金属材料与热处理 教学课件 作者 安会芬 模块二 钢的热处理（项目五 钢的热处理）.ppt

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1、项目五钢的热处理模块二钢的热处理1、热处理：是指将固态金属或合金加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。根据目的、加热和冷却方式不同，热处理可分为：退火、正火、淬火、回火、表面淬火及化学热处理等。热处理工艺工艺曲线可用“温度—时间”曲线图来表示。5.1.1相变点任务5.1钢在加热时的转变分析钢在加热和冷却时的临界点如图5.1.2钢的奥氏体化钢的奥氏体化是通过形核和长大的过程来完成的。将钢加热到Ac3或Ac1以上，以获得完全或部分奥氏体组织的操作称为奥氏体化。第一步奥氏体形核和长大：首先在与Fe3C相界形核；晶核通过碳原子的扩散向和

2、Fe3C方向长大。第二步残余Fe3C溶解:铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。第三步奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。温度，℃共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）5.1.3奥氏体化的影响因素加热温度的影响加热速度的影响化学成分的影响原始组织的影响5.1.4奥氏体晶粒的概念及长大1.晶粒大小的表示方法晶粒大小通常用晶粒号（晶粒度等级）来表示。所谓晶粒度是表示晶粒大小的尺度。按照GB6394—2002规定，晶粒度级别分为14级，1级晶粒最粗，14级晶

3、粒最细。晶粒度的测定方法有比较法、面积法和截点法，最常用的是比较法。5.1.4奥氏体晶粒的概念及长大2.奥氏体晶粒度的概念起始晶粒度：珠光体刚刚全部转变为奥氏体时奥氏体晶粒的大小。实际晶粒度即在任意具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒的大小。本质晶粒度本质晶粒度是把钢加热到930±10℃，保温3~8小时后测定的晶粒度。5.1.4奥氏体晶粒的概念及长大3.奥氏体晶粒的长大：小晶粒长大成大晶粒是一个自由能降低的自发过程。4.奥氏体实际晶粒的大小对钢热处理后力学性能的影响图5-4奥氏体晶粒长大倾向示意图任务5.2钢在冷却时的转变分析热处理生产中通常有两种冷却方式。一种

4、是连续冷却，即将奥氏体化后的钢从高温冷却到室温，如图5-5所示1曲线，另一种是等温冷却，即将奥氏体化的钢迅速由高温冷却到临界温度以下的某一温度保温，以进行等温转变，随后再冷却到室温。如图5-5所示2曲线。图5-5两种冷却方式示意图1—连续冷却2—等温冷却5.2.1共析钢过冷奥氏体等温转变图的特点过冷奥氏体在不同过冷度下的等温过程中，转变温度、转变时间与转变产物量（转变开始及终了）的关系曲线图称为等温转变图，也称C曲线或TTT（timetemperaturetransformationcurve)曲线。等温转变图是一种用来研究冷却过程中奥氏体不平衡转变的重要

5、工具。图5-6共析钢等温转变图5.2.2过冷奥氏体等温转变产物及其组织和性能过冷奥氏体在A1以下根据等温温度的不同，转变产物也不同，可划分为珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。1.珠光体型转变过冷奥氏体在A1到550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合珠光体索氏体托氏体物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体.珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。片间距bHRC片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。2.贝氏体型转变过冷奥氏体在550℃-230℃(

6、Ms)间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表示。根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下).上贝氏体下贝氏体3.马氏体转变当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏体类型组织。马氏体转变是连续冷却转变得到的组织。由于马氏体转变温度很低，所以奥氏体向马氏体转变只发生γ-Fe向α-Fe的晶格改组，而没有碳原子的扩散。马氏体组织马氏体就是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，用符号“M”表示。高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。合金元素对马氏体硬度的影响不大。当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。图5

7、-11含碳量对马氏体硬度的影响马氏体转变的特点（2）马氏体转变得不完全性奥氏体不能百分之百地转变为马氏体，总有极少量的奥氏体保留下来（保留下来的奥氏体称为残余奥氏体）。MS点与Mf点温度较低，则剩余奥氏体量也就越多。（1）马氏体转变在一定温度范围内（MS～Mf）进行，即奥氏体向马氏体转变在MS开始，到Mf终止。马氏体转变的特点（3）马氏体转变是无扩散型相变，因而马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量相同。⑷马氏体的转变速度极快马氏体的形成一般不需要孕育期。马氏体量的增加不是靠已经形成的马氏体片的不断长大，而是靠新的马氏体片的不断形成。’马氏体转变的特点4.影响等温

8、曲线图的因素（1）含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最