图（1）奥氏体晶核的形成奥氏体的晶核优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。这是由于奥氏体的含碳量介于铁素体和渗碳体的含碳量之间，并且相界面处原子排列比较紊乱，位错和空位密度较高，因此有利于奥氏体的形核，如图2-3（a）所示。（2）奥氏体晶核的长大奥氏体晶核形成以后，它一面与渗碳体相接，另一面与铁素体相接，通过原子的扩散，使其相邻铁素体晶格改组和渗碳体不断溶解，这样奥氏体逐渐向铁素体及渗碳体两个方向长大，如图2-3（b）所示。（3）残余渗碳体溶解在奥氏体长大过程中，铁素体比渗碳体先消失，故

5、当铁素体完全转变为奥氏体后，仍有部分渗碳体尚未溶解，随着保温时间延长，未溶解的剩余渗碳体不断的溶入奥氏体中，直至完全消失，如图2-3（C）所示。（4）奥氏体的均匀化残余渗碳体完全溶解后，钢的组织完全成为奥氏体，但其中碳的浓度是不均匀的，原来渗碳体区域的奥氏体碳浓度高于原先铁素体区域的奥氏体，继续保温，通过碳原子的扩散逐渐形成均匀的单相奥氏体组织。亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程基本相同，但加热到Ac1以上温度时，组织中的珠光体先转变为奥氏体，而组织中的铁素体（亚共析钢）或二次渗碳体（过共析钢），需

6、待加热到Ac3或Acm以上时才全部溶解转变为奥氏体，最后形成均匀的单相奥氏体组织。2.影响奥氏体化的因素（1）加热温度的影响当加热到A1点温度时，珠光体经过一个孕育期后转变为奥氏体，加热温度越高，所需孕育期就越短，而且从转变开始到转变结束的整个转变时间也变短。因此，温度升高，奥氏体速度加快。（2）加热速度的影响加热速度越快，转变的孕育期和转变所需的时间就越短，也就是说奥氏体化的速度越快。（3）原始组织的影响因为形核是在相界面处，所以原始组织越细，界面面积就越大，形核率就越高，故奥氏体化速度就越快。

7、（4）化学成分的影响钢中化学成分对奥氏体化影响较大。对碳钢而言，随着碳含量的增加，渗碳体增多，铁素体与渗碳体的相界面增大，有利于奥氏体形核，加速奥氏体形成。一般说来，钢中加入合金元素（如铬、钨）后，使铁、碳原子的扩散速度减慢，故合金元素一般都使奥氏体化过程减慢。3.奥氏体晶粒长大及影响因素钢的奥氏体晶粒大小直接影响冷却后的组织和性能。奥氏体晶粒均匀而细小，冷却后奥氏体转变产物的组织也均匀细小，其强度、塑性、韧性都比较高，尤其对淬火回火钢的韧性具有很大影响。因此，加热时总是力求获得均匀细小的奥氏体晶

8、粒。（1）奥氏体晶粒的大小钢加热至珠光体完全转变为奥氏体的温度，晶粒一般尚未充分长大，较为细小，被称为起始晶粒。但是，准确控制完成奥氏体化的温度和时间，实际上是很困难的。在实际的加热条件下获得的奥氏体晶粒大小，称为实际晶粒度。通常实际晶粒度都大于起始晶粒度。为了测定和比较奥氏体晶粒大小，GB6394-86《金属平均晶粒度测定法》规定，晶粒度级别分为00、0、1、…、10级共12级。级数高，晶粒细。（2）影响奥氏体晶粒大小的因素不同的外在因素对奥氏体晶粒长大都有促进或抑制作用，主要的