课题7+钢的热处理1

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1、课题七钢的热处理学习目标：1）了解钢在加热或冷却时的组织转变2）掌握钢的常规热处理3）了解钢的表面热处理4）了解热处理新技术及热处理工常识6）掌握钢的常规热处理操作方法基本概念：热处理：热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、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。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量。热处理三要素：加热（温度）、保温（时间

2、）、冷却（速度）。热处理方法：退火、正火、淬火、回火及表面处理五种。把钢加热到Ac3或Ac1以上，获得奥氏体的操作称为奥氏体化。一般条件下固态相变时，都有不同程度的过热度或过冷度。通常将加热时的临界温度标为Ac1、Ac3、Accm；冷却时标为Ar1、Ar3、Arcm。加热或冷却速度对临界点的影响一、钢在加热时的组织转变1、钢在加热或冷却时的相变温度大多数热处理工艺都要将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，即进行奥氏体化。实际热处理中，加热时相变温度偏向高温，冷却时偏向低温，且加热和冷却速度愈大偏差愈大。通常将加热时的临界温度

3、标为Ac1、Ac3、Accm;冷却时标为Ar1、Ar3、Arcm。一、钢在加热时的组织转变把钢加热到Ac3或Ac1以上，获得奥氏体的操作称为奥氏体化。一般条件下固态相变时，都有不同程度的过热度或过冷度。通常将加热时的临界温度标为Ac1、Ac3、Accm；冷却时标为Ar1、Ar3、Arcm。加热或冷却速度对临界点的影响1、奥氏体的形成机理奥氏体形成的热力学条件——自然界的一切运动总是从高能量的不稳定状态，自发地转变为低能量的稳定状态。奥氏的形成过程共析钢加热到Ac1以上时，珠光体将转变为奥氏体。这包括奥氏体晶核的形成、奥氏体晶核的长大、剩

4、余渗碳体的溶解及奥氏体成分的均匀化四个基本过程。FFe3C未溶Fe3CA残余Fe3CAAAA形核A长大残余Fe3C溶解A均匀化2、影响奥氏体转变速度的因素加热温度随加热温度的提高,奥氏体化速度加快。加热速度加热速度越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。钢中碳含量碳含量增加，铁素体和渗碳体的相界面增大，转变速度加快。合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程；铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程；硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。由于合金元素的扩散速度比碳慢得多，所以合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长。原始组织：原始组织中渗碳体为片状时奥氏

5、体形成速度快，且渗碳体间距越小，转变速度越快，同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也大，所以长大速度更快。3、奥氏体的晶粒长大及其控制实际晶粒度和本质晶粒度某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫实际晶粒度，它决定钢的性能。钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向用本质晶粒度来表示。钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却后测得的晶粒度叫本质晶粒度。如果测得的晶粒细小，则该钢称为本质细晶粒钢，反之叫本质粗晶粒钢。一般根据标准晶粒度等级图确定钢的奥氏体晶粒大小。标准晶粒度等级分为8级，1～4级为粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。奥氏体晶粒大小对钢的力学性

6、能的影响奥氏体晶粒均匀细小，热处理后钢的力学性能提高。粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。影响奥氏体晶粒度的因素①加热温度和保温时间随加热温度升高晶粒将逐渐长大。温度愈高，或在一定温度下，保温时间越长，奥氏体晶粒也越粗大。②钢的成分奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。钢中加入钛、钒、铌、锆、铝等元素，有利于得到本质细晶粒钢，因为碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍晶粒长大。锰和磷促进晶粒长大。二、钢在冷却时的组织转变当温度在A1以上时,奥氏体是稳定的。当温度降到A1以下后，奥

7、氏体即处于过冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。过冷奥氏体A是不稳定的，会转变为其它的组织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷奥氏体的转变。钢在冷却时的主要冷却方式有两种：等温冷却和连续冷却。1、共析过冷奥氏体的等温冷却转变（1）高温转变在A1～550℃之间,过冷奥氏体的转变产物为珠光体型组织,此温区称珠光体转变区。珠光体型组织是铁素体和渗碳体的机械混合物,渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上，转变温度越低，层间距越小，可将珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、索氏体(S)和托氏体(T)。奥氏体向珠光体的转变为扩散型的生核、长大过程,是通过碳

8、、铁的扩散和晶体结构的重构来实现的。珠光体3800×索氏体8000×托氏体8000×(2)中温转变在550℃～Ms之间,过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织,此温区称贝氏体转变区。贝氏体是渗碳体分布在碳过饱和