钢的热处理 (精品)

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1、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。第四章钢的热处理热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。至于模具、滚动轴承则要100%经过热处理。总之，重要的零件都要经过适当的热处理才能使用。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

2、，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。4、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、渗其他元素等[重点掌握]1.钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；2.本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；3.共析钢奥氏体等温冷却曲线中各

3、条线的含义。C曲线中各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。4.非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C曲线的因素；5.奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；6.各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和使用的钢种、零件的范围。§4.1钢在加热时的组织转变§4.2钢在冷却时的组织转变§4.3钢的退火与正火§4.4钢的淬火§4.5钢的回火§4.6可控气氛热处理和化学热处理[一般要求]1.钢在加热和冷却时组织转变的机理；2.各种热处理的具体工艺过程；3.

4、钢在加热和冷却过程中产生的缺陷；[教学内容]§4.7表面热处理和表面工程技术一、钢的临界温度铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。由于实际加热或冷却时存在过冷或过热现象，因此，将第一节钢在加热时的组织转变加热是热处理的第一道工序。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。二、奥氏体的形成1.奥氏体的形成的基本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：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

5、向和Fe3C方向长大。钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示第三步：残余Fe3C溶解。铁素体在成分、结构上比Fe3C更接近于奥氏体，因而先于Fe3C消失，而残余Fe3C则随保温时间延长不断溶解直至消失。第四步：奥氏体均匀化。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。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Ac

6、cm以上。2.影响奥氏体形成的因素1．加热温度T↑→A化↑(D↑→浓度梯度大）2.含碳量C%↑→界面多→核心多→转变快3.加热速度V↑→转变开始温度↑，转变时间↓4．合金元素a.Cr、M0、W、V、Nb、Ti强碳化物形成元素，↓奥氏体形成速度b.C0、Ni非碳化物形成元素，↑奥氏形成速度c.Al、Si、Mn影响不大5．原始组织片状，片间距小→相界面多→碳弥散度大→碳原子扩散距离短→奥氏体形核长大快>粒状三、奥氏体晶粒大小及控制1、奥氏体晶粒度概念1）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。

7、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。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。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。2）在给定温度下奥氏体的晶粒度称实际晶粒度。3）加热时奥氏体晶粒的长大倾向称本质晶粒度。通常将钢加热到94010℃奥氏体化后，设法把奥氏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，形核率越高，晶粒越细。⑶合金元素：阻碍奥氏体晶

8、粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等，多为碳化物和氮化物形成元素。促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。⑷原始组织：平衡状态的组织有利于获得细晶粒。奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。第二节钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体的等温转变过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的等温转变产物的组织和性能两种冷却方式示意