工程说明材料.ppt

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1、2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第2章金属材料的组织与性能控制2.4.0热处理的概念2.4.1钢在加热时的转变2.4.2钢在冷却时的转变2.4.3钢的普通热处理2.4.4钢的表面热处理2.4.5钢的化学热处理2.4.6钢的热处理新技术2.4钢的热处理热处理的概念把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。2.4.1　钢在加热时的转变临界温度平衡时：A1、A3、Acm加热时：Ac1、Ac3、Accm冷却时：

2、Ar1、Ar3、Arcm1．奥氏体的形成——Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。共析钢加热到Ac1以上时，P→A共析钢A化过程——形核、长大、Fe3C完全溶解、C的均匀化。亚（过）析钢的A化——P→A后，先共析F或Fe3CⅡ溶解。影响A转变速度的因素●加热温度和速度↑→转变快；●C%↑或Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快；●合金元素→A化速度↑或↓；●原始组织的影响A体晶粒度加热温度，保温时间↑→晶粒尺寸↓合金碳化物↑，C%↓→晶粒尺寸↓奥氏体晶粒度:1.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏体的晶粒大小。

3、2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930℃以下，随温度升高，晶粒长大的趋势。钢的本质晶粒度示意图2.4.2钢在冷却时的转变1．过冷A的等温转变2．过冷A的连续冷却转变热加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却1.过冷A的等温转变过冷A:T

4、peratureT---transformationTTT曲线P型组织——F+层片状Fe3C珠光体P索氏体S屈氏体T层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×高温转变过程——晶格改变和Fe，C原子扩散中温转变（550℃~MS）——C原子扩散，Fe原子不扩散过冷A→贝氏体B（碳化物+含过饱和C的F）上B，550~350℃产物——羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。上B强度和韧性差光学显微照片1300×电子显微照片5000×45钢，上B+下B，×400B下，350℃~MS转变产

5、物下B韧性高，综合机械性能好。F针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒电子显微照片12000×T8钢，下B，黑色针状光学显微照片×400亚（过）共析钢过冷A的等温转变与共析钢相比，C曲线左移，多一条过冷AF（Fe3CⅡ）的转变开始线，且Ms、Mf线上（下）移。2.过冷A的连续冷却转变连续冷却转变(CCT)曲线Ps——A→P开始线Pf——A→P终止线KK'——P型转变终止线Vk——上临界冷却速度Vk'——下临界冷却速度MS——A→M开始温度Mf——A→M终止温度连续冷却转变产物CCT和TTT曲线的比较CCT

6、位于TTT曲线右下方CCT中没有A→B转变炉冷→P(V≈０)空冷→S(V≤Vk')油冷→T+M+A'(Vk'～Vk)水冷→M+A'　　(V≥Vk)1)无扩散Fe和C原子都不进行扩散，M是体心正方的C过饱和的F，固溶强化显著。2)瞬时性M的形成速度很快，温度↓则转变量↑3)不彻底M转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf↓，残余A含量↑4)M形成时体积↑，造成很大内应力。马氏体(M)转变特点(马氏体是一种碳在α–Fe中的过饱和固溶体)奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响60070050030040

7、02001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00温度℃Wc100MsMfM的形态C%<0.25%时，为板条M（低碳M）。板条M,平行的细板条束组成针状M（凸透镜状）C%>1.0%时，为针状M。C%=0.25~1.0%时，为混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-60℃M的性能C%↑→M硬度↑针状M硬度高，塑韧性差。板条M强度高，塑韧性较好。马氏体的碳浓度Wc100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70

8、.80.91.0硬度(HRC)2000抗拉强度σb(Mpa)180014001000600200马氏体的性能:主要取决于马氏体中的碳浓度。亚共析钢连续冷却转变炉冷→F+P空冷→F+S油冷→T+M水冷→M过共析钢连续冷却转变炉冷→P+Fe3CⅡ空冷→S+Fe3CⅡ油冷→T+M+A'水冷→M+A'转变温度对共析钢硬度和韧性的影响按转变温度的高低，转变产物分别是：P、S、T，上B、下B、M，其硬度依次增加。2.4.3　钢的普通热处理