金属热处理讲课材料.ppt

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1、金属热处理讲课人：孔祥水2◆钢的热处理以适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温，并以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。◆热处理的目的1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长零件使用寿命。3◆热处理的应用热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。至于模具、滚动轴承则要100

2、%经过热处理总之，重要的零件都要经过适当的热处理才能使用。◆热处理特点热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。◆热处理适用范围只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。4◆热处理的方法（按工艺方法不同划分）退火：完全退火、球化退火、去应力退火等正火淬火回火：低温回火、中温回火、高温回火固溶热处理固溶热处理和时效表面淬火：火焰加热、感应加热、激光加热物理气相沉积化学气相沉积等离子化学气相沉积渗碳渗氮碳氮共渗其它：渗其它金属或非金

3、属、多元共渗整体热处理表面热处理化学热处理6【相变点】金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为相变点或临界点。在铁碳合金状态图中，A1、A3、Acm是任一碳含量的碳钢在平衡条件下其固态组织转变的临界点。实际加热时的临界点标注为：Ac1、Ac3、Accm实际冷却时的临界点标注为：Ar1、Ar3、Arcm第一节　钢在加热时的组织转变大多数零件的热处理都是先加热到临界点以上某一温度区间，使其全部或部分得到均匀的奥氏体组织，然后采用适当的冷却方法，获得所需要的组织结构。【奥氏体化】将共析钢、亚共析钢、过共析钢

4、分别加热至A1、A3、Acm线以上时，都完全转化为单相奥氏体，这种加热转变称为奥氏体化。一、奥氏体的形成(以共析钢为例)1.奥氏体化的转变◇共析钢在室温的平衡组织是珠光体，即铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物。◇共析钢加热到A1点（727℃）以上：珠光体→奥氏体转变•在加热过程中，珠光体向奥氏体转变是由化学成分和晶格类型都不相同的两相转变为另一种化学成分和晶格类型的相的过程。•在转变过程中必须进行渗碳体的溶解和铁的晶格类型的转变。8①加热到Ac1时，A晶核形成；②A晶核长大；Fe3C溶解；③残余Fe3C溶

5、解；④A化学成分的均匀化。2奥氏体的形成是通过奥氏体形核和核长大过程来实现的。珠光体向奥氏体转变可以分为四个阶段：9温度——温度越高，原子扩散能力越大，加速奥氏体形成。原始组织——原始组织越细，相界面越多，提供的奥氏体晶核就愈多，碳原子的扩散距离也越短，加速奥氏体形成。钢的成分——含碳量增加，F和Fe3C相界面越多，加速奥氏体形成。加入合金元素后不改变A形成的基本过程，但会减缓A的形成速度。3影响奥氏体形成的因素◇亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程基本上与共析钢相同，不同之处是在加热时有过剩相出现。

6、10二　奥氏体晶粒长大及其控制措施◆生产中常采用以下措施来控制奥氏体晶粒的长大。1）合理选择加热温度和保温时间2）选用含有合金元素的钢——大多数合金元素，如Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、等，在钢材中均可以形成难溶于奥氏体的碳化物，分布在晶粒边界上，阻碍奥氏体晶粒长大。3）合理选择钢的原始组织◆奥氏体晶粒细小，则其转变产物的晶粒也较细小，其性能也较好；反之，转变产物的晶粒则粗大，其性能则较差。◆将钢加热到临界点以上时，刚形成的奥氏体晶粒都很细小。如果继续升温或延长保温时间，便会引起奥氏体晶粒长大。11第二节　

7、钢在冷却时的组织转变一、钢在冷却时的组织转变在一定冷却速度下进行冷却时，奥氏体要过冷到A1温度以下才能完成转变。在共析温度以下存在的奥氏体称为过冷奥氏体，也称亚稳奥氏体，它有较强的相变趋势。钢在冷却时，可以采取两种冷却转变方式：等温转变和连续冷却转变。12【连续冷却转变】工件奥氏体化后以不同冷却速度连续冷却时过冷奥氏体发生的相变。【等温转变】工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间内等温保持时，过冷奥氏体发生的相变。采用不同的冷却方法，冷却速度不同，奥氏体在不通过冷度下转变后的组织和性能不同。（

8、表6-3）13【高温转变】珠光体型转变共析钢成分的奥氏体过冷到A1—550℃之间奥氏体等温转变产物属于珠光体型组织。珠光体(P)(A1～650℃)索氏体(S)(650～600℃)屈氏体(托氏体)(T)(600～550℃)二、共析钢过冷奥氏体等温转变产物组织和性能光学显微500×14电子显微1500×索氏体托氏体电子显微1．5000×15【中温转变】贝氏体形转变奥氏体在550℃--230℃保