工程材料-过控-3-钢的热处理和表面改性

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1、工程材料海洋科学与技术学院贾非DalianUniversityofTechnology第3章钢的热处理和表面改性*主要内容钢在热处理时的组织转变钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢的热处理工艺对组织和性能的影响钢的退火和正火钢的淬火钢的回火钢的表面处理强化钢的表面热处理强化钢的化学热处理强化钢的表面处理改性*概述1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用温度—时间坐标绘出热处理工艺曲线。在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽

2、车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用.模具、滚动轴承100%需经过热处理。总之，重要零件都需适当热处理后才能使用。概述2、热处理特点:热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。铸造轧制3、热处理适用范围:只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。概述4、热处理分类热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理。热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称热处理工艺。(a)

3、940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少）(e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织概述根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下：其他热处理普通热处理表面热处理热处理退火正火淬火回火真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理表面淬火—感应加热、火焰加热、电接触加热等化学热处理—渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素

4、等概述5、预备热处理与最终热处理预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理.预备热处理最终热处理W18Cr4V钢热处理工艺曲线时间温度/℃概述分别用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册中的数据是以30-50℃/h的速度加热或冷却时测得的.6、临界温度与实际转变温度铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示.实际加热或冷却时存在着过冷或过热现象，

5、因此将加热时的实际转变温度概述加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。钢坯加热一、奥氏体的形成过程奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例说明：钢在加热时的组织转变第一步奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。第二步奥氏体晶核长大：晶核通过碳原子的扩散向和Fe3C方向长大。第三步残余Fe3C溶解:铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。奥氏体的形成过程第四步奥

6、氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。温度，℃共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）奥氏体的形成过程共析钢奥氏体化过程亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上.奥氏体的形成过程奥氏体加热到Ac1点以上某一温度，奥氏体并不是立即出现，而是需要保温一定时间才开始形成，这段时间称为孕育期。形成奥氏体晶核需要原子的扩散，扩散需要一定的时间。随着温度的升高，原子扩散速度加快，孕育期缩短。加

7、热温度越高，原始组织越细小，奥氏体形成速度越快。加热速度越大，过热度越大，发生转变的温度越高，转变的温度范围越宽，转变速度越快。影响奥氏体转变的因素1、奥氏体晶粒长大奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度,此时晶粒细小均匀。随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同。在给定温度下奥氏体的晶粒度称实际晶粒度。加热时奥氏体晶粒的长大倾向称本质晶粒度。影响奥氏体晶粒度的因素前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。通常将钢加热到94010℃奥氏体化后，设法把奥氏

8、体晶粒保留到室温来判断。晶粒度为1-4级的是本质粗晶粒钢，5-8级的是本质细晶粒钢。影响奥氏体晶粒度的因素影响奥氏体晶粒度的因素2、影响奥氏体晶粒长大的因素⑴加热温度和保温时间:加热温度高、保温时间长,晶粒粗大.⑵加热速度:加热速度越快,过热度越大,形核率越