金属材料与热处理 教学课件 作者 彭广威 等 课题4　金属材料的常规热处理.ppt

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1、金属材料与热处理主编4.1　钢的热处理原理4.1.1　钢在加热时的组织转变4.1.2　钢在冷却时的转变4.1　钢的热处理原理图4-1　钢的热处理工艺曲线4.1.1　钢在加热时的组织转变1.钢的奥氏体化2.奥氏体晶粒的长大4.1.1　钢在加热时的组织转变图4-2　钢在实际加热和冷却时的临界温度1.钢的奥氏体化图4-3　共析钢中奥氏体形成过程示意图(1)奥氏体晶核的形成及长大　在铁素体和渗碳体相界面上优先形1.钢的奥氏体化成奥氏体晶核，这是因为铁素体和渗碳体交界处易于满足形核所需要的能量起伏和浓度起伏。(2)残余渗碳体的溶解　铁素体先行消失后，还残留着未溶的渗碳体。

2、(3)奥氏体均匀化　渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度还是不均匀的，在原先是渗碳体的地方，碳的浓度较高；原先是铁素体的地方，碳的浓度低。2.奥氏体晶粒的长大图4-4　标准晶粒号示意图4.1.2　钢在冷却时的转变1.过冷奥氏体的等温冷却转变2.过冷奥氏体的连续冷却转变4.1.2　钢在冷却时的转变表4-1　45钢加热到840℃不同方法冷却后的力学性能4.1.2　钢在冷却时的转变图4-5　两种冷却方式示意图1.过冷奥氏体的等温冷却转变(1)等温转变图(C曲线)的建立与分析　用一批小薄片(ϕ10mm×1.5mm)共析钢试样，奥氏体化后，逐个投入低于A1不同温度(650℃

3、、600℃、500℃、350℃、230℃)的熔盐槽中，发生等温转变，测出过冷奥氏体等温转变的开始时间、终止时间、最终组织和性能，然后将测定结果描绘在温度时间为坐标的图面上，并把转变开始点和转变终止点分别连接起来，就得到奥氏体等温转变图，如图4-6所示。图4-6　共析碳钢的奥氏体等温转变图○—转变开始　●—转变终了1.过冷奥氏体的等温冷却转变(2)过冷奥氏体等温转变产物的组织及性能图4-7　珠光体型组织1.过冷奥氏体的等温冷却转变图4-8　贝氏体的显微组织(500倍)1.过冷奥氏体的等温冷却转变表4-2　共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和力学性能1.过冷奥氏体的

4、等温冷却转变图4-9　马氏体晶格示意图1.过冷奥氏体的等温冷却转变图4-10　马氏体的显微组织1.过冷奥氏体的等温冷却转变图4-11　碳的质量分数与淬火钢硬度的关系1.过冷奥氏体的等温冷却转变(3)含碳量对等温转变图的影响　在正常加热条件下，当碳的质量分数小于0.77%时，随着碳的质量分数的增加，等温转变图右移；当碳的质量分数大于0.77%时，随着含碳量的增加，等温转变图左移。图4-12　碳钢的等温转变图比较2.过冷奥氏体的连续冷却转变图4-13　冷却曲线与等温转变图的叠加2.过冷奥氏体的连续冷却转变图4-14　共析钢的连续转变图(虚线是等温转变图)2.过冷奥氏

5、体的连续冷却转变(1)连续冷却转变图靠右一些，这是因为“鼻尖”以上温度越低，孕育期越短。(2)连续冷却转变图获得的组织不均匀，先转变的组织较粗，后转变的组织较细。(3)连续冷却转变转变图只有等温转变图的上半部分，而没有下半部分。图4-15　大型锻件的逆硬化现象4.2　钢的热处理工艺4.2.1　退火4.2.2　正火4.2.3　钢的淬火4.2.4　钢的回火4.2.1　退火1.完全退火和不完全退火2.等温退火3.球化退火4.去应力退火1.完全退火和不完全退火完全退火是将钢加热到完全奥氏体化（Ac3以上30～50℃），随之缓慢冷却的工艺方法。实际操作时，是随炉缓慢

6、冷却至500～600℃以下后放在空气中冷却，也可埋在砂、石灰中冷却。缓慢的冷却速度是保证奥氏体在珠光体转变区的上部完成转变，因此完全退火的组织是铁碳合金相图的平衡组织（铁素体+珠光体）。完全退火主要用于各种亚共析成分的碳钢和合金钢的铸锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构，常用作一些不重要零件的最终热处理，或作某些重要零件的预备热处理，目的在于细化组织、降低硬度、改善切削加工性、消除内应力。不完全退火是加热到临界点Ac1以上30～50℃，保温后缓慢冷却的方法。应用于晶粒并未粗化的中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，主要目的是降低硬度、改善切削加工性、消除内应力。

7、它的优点是加热温度低，消耗热能少，降低了工艺成本。2.等温退火图4-16　高速钢的等温退火与普通退火的比较3.球化退火球化退火是将过共析钢加热到Ac1以上20～30℃,保温一定时间，以不大于50℃/h的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。它应用于共析钢及过共析钢的锻轧件，以及结构钢的冷挤压件等，如生产中常用于制造刃具、量具、模具等用的过共析钢及合金工具钢。其目的在于降低硬度、改善切削加工性、改善组织、提高塑性等。过共析钢经热轧、锻造后，珠光体呈片状，而且还有二次渗碳体，不仅钢的硬度增加，切削性变坏，而且淬火时易产生变形和开裂。如果把片状

8、渗碳体变成球状，其切削性