材料力学第四章钢的热处理.ppt

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1、本章提要1、学习目的和要求通过本章的学习，熟悉钢在热处理过程中的组织转变产物的形态和性能；掌握退火、淬火、正火及热处理的工艺特点及应用；了解常见热处理缺陷、产生原因及预防措施；了解钢的热处理新技术。本章提要2、课程内容（1）钢在加热时的组织转变（奥氏体的形成，奥氏体的晶粒度，晶粒大小及控制）；（2）钢在冷却时的组织转变（过冷奥氏体等温转变曲线，珠光体型转变，贝氏体型转变，马氏体型转变，过冷奥氏体连续转变曲线）；（3）钢的退火与正火（目的，工艺方法及应用）；本章提要（4）钢的淬火（淬火的目的，淬火温度，淬火介质，淬火方法，淬透性）；（5）钢的回火（回火的目的，回火的组织与性能变化，回火的种类及

2、应用）；（6）钢的表面淬火和化学热处理（表面淬火的基本原理及应用，感应加热淬火，火焰加热表面淬火，渗碳，氮化，氰化）；第一节钢在加热时的组织转变第二节钢在冷却时的组织转变第三节钢的退火和正火第四节钢的淬火第五节钢的回火第六节钢的表面热处理钢的热处理是通过对钢件加热、保温和冷却的操作方法，来改变其内部组织结构，以获得所需性能的一种加工工艺。热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。热处理工艺一般包括加

3、热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。热处理工艺曲线钢的热处理在生产上应用的种类很多，按加热和冷却方式的不同，大致上可分为如下几种：整体热处理表面热处理化学热处理退火正火淬火回火火焰淬火感应淬火接触电阻加热表面淬火渗碳渗氮碳氮共渗渗金属第一节钢在加热时的组织转变一、钢的临界温度加热是热处理的第一道工序。在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。第一节钢在加热时的组织转变二、奥氏体的形成奥氏体形成的基本过程第一节钢在加热时的组织转变三、奥氏体晶粒大小及控其制1.奥氏体晶粒度的概念起始晶粒度：珠光体刚刚转变成奥氏体的晶粒大小。实际晶粒度：

4、某一具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。本质晶粒度：根据标准试验方法，在930+10℃,保温3-8h,缓冷,后测得的奥氏体晶粒大小。第一节钢在加热时的组织转变三、奥氏体晶粒大小及控其制1.奥氏体晶粒度的概念第一节钢在加热时的组织转变三、奥氏体晶粒大小及控其制2.影响奥氏体晶粒大小的因素加热温度：加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏体晶粒也越粗大。保温时间：随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不会无限制地长大下去。加热速度：加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。钢的化学成分：阻碍奥氏体晶粒长大的元素有Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、C

5、r、Al等，多为碳化物和氮化物形成元素；促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N等。第二节钢在冷却时的组织转变钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏体的转变方式有等温冷却转变和连续冷却转变两种。加热保温等温冷却连续冷却温度时间临界温度第二节钢在冷却时的组织转变一、过冷奥氏体的等温转变（奥氏体等转变图）C曲线的建立贝氏体转变只有C扩散B下B上B马氏体转变非扩散切变M珠光体转变Fe、C扩散＞0.4μm＜0.2μm0.4~0.2μmPSTP过冷奥氏体区0.5110102103104MsMf7006005004003002001000-100时间(s)温度(℃)Ar1第二节钢在冷却时的组织转变二、过冷

6、奥氏体等温转变的组织和性能1.珠光体型转变铁素体与渗碳体片层相间，根据片层间距的不同分为：a)A1～650℃：P，5～25HRC，片间距为0.6～0.7μm，(500×)。b)650℃～600℃：细片状P---索氏体(S)，片间距为0.2～0.4μm，25～36HRC。c)600℃～550℃：极细片状P---托氏体(T)，片间距为＜0.2μm，35～40HRC。a)b)c)第二节钢在冷却时的组织转变二、过冷奥氏体等温转变的组织和性能2.贝氏体型转变半扩散相变（C）550℃～Ms，根据其组织形态不同，分为：a)550℃～350℃：上贝氏体，过饱和片状F＋渗碳体，性脆无实用价值b)350℃～Ms

7、：下贝氏体，过饱和针状F＋弥散-Fe2.4C，综合性能好a)b)第二节钢在冷却时的组织转变二、过冷奥氏体等温转变的组织和性能3.马氏体型转变（1）马氏体的形成：非扩散相变，Ms以下,A→M第二节钢在冷却时的组织转变二、过冷奥氏体等温转变的组织和性能3.马氏体型转变（2）马氏体的组织形态：非扩散相变，Ms以下,A→Ma)低碳(<0.25%)马氏体：板条状__高的强韧性b)高碳(>1.0%)马氏体：针片状__硬