金属材料与热处理 电子课件模块六.ppt

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1、模块六钢的热处理钢的热处理的定义钢的热处理是将钢在固态下通过加热、保温和冷却，改变金属内部或表层组织结构或成分，从而获得所需性能的加工工艺。热处理分类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预先热处理（通常）最终热处理（通常）一、钢在加热时的组织转变实际加热时各相变点用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时各相变点用Ar1、Ar3、Arcm表示。加热（冷却）Fe-Fe3C状态图上个相变点的位置课题一热处理基本原理1.钢的奥氏体化共析钢的奥氏体形成过程对于亚共析钢和过共析钢，只有当温度高于Ac3或Accm后，钢中组织才能全部转变为奥氏体。2.影响奥氏体形成速度的因素（1）加热温度和

2、保温时间的影响（3）成分的影响（2）原始组织的影响温度的作用最为显著。原始组织越细小，相界面越多，形核率提高，奥氏体形成速度增加。当WC=0.77%时，铁素体和渗碳体的界面最多，奥氏体化速度最快。合金元素影响碳在奥氏体中的扩散速度；合金元素改变了钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度。奥氏体标准晶粒度分为0～10级。一般将小于4级的晶粒称粗晶粒，5～8极为细晶粒，8级以上为超细晶粒。钢的晶粒度级别图奥氏体晶粒随着温度升高而迅速长大的钢，称为本质粗晶粒钢；奥氏体晶粒随着温度升高长大倾向小，只有加热到930～950℃才显著增长的钢，称本质细晶粒钢。3．奥氏体的晶粒大小当珠光体向奥氏体转变刚刚完成时，由

3、于奥氏体是在片状珠光体两相（铁素体与渗碳体）界面上形核，晶核数量多，奥氏体晶粒细小。起始晶粒度--奥氏体实际晶粒度--钢在某一具体加热条件下实际获得的奥氏体晶粒的大小，一般比起始晶粒大。奥氏体本质晶粒度--将钢加热到930±10℃，经保温3～8h所得到的奥氏体晶粒大小。4．奥氏体晶粒度对钢在室温下组织和性能的影响奥氏体晶粒细小，冷却后转变产物的组织也细小，其强度、塑性与韧性都较高；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的力学性能（特别是韧性）降低;所以，热处理加热时获得细小而均匀的奥氏体晶粒是保证热处理产品质量的关键之一。5．影响奥氏体晶粒大小的因素1）加热温度与保温时间2

4、）加热速度的影响3）成分的影响4）原始组织T加升高，晶粒粗大；一定温度下延长保温时间，晶粒长大。加热速度愈快，A形成的开始温度愈高，过热度愈大，形核率远大于其长大率若采用快速短时加热，可细化奥氏体晶粒。Wc升高，A晶粒增大，Wc>1.2%时未熔Fe3C阻碍奥氏体颗粒长大，A晶粒细小；能形成稳定化合物的合金元素，使A晶粒细小，Mn、P、O元素会增大奥氏体晶粒长大倾向。愈细，A起始晶粒愈小组织极细的钢，不宜采用过高的加热温度和长时间保温。二、钢在冷却时的组织转变冷却方式：一种是将奥氏体钢急冷至临界点（Ar1或Ar3）以下某一温度，等温组织转变；另一种是奥氏体连续冷却组织转变。钢的热处理工艺曲线1

5、.过冷奥氏体等温冷却转变曲线共析钢过冷奥氏体等温转变曲线2.过冷奥氏体连续冷却转变曲线1）位置在“C”曲线的右下方2）形状3）测定的难易程度较难4）临界冷却速度3.奥氏体转变产物与性能在A1～550℃范围内在A1～650℃范围内形成珠光体，用符号P表示。在650～600℃范围，形成索氏体，用符号S表示。在550～600℃范围，形成托氏体，用符号T表示。性能珠光体型组织的性能主要取决于其粗细程度，即珠光体层片厚度。随着过冷度增大，片层间距减小，强度、硬度升高，塑性也有所升高。其是片层间距减小，铁素体与渗碳体片减薄，相界面增多，塑变抗力增大，因而强度、硬度升高。原因(1)P组织转变（高温、扩散）

6、(2)B组织转变（中温、半扩散）贝氏体是由含过饱和碳的α固溶体与碳化物组成的复相组织。在550℃～Ms范围内550～350℃上贝氏体,羽毛状350℃～Ms下贝氏体,针叶状不连续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。由于上贝氏体中的铁素体片较粗大，塑性变形抗力较低，且渗碳体分布在铁素体片之间，易引起脆断，强度和韧性都较差。上B组织与性能铁素体内一定的晶面上以断续碳化物小片的形式。下贝氏体中铁素体针细小，无方向性，碳过饱和度大，碳化物分布均匀，弥散度大，位错密度高，所以硬度高，韧性好，有实际应用价值。下B组织与性能温度在MS～Mf之间马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体②马

7、氏体转变的非恒温性。奥氏体温度降到Ms点以下任一温度时，马氏体转变以极大速度进行，但转变很快停止。为了使转变继续进行，必须继续降低温度。马氏体转变的特点如下:①在较低的温度下进行，铁及碳原子都不能进行扩散，因此马氏体实际是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，晶体结构变成体心正方结构,即c轴伸长。③马氏体转变的不完全性。(3）马氏体型转变（低温、无扩散）当wC<0.2%时，几乎全部是板条马氏体;马氏体的形态主要取决于