金属工艺学 第五章_钢的热处理.ppt

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1、金属工艺学第五章钢的热处理唐建卫第五章钢的热处理概述钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变退火与正火淬火与回火零件结构的热处理工艺性第一节概述1.热处理的定义:时间温度临界温度热加保温冷却2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整个制造业。4.热处理的分类热处理普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;第二节钢在加热时的组织转变2转变温度奥氏体的形成奥氏体晶粒度及对力学性能的影响一.转变温度热处理的任务是通过改变钢材的组织，来改变钢材的性能

2、，以满足使用要求的。一般都有将钢加热到相变温度以上，使常温组织变为高温组织--奥氏体。然后在冷却过程中使它向要求的组织转变。因此，奥氏体在形成过程中，其成份、晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。为此，了解奥体的形成过程和影响因素是很重要的。以共析钢为例，说明奥氏体的转变(形成)过程。其转变过程可归纳为四个阶段。1．奥氏体（A）晶核的形成2．奥氏体（A）晶核的长大3．残余渗碳体（Fe3C）的溶解4．奥氏体（A）的均匀化奥氏体的形成FFe3C未溶Fe3CA残余Fe3CAAAA形核A长大残余Fe3C溶解A均匀化三.奥氏体晶粒度一)

3、奥氏体晶粒度:将钢加热到相变点以上某一温度,保温一定时间后所得到的奥氏体晶粒的大小.分12级,加热温度与保温时间.热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。1.通过控制加热温度和保温时间,能够获得细小均匀的奥氏体晶粒.2.随温度升高晶粒容易长大的为粗晶粒钢.钢的本质晶粒度示意图奥氏体晶粒度1.用锰铁脱氧的钢多属粗晶粒钢,用铝脱氧的钢多属细晶粒钢.沸腾钢是粗晶粒钢,镇静钢是细晶粒钢.2.影响奥氏体晶粒度的因素:(1)加热温度和保温时间.(2)加热速度.(3)钢的组织及成分.二)奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响1.奥氏体晶粒均匀细小

4、,热处理后钢的力学性能提高。2.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。第三节钢在冷却时的组织转变钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变第二节钢在冷却时的转变冷却方式直接影响着钢的相变（决定热处理后钢的组织和性能）。需要热处理的零件，加热以后的冷却方式有以下两种：1）等温冷却2）连续冷却把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却到室温把加热到奥氏体的钢先以某一速度（在一定介质中）冷却至室温

5、，使奥氏体在A1线以下的连续冷却中发生组织转变一.钢在热处理时的冷却方式热加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却二.过冷奥氏体的等温冷却转变一)建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线----TTT曲线(C曲线)T---timeT---temperatureT---transformation共析碳钢TTT曲线建立过程示意图时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1二)共析碳钢TTT曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区

6、产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfP索氏体托氏体上贝氏体下贝氏体等温转变温度硬度值Ａ１~６５0℃160~250HBS650~600℃25~30HRC600~550℃35~48HRC550~350℃40~48HRC350℃~Ms55HRC塑性较差，脆性大，生产中少用

7、．强度较高，一定的塑性和韧性，综合力学性能较好．三)转变产物的组织与性能1.珠光体型(P)转变(A1～550℃):A1～650℃:P;5～25HRC;片间距为0.6～0.7μm(500×)。650～600℃:细片状P---索氏体(S);片间距为0.2～0.4μm(1000×);25～36HRC。600～550℃:极细片状P---屈氏体(T);片间距为＜0.2μm(电镜);35～40HRC。珠光体形貌像光镜下形貌电镜下形貌光镜形貌电镜形貌索氏体形貌像三)转变产物的组织与性能2.贝氏体型(B)转变(550～230℃):550～3

8、50℃:B上;40～45HRC;B上=过饱和碳α-Fe条状+Fe3C细条状过饱和碳α-Fe条状Fe3C细条状羽毛状上贝氏体组织金相图三)转变产物的组织与性能2.贝氏体型(B)转变(550～230℃):350～230℃:B下;50～60HRC;B下=过饱和碳α-Fe针叶状+Fe3C细片状过饱