金属材料及热处理 教学课件 作者 冯英宇 编著模块六 钢的热处理1.ppt

《金属材料及热处理 教学课件 作者 冯英宇 编著模块六 钢的热处理1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、模块六钢的热处理知识点1.理解钢在加热、冷却时的组织变化过程；钢的退火、正火、淬火和回火工艺；2.了解钢的表面热处理工艺。技能点1.掌握控制钢在加热和冷却时的组织变化；2．了解钢的表面热处理工艺的应用；3．能根据机件或工具的工作条件，分析对其热处理工艺的要求。钢的热处理是指采用适当的方式在固态下对钢件进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺方法。热处理是提高金属材料的使用性能，发挥材料的性能潜力；以及改善材料的工艺性能，更好地满足机械加工要求的重要工艺方法；同时，也是提高产品质量和使用寿命的主要途径之一。在机械装备中绝大多数的零件都要

2、进行处理。热处理之所以能使钢的性能发生很大变化，主要是由于钢经过不同的加热或冷却后，使其组织结构发生了变化。使钢中组织转变的规律通常被称为热处理原理，内容涉及钢的加热转变、冷却转变和回火转变。而根据热处理原理制订的具体加热温度、保温时间、冷却力式等参数就是热处理工艺，如图6-1所示。常用热处理工艺可分为普通热处理(退火、正火、淬火和回火)和表面热处理(表面冲火和化学热处理)等，下面分别予以介绍。课题一钢在加热时的组织转变任务提出图书6-2为錾子的实物图。錾子是錾削加工工具，常采用T7或T8钢制作，为了达到使用性能要求，需对其进行相应热处理。试

3、分析其在加热过程中的组织和性能变化规律，为了达到使用性能要求，需采用怎样的加热方式？图6—2錾子任务分析錾子在錾削金属工件时，刃口部分受到较大的冲击和磨擦作用，要求具有较高的强度、硬度和耐磨性，若硬度不足，錾削金属时刃口易出现卷刃现象；同时还要求具有一定的冲击韧性，韧性不足易出现崩刃现象，因此，錾子常选用T7或T8钢制作。常温下，T7或T8钢锻造性能较差，只有加热到一定温度才能锻打成形。T7或T8钢的成分接近共析钢，正常冷却条件下的组织主要是珠光体组织，其硬度和耐磨性难以满足使用性能要求。所以刃口经刃磨后，需进行适当热处理。对錾子进行热处理的

4、本质，就是将其加热到一定温度后，采用特殊方式冷却，得到珠光体组织，达到提高硬度和耐磨性的目的。相关知识一、相变点形成奥氏体组织的状况，如化学成分、均匀程度、晶粒大小等会直接影响奥氏体冷却转变过程以及转变后的组织和性能，因此，研究加热时奥氏体的形成过程具有重要的意义。由Fe—Fe3C相图可知，将共析钢加热到Al以上全部变为奥氏体；而亚共析钢和过共析钢必须加热至A3和ACm以上才能获得单相奥氏体。实际情况下，钢在加热时的相变并不按照相图上所示的临界温度进行，大多有不同程度的滞后现象产生，即实际转变温度往往要偏离平衡的临界温度，冷却时也是如此。随着

5、加热和冷却速度的增加，滞后现象将越加严重如图6—3表示钢加热和冷却速度分别为7．5℃/h时对临界温度的影响。通常把加热时的临界温度标以字母“C”，如Ac1、Ac3、Acm等；下面以共析钢为例，来分析奥氏体的形成过程。图6-3加热和冷却速度对临界温度的影响把冷却时的临界温度标以字母“r”，如Ar1、Ar3、Arcm等。二、奥氏体的形成过程共析钢在A1点以下全部为珠光体组织，加热到A1点以上时珠光体转变为奥氏体。其过程遵循形核和长大的基本规律。奥氏体的形成过程可分为四个阶段，即奥氏体晶核的形成、奥氏体晶核长大、残余渗碳体溶解、奥氏体均匀化。如图6

6、-4所示。图6-4共析钢的奥氏体化过程示意图1.奥化体晶核的形成奥氏体晶核总是优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。这是因为在相界面上原子排列不规则，位错、空位的密度较高，处于能量较高状态，化学成分不均匀，为奥氏体的形核提供了良好的条件。2.奥氏体晶核的长大奥氏体晶核形成后，奥氏体中的含碳量是不均匀的，奥氏体与铁素体相接触处碳原子浓度低，而与渗碳体相接触处的碳原子浓度高，导致碳原子不断地由浓度高处向浓度低处扩散。使奥氏体与铁素体接触处含碳量增高，而与渗碳体接触处含碳量降低。从而不断打断相界面碳浓度的平衡，又通过渗碳体的不断溶解和铁素体向奥氏体的

7、转变来维持界面的平衡，使相界面不断向铁素体和渗碳体中扩展，奥氏体逐渐长大至铁素体全部转变成奥氏体为止。3.残余渗碳体的溶解由于奥氏体与渗碳体含碳量和晶体结构都比奥氏体与铁素体差别大，所以奥氏体晶核向铁素体方面的长大总是快于向渗碳体方面的长大，因而铁素体比渗碳体先消失，转变温度越高差别越大，当铁素体消失后还有部分残余的渗碳体存在。这些残余渗碳体需用一定的时间逐渐溶入奥氏体中。4.奥氏体均匀化当残余渗碳体全部溶入奥氏体时，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原来渗碳体处碳浓度较高，原来铁素体处碳浓度较低，需要一定的保温时间，通过碳原子的扩散，使奥氏体的

8、碳浓度趋于均匀。因此，热处理加热后的保温阶段，不仅为了使零件透热和相变完全，而且还为了获得成分均匀的奥氏体，以便冷却后得到良好的组织与性能。三、影响奥氏体转变速度的