金属工艺学__热处理.ppt

《金属工艺学__热处理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第三章钢的热处理主要内容：1.热处理的基本概念及分类。2.热处理加热与冷却的组织转变。3.退火、正火、淬火、回火的原理、目的。历史在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。历史三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这

2、说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时可转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。第一节概述钢的热处理的概念、目的钢在加热时的转变钢

3、的冷却转变概念：钢在固态下，通过加热、保温并以一定的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。1.钢热处理的概念与目的热处理的目的：通过改变组织达到改变性能的目的。热处理的过程：任何一种热处理都要经过加热，保温，冷却三个过程，因此，最高加热温度，保温时间，冷却速度就成为热处理工艺的三大要素。三个要素：1.加热到预定的温度（最高加热温度）2.在预定的温度下适当保温（保温时间），保温的时间与工件的尺寸和性能有关；3.以预定的冷却速度冷却（冷却速度）。冷却速度取决于所需的组织和性能。热处理工艺曲线的示意图热处理分类根据热处理的目的和工艺方法的不同，热处理可分为三大类：普

4、通热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理：表面淬火、化学热处理（渗碳、渗氮等）其他热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理、离子轰击热处理、激光热处理、电子束热处理等常用的热处理工艺方法2.钢在加热时的转变钢在室温下的组织（即奥氏体化前的组织为平衡组织的情况）：对于亚共析钢→F+P共析钢→P过共析钢→P+Fe3CⅡ加热目的：使钢发生同素异晶转变（得到奥氏体A，消除铁素体F）过热度与过冷度对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度；对于冷却：非平衡条件下的相变温度低于平衡条件下的相变温度。这个温差叫滞后度：加热转变→过热度冷却转变→过冷度，加热与冷却速度越大，导致过热度与

5、过冷度越大。此外，过热度与过冷度的增大会导致相变驱动力的增大，从而使相变容易发生。钢在加热和冷却时的相变临界点实际相变温度与理论转变温度之间的关系平衡状态相变线：A1、A3、Acm加热实际相变线：Ac1、Ac3、Accm冷却实际相变线：Ar1、Ar3、Arcm共析钢加热转变（奥氏体形成）过程温度：室温→Ac1F+Fe3C→A结构：体心复杂面心含碳量：0.02186.690.77A形成过程组织转变示意图1、奥氏体形核（在F/Fe3C相界面上形核）A形核A长大2、奥氏体晶核长大（F→A晶格重构，Fe3C溶解，C→A中扩散）A形成过程组织转变示意图A成分均匀化4、奥氏体均匀化残余Fe3C溶解3、

6、残余Fe3C溶解亚共析钢和过共析钢加热（A形成）过程的转变珠光体的转变：亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是存在先析相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的转变，此转变过程同共析钢同。先析相的溶解：对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温度时，P→A；在AC1～AC3的升温过程中，先析的F逐渐溶入A。即P+F→A+F→A对于过共析钢，平衡组织Fe3CⅡ+P，当加热到AC1以上时，P→A；在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体逐步溶入奥氏体中。即P+Fe3CⅡ→A+Fe3CⅡ→A影响奥氏体形成速度的因素1.加热速度的影响加热速度越快，奥氏体化温度越高，过热度越大，相变驱动力

7、也越大；同时由于奥氏体化温度高，原子扩散速度也加快，提高形核与长大的速度，从而加快奥氏体的形成。2.化学成分的影响钢中含碳量增加，碳化物数量相应增多，F和Fe3C的相界面增多，奥氏体晶核数增多，其转变速度加快。钢中的合金元素不改变奥氏体的形成过程，但能影响奥氏体的形成速度。因为合金元素能改变钢的临界点，并影响碳的扩散速度，且它自身也存在扩散和重新分布的过程，所以合金钢的奥氏体形成速度一般比碳钢慢，尤其高合金钢，奥氏体化温