模具材料与热处理 教学课件 作者 许炳鑫 主编 第三章　钢的热处理基础.ppt

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1、第三章第三章　钢的热处理基础第一节　钢在加热时的组织转变第二节　钢在冷却时的组织转变第三节　钢的热处理工艺第三章　钢的热处理基础图3-1　热处理工艺曲线第一节　钢在加热时的组织转变图3-2　Fe-FC相图(部分)第一节　钢在加热时的组织转变图3-3　加热和冷却速度对临界温度的影响第一节　钢在加热时的组织转变一、奥氏体晶粒的形核和长大1.奥氏体晶核的形成和长大与残余渗碳体的溶解　奥氏体晶核的形成过程包含了两个转变：即首先要由α-Fe向γ-Fe的晶格类型的转变；另一方面要由原来珠光体中含碳质量分数为6.69%的渗碳体和含碳质量分数为0.02%的铁素体转变为共

2、析温度以上的含碳质量分数为0.77%的奥氏体。2.奥氏体的成分均匀化　当珠光体全部转变为奥氏体后，铁素体和渗碳体已不复存在，但是奥氏体的含碳量还是不均匀的。二、奥氏体的晶粒度第一节　钢在加热时的组织转变图3-4　珠光体向奥氏体转变示意图第一节　钢在加热时的组织转变图3-5　标准晶粒度等级示意图第二节　钢在冷却时的组织转变一、钢的过冷奥氏体的等温转变曲线1.将共析钢制作为很多圆片型试样，并将试样加热到临界温度A1以上某一温度保温，使其得到成分均匀的奥氏体组织。2.从试样放入等温炉中开始记录其经历的时间，在相应的时间，如：1.2.3……s等等，将各等温下的试样

3、按相应的保温时间，每隔一定的时间取出一片试样，急速淬入水中冷却。第二节　钢在冷却时的组织转变3.将所记录的不同等温温度的试样的转变开始点与转变终了点的时间绘入以温度为纵坐标和以时间为横坐标的坐标系内，然后将各不同等温温度的开始转变点连成一条曲线，按同样的方法将终了转变点也连成一曲线，这就构成了共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，如图3-6所示。图3-6　测定共析钢的奥氏体等温转变曲线实验方法示意图第二节　钢在冷却时的组织转变图3-7　共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线示意图第二节　钢在冷却时的组织转变二、钢的组织转变1.珠光体型转变　过冷奥氏体在高温区A1～550

4、℃范围内，奥氏体等温分解为片状铁素体和片状渗碳体的机械混合物，等温温度越低，珠光体的片层距离越小，硬度也越高。2.贝氏体型转变　过冷奥氏体在中温区550～230℃范围内等温形成的贝氏体组织，用“B”表示。图3-8　贝氏体(B)a)上贝氏体　b)下贝氏体第二节　钢在冷却时的组织转变表3-1　奥氏体分解温度与转变产物的硬度关系表3-1　奥氏体分解温度与转变产物的硬度关系3.马氏体型转变　马氏体转变是在奥氏体过冷到Ms点(240℃左右)以下连续冷却过程中形成的，由于急速地冷却到240℃以下，此时奥氏体中的碳原子已无法扩散，前述两种转变类型已不可能进行，所以碳原子

5、就被保留在铁素体内形成过饱和的铁素体，故马氏体也称为碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用“M”表示。第二节　钢在冷却时的组织转变图3-9　马氏体(M)a)板条马氏体　b)针状(片状)马氏体第二节　钢在冷却时的组织转变(1)马氏体转变是无扩散型转变　马氏体的相变仅仅是晶格点阵的改组。(2)马氏体是变温转变　它是在一个温度范围内形成的，在Ms和Mf之间的某一温度只能形成一定数量的马氏体。(3)马氏体转变的不完全性　由于马氏体转变的终了点的温度较低，所以在室温下进行马氏体转变是不可能得到全马氏体组织的，而必定有一部分奥氏体被保留下来，即便把奥氏体连续冷却到马氏体转变

6、终了温度Ms以下，也不是所有的奥氏体全部转变成马氏体，总有一部分残余奥氏体存在于钢中，这就是马氏体转变的不完全性。第二节　钢在冷却时的组织转变(4)奥氏体转变为马氏体由于晶格类型不同，由面心立方转变为体心正方，结果使马氏体的体积增大，这也是形成马氏体后为什么会产生较大的内应力的主要原因。(5)马氏体转变的稳定化现象　过冷奥氏体在转变得到马氏体后，在还有部分奥氏体未转变的情况下，如果在Ms和Mf之间的某一温度停留下来，就会使未转变的奥氏体稳定起来，这种现象称为奥氏体的稳定化。三、过冷奥氏体的连续冷却转变第二节　钢在冷却时的组织转变图3-10　共析钢的过冷奥氏

7、体连续冷却转变曲线与等温转变曲线比较第二节　钢在冷却时的组织转变1.连续冷却转变曲线比等温冷却转变曲线在位置上向右下方作了一定的位移。2.由于连续冷却中奥氏体的转变是在一个温度范围内形成，因此得到的产物不是单一的组织，有时是几种类型的组织的混合，即使是同一类型的组织也会由于形成温度的不同存在有粗细程度或类型上的不同。3.钢的临界冷却速度　在连续冷却转变中，要获得单一的马氏体组织，就必须保证一定的冷却速度来抑制其他类型的转变。第三节　钢的热处理工艺一、退火1.退火的目的(1)消除内应力　工件经过切削加工或焊接，由于温度引起的组织变化使内部产生应力，如不及时消

8、除，易引起变形甚至开裂，通过退火可消除内应力，改善工件内部的组织结