工业生产技术基础 教学课件 作者 刘群山 等主编 第二章　钢的热处理.pptx

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1、工业生产技术基础第二章　钢的热处理第一节　热处理基本原理第二节　钢的整体热处理第三节　钢的表面热处理与化学热处理第四节　热处理新技术简介第二章　钢的热处理图2-1　钢的热处理工艺曲线示意图钢的热处理就是将钢在固态下加热到一定的温度，经过保温，然后以适当的速度冷却，从而改善钢的内部组织，得到所需性能的工艺方法。热处理的工艺过程通常用温度-时间曲线来表示，称为热处理工艺曲线(图2-1)。第二章　钢的热处理图2-1　钢的热处理工艺曲线示意图第一节　热处理基本原理一、钢在加热时的转变二、钢在冷却时的转变一、钢在加热时的转变1.

2、奥氏体的形成2.奥氏体晶粒的长大(粗化)1.奥氏体的形成(1)奥氏体晶核的形成(图2-2a)　珠光体是铁素体和渗碳体片层相间的组织，且奥氏体的含碳量介于铁素体与渗碳体之间，所以在珠光体中的铁素体与渗碳体交界面上具有奥氏体形成的成分条件；又因为交界面上原子排列不规则，某部位可能正好具有奥氏体形核的结构条件；此外，交界面上晶格畸变、能量高，又具有奥氏体形核的能量条件。(2)奥氏体晶核的长大(图2-2b)　奥氏体晶核形成以后，它一方面与渗碳体相接；另一方面与铁素体相接。(3)残余渗碳体的溶解(图2-2c)　当铁素体全部转变为

3、奥氏体后，还会有部分渗碳体没有溶解，这部分渗碳体称为残余渗碳体。1.奥氏体的形成(4)奥氏体成分的均匀化(图2-2d)　当残余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，在原来渗碳体处含碳量较高，在原来铁素体处含碳量较低。图2-2　共析钢中奥氏体形成过程示意图1.奥氏体的形成2.奥氏体晶粒的长大(粗化)随着奥氏体化加热温度的升高和保温时间的延长，奥氏体晶粒就会不断长大。尤其是奥氏体化温度的影响更为显著。另外，奥氏体晶界上的未溶碳化物会阻碍奥氏体晶粒的长大；除Mn、P外，其他合金元素溶入奥氏体，皆会阻碍奥氏体晶粒的长

4、大。表示晶粒大小的尺度称为晶粒度。奥氏体晶粒度是钢材及其加热质量评定指标之一。粗大的奥氏体晶粒，在随后冷却转变后仍然得到粗大的晶粒组织，使钢的力学性能和工艺性能变差，如冲击韧度降低、淬火时容易开裂、塑性成形时易产生裂纹等。所以，人们总是希望得到细晶粒的组织。为了控制奥氏体晶粒的粗化，需要合理地选择加热温度和保温时间，合理选择被处理件的材质等。二、钢在冷却时的转变1.过冷奥氏体的等温转变2.过冷奥氏体在连续冷却过程中的转变1.过冷奥氏体的等温转变(1)过冷奥氏体等温转变图(C曲线)的建立　表示过冷奥氏体的不同等温冷却温度

5、、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线，称为过冷奥氏体等温转变图。(2)过冷奥氏体等温转变产物　以共析钢为例，过冷奥氏体的等温转变，按得到的产物组织的不同可分为三种类型：珠光体型转变、贝氏体型转变和马氏体型转变。(1)过冷奥氏体等温转变图(C曲线)的建立图2-3　共析钢的C曲线(2)过冷奥氏体等温转变产物表2-1　共析钢珠光体型组织的特征及硬度(2)过冷奥氏体等温转变产物图2-4　贝氏体结构示意图2.过冷奥氏体在连续冷却过程中的转变图2-6　共析钢连续冷却曲线图第二节　钢的整体热处理一、钢的退火二、钢的正火三、钢的

6、淬火四、钢的回火一、钢的退火1.完全退火2.等温退火3.球化退火4.均匀化退火5.去应力退火一、钢的退火图2-7　碳钢各种退火工艺1.完全退火将钢加热到Ac3以上30～50°C，保温后随炉缓冷(或埋在砂中或石灰中冷却)至500°C以下，再在空气中冷却到室温的工艺过程。完全退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构件。其目的是细化晶粒、均匀组织、降低硬度、提高塑性和韧性、消除内应力、改善切削加工性能。亚共析钢经完全退火后得到的组织是铁素体和珠光体。2.等温退火将钢加热到Ac3以上，

7、保温后快冷至珠光体转变温度范围内作等温停留，过冷奥氏体全部转变为珠光体后出炉空冷的工艺过程。其作用和完全退火相同，只是这种工艺比完全退火时间短，提高了生产效率并能更好的控制组织和性能。3.球化退火把钢加热到Ac1以上20～30°C，保温后快速冷至Ar1以下20°C左右等温一定时间，然后随炉冷至600°C以下，出炉空冷。这种球化退火工艺称为等温球化退火。还有一种普通球化退火如图2-7所示，它的工艺特点是将钢加热到Ac1以上20～30°C保温后，以极缓慢的冷却速度降温至600°C以下出炉空冷。这种工艺周期长，生产率低，故一

8、般多选用等温球化退火。球化退火主要用于共析和过共析成分的碳钢及合金工具钢。其目的是降低硬度，均匀组织，改善切削性能，为淬火作组织准备。球化退火后，钢中的碳化物呈球状(粒状)，即获得粒状珠光体。4.均匀化退火将铸锭或铸件加热到Ac3以上或Accm以上150～300°C长时间保温，然后冷却的热处理工艺。主要用于消除铸锭或铸件在凝固过程