热处理原理和工艺.ppt

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1、钢铁材料热处理一：钢铁材料热处理原理：1、钢在加热时的转变；2、奥氏体在冷却时的转变；二：钢铁材料热处理工艺1、退火与正火；2、淬火与回火；一：钢铁材料热处理原理1、铁碳合金相图是钢加热转变的理论依据：热处理的加热，多数情况下是先把钢加热至高温，使其组织转变为奥氏体。钢的加热过程就是奥氏体的形成过程，这种组织转变称为奥氏体化。铁碳合金相图是确定钢加热转变的重要理论依据。2、奥氏体化过程共析钢加热到727°C（A1)以上，珠光体转变成奥氏体，经历了奥氏体形核、长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。如下图所示：转变步骤奥氏体形核奥氏体核长大残余渗碳

2、体溶解奥氏体成分均匀化奥氏体晶粒长大及其控制奥氏体的晶粒度及其分类1、奥氏体起始晶粒度2、奥氏体实际晶粒度3、奥氏体本质晶粒度（本质粗晶粒、本质细晶粒）影响奥氏体晶粒大小的主要因素1、加热温度和保温时间2、加热速度的影响3、碳及合金元素的影响奥氏体在冷却时的转变1、过冷奥氏体2、过冷奥氏体等温冷却转变曲线3、过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能4、过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）过冷奥氏体定义：当奥氏体冷至临界点A1以下时，处于不稳定状态，有自发向稳定状态转化的趋势，这种处于A1温度以下不稳顶的奥氏体称为过冷奥氏体。冷却方式：等温冷却：等温淬火、等

3、温退火……连续冷却：水冷、油冷、空冷、炉冷……冷却方式示意图过冷奥氏体等温转变图过冷奥氏体等温冷却转变曲线（C曲线）1、C曲线的建立2、C曲线分析各条特性线含义各区域组织孕育期3、影响C曲线的因素a、C质量分数：C曲线的形状C曲线距纵坐标的距离Ms、Mf的温度b、合金元素：除Co（钴）元素外，其它合金元素溶入奥氏体后使C曲线右移c、奥氏体化条件过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能1、珠光体转变（共析转变A→P）发生温度：727°C---560°C产物：珠光体珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温度有关。温度越低，珠光体的层片越细。727°C---650°C

4、：珠光体片层较粗，P（珠光体）650°C---600°C：珠光体层片较细，S（索氏体）600°C--560°C：珠光体层片极细，T(托氏体)珠光体索氏体托氏体2、马氏体转变（1）转变温度：Ms（230°C）－Mf（2）产物：马氏体（3）马氏体：碳在a--Fe中形成的过饱和铁素体，具有体心正方结构。（4）形貌：低碳马氏体：呈板条状高碳马氏体：呈透镜状，片状，中间有脊线。（5）性能特点：硬而脆，且随Wc的增加而增加。必须经过回火才能使用。回火后：高碳马氏体具有高强度高硬度、高耐磨性。低碳马氏体具有好的综合性能。低碳马氏体高碳马氏体3、贝氏体转变（1）转变温度：

5、560—Ms（230°C）（2）产物：贝氏体（3）贝氏体：由过饱和铁素体和渗碳体组成的混合物。（4）贝氏体的形状和性能：（与等温温度有关）560--350°C:贝氏体呈羽毛状，称为上贝氏体，记为B上.350--Ms（230°C）：贝氏体呈针叶状，称之为下贝氏体，记为B下。上贝氏体下贝氏体过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）1、CCT曲线及分析2、CCT曲线与C曲线的比较a、位置关系b、转化的成分c、得到的组织3、过冷奥氏体转变曲线的应用a、C曲线的应用b、CCT曲线的应用钢铁材料热处理工艺一：退火与正火退火：把钢加热至临界点Ac1（或Acm）以上或以下

6、，保温一段时间后，使其缓慢冷却以获得接近平衡状态的组织。正火：将钢件加热至Ac3或Accm以上30-50°C，经保温后在空气中冷却的热处理工艺二：淬火与回火淬火：将钢加热加热至临界点（Ac3或Ac1）以上，保温后以大于Vkc的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体或下贝氏体的热处理工艺。回火：将淬火后的钢加热至Ac1以下的某一温度后进行冷却的热处理工艺。退火与正火退火：采用炉冷，冷却速度很低分类：完全退火球化退火等温退火扩散退火（均匀化退火）去应力退火（低温退火）再结晶退火正火（采用空冷，冷却速度较快）主要应用低碳钢：调整硬度（适当增加硬度），利于切削；过共析钢：

7、消除网状二次渗碳体，利于珠光体球化；中碳钢：普通零件的最终热处理。淬火与回火淬火的目的：获得马氏体淬火的工艺：加热－保温－水冷（油冷）常用的淬火介质:水、盐水、油（各自特点）淬火淬火方法：单液淬火法双液淬火法分级淬火法等温淬火法冷处理钢的淬透性（钢的一种性能）（1）定义：钢在淬火时获得淬透层深度的能力。（2）淬透性的测定：末端淬火法、临界直径法（3）影响淬透性的因素：化学成分，奥氏体化条件（4）选材与淬透性目的：a、降低脆性，减少或消除内应力防止工件变形和开裂。b、获得所需的力学性能。c、稳定工件的尺寸。d、获得马氏体。回火（与淬火配合）回火的类型低温回火

8、：温度：150—200°C；得到的组织：M回；内应力和脆性降低，保