工程材料基础 教学课件 作者 张文灼 赵振学 主编 第4章 钢的热处理.ppt

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1、第四章钢的热处理热处理概念、特点及功用概念在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，从而改变钢的内部组织结构，最终获得所需性能的工艺方法热处理的四大要素加热温度加热速度保温时间冷却速度特点不改变工件的形状，只改变材料的组织结构和性能无固态相变的材料不能用热处理来进行强化功用提高钢的使用性能，改善钢的工艺性能减少零件的重量，延长产品使用寿命，提高产品的产量、质量和经济效益热处理分类钢在加热时的转变固态临界点钢在固态下进行加热、保温和冷却时将发生组织转变Ar1Ar3AccmAC1AC3AccmA1A3AcmS平衡相

2、变临界点：A1、A3、Acm加热相变临界点：Ac1、Ac3、Accm冷却相变临界点：Ar1、Ar3、Arcm转变临界点偏移距离与加热和冷却速度有关钢在加热时的组织转变过程共析钢奥氏体化加热奥氏体化奥氏体晶核形成奥氏体晶粒长大残余渗碳体溶解奥氏体成分均匀化亚共析钢和过共析钢奥氏体化亚共析钢过共析钢先进行：PA然后：先析出相A完全奥氏体化不完全奥氏体化影响奥氏体转变过程的因素加热温度和加热速度含碳量原始组织匀细合金元素T2T1△T1△T2奥氏体化加速T加奥氏体化加速奥氏体化加速碳化物形成元素非碳化物形成元素Co、Ni

3、奥氏体化变慢奥氏体化加速奥氏体化加速奥氏体晶粒大小及控制晶粒度：表示晶粒大小的一种尺度1～4级为粗晶粒，5～8级为细晶粒，超过8级为超细晶粒控制途径加热温度和保温时间钢的成分（增加未溶碳化物比例）加入能形成稳定碳化物或稳定氧化物的元素钢在冷却时的转变转变产物与冷却方式和冷却速度有关过冷奥氏体等温转变过冷奥氏体区奥氏体稳定区转变产物区混合区高温中温低温转变产物的组织形态及性能高温转变（珠光体型转变）A1～550℃转变产物为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状组织，即珠光体型组织。等温温度越低，铁素体层和渗碳体层越薄

4、，层间距越小，硬度越高。根据片层的厚薄不同，这类组织又可细分为三种，分别称为珠光体（P）、索氏体（S）和托氏体（T）中温转变（贝氏体型转变）550℃~MS（马氏体转变开始温度）贝氏体用符号“B”表示，它仍是由铁素体与渗碳体组成的机械混合物，但其形貌及渗碳体的分布与珠光体型不同，硬度也比珠光体型的高上贝氏体下贝氏体低温转变（马氏体型转变）转变温度低于MS铁、碳原子均不能进行扩散，碳将全部固溶在α-Fe的晶格中，这种含过饱和碳的固溶体称为马氏体，用符号M表示根据组织形态的不同，马氏体可分为高碳马氏体（针状）和低碳马氏

5、体（板条状）两种硬而脆较高的强度、良好的韧性和塑性过冷奥氏体连续冷却转变在生产实践中，过冷奥氏体大多是在连续冷却过程中发生转变的，如在炉内、空气里、油或水槽中冷却钢的退火钢的退火是将钢材或钢件加热到临界温度以上的适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（通常随炉冷却）以获得接近平衡的珠光体组织的热处理工艺退火目的降低硬度，提高塑性，以利于切削加工或继续冷变形细化晶粒，消除组织缺陷，改善钢的性能，并为最终热处理作组织准备消除内应力，稳定工作尺寸，防止变形与开裂为后续热处理做准备完全退火完全退火是一种将钢加热到Ac3以上

6、30～50℃，保温一定时间，缓慢冷却（随炉或埋入石灰和砂中冷却）至500℃以下，然后在空气中冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺一般常作为一些不重要工件的最终热处理或作为某些重要件的预先热处理使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化；或使中碳以上的碳钢及合金钢得到接近平衡状态的组织，并降低硬度、改善切削加工性能；还可消除残余应力完全退火的保温时间按钢件的有效厚度计算。在箱式电炉中加热时，碳钢厚度不超过25mm需保温1h，以后每增加25mm厚度延长0.5h；合金钢每20mm保温1h。保温后的冷却一般是关闭电

7、源让钢件在炉中缓慢冷却，当冷至500～600℃时即可出炉空冷等温完全退火等温完全退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3或Ac1的温度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度，并等温保持使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺加热过程较易控制，能获得均匀的预期组织，比完全退火所需时间短球化退火得到球状珠光体主要用于共析钢和过共析钢制造的刀具、量具及模具等零件降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能，以获得均匀的组织，改善热处理工艺性能，并为以后淬火做组织准备普通球化退火时采用随炉缓冷，至50

8、0～600℃出炉空冷；等温球化退火则先在Ar1以下20℃等温足够时间，然后再随炉缓冷至500～600℃出炉空冷。球化退火是一种将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一定时间，并缓慢冷却，使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺均匀化退火均匀化退火又称扩散退火，是将钢加热到略低于固相线的温度(1050～1150℃)下长期加热，长时间保温（10～20h），然后缓慢冷却，以消除或减少