2011说明材料工程基础—热处理－金属热处理.ppt

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1、1第九章金属热处理2内容介绍第一部分：热处理原理钢在加热时的转变钢在冷却时的转变第二部分：常规热处理工艺退火、正火、淬火、回火工艺(钢铁材料，四把火)退火处理，固溶、淬火与时效处理(有色金属)3热处理的作用机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%~70%的零件要经过热处理；在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%~80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使

2、用。4什么是热处理热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过程。通过这个过程，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。5认识热处理同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大，导致性能差别如此大的原因是不同的热处理后内部组织截然不同。P＋FS＋F回火M回火S

3、6认识热处理同类型热处理(例如淬火)的加热温度与冷却条件要由材料成分确定。这些表明，热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成分，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化。所以，材料成分－加工处理工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。7热处理的基本要素热处理工艺曲线示意图8热处理的基本要素热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和性能。1、加热不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。对于

4、钢铁材料而言，加热分为两种，一种是在临界点A1以下的加热，此时不发生组织变化；另一种是在A1以上的加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。9热处理的基本要素2、保温保温是热处理的中间工序，其目的是要既要保证工件烧透，又要防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般工件越大，导热性越差，保温时间就越长。3、冷却冷却是热处理的最终工序，也是热处理过程中最重要的工序。钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。10热处理的基本类型1、根据加热、冷却方式的不同及组织、性能变

5、化特点的不同，热处理可分为下列几类：常规热处理退火、正火、淬火和回火等。表面热处理感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、渗碳、氮化和碳氮共渗等。其它热处理可控气氛热处理、真空热处理和形变热处理等11热处理的基本类型2、按照热处理在零件生产过程中的位置和作用不同，热处理工艺还可分为：预备热处理：零件加工过程中的一道中间工序(也称为中间热处理)，其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。最终热处理：零件加工的最终工序，其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸后

6、的零件的性能达到所需要的使用性能。129.1热处理原理13铁碳相图14Fe-Fe3C相图中各点的温度、碳质量分数及含义符号温度,℃碳质量分数ω(C)%含义A15380纯铁的熔点B14950.53包晶转变时液态合金的成分C11484.30共晶点Lc→ AE+Fe3CD12276.69Fe3C的熔点E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度F11486.69Fe3C的成分G9120α-Fe→ γ-Fe同素异构转变点(A3)H14950.09碳在δ-Fe中的最大溶解度J14950.17包晶点LB+δH→ AJK72

7、76.69Fe3C的成分N13940γ-Fe→  δ-Fe同素异构转变点(A4)P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度S7270.77共析点(A1)AS→FP+Fe3CQ6000.0057600℃时碳在α-Fe中的溶解度159.1.1钢的加热转变(奥氏体的形成)钢的热处理多数需要先加热得到奥氏体（奥氏体化），然后以不同速度冷却使奥氏体转变为不同的组织，得到钢的不同性能。加热时形成的奥氏体的质量（成分均匀性及晶粒大小等），对冷却转变过程及组织、性能有极大的影响。因此掌握热处理规律，首先要研究钢在加热时的变

8、化。169.1.1钢的加热转变(奥氏体的形成)一、奥氏体的组织结构(了解奥氏体)奥氏体的组织：通常是由等轴状的多边形晶粒所组成，晶内常可出现相变孪晶。晶体结构：奥氏体是C在γ-Fe中的固溶体,C原子在γ-Fe中处于由Fe原子组成的八面体间隙中心位置，即FCC晶胞的中心或棱边中点。若按所有的八面体间隙位置均填满C计算，单位晶胞中应含有4个Fe原子和4个C原子，其原子百分比为50%，重量百