热处理学的基本知识培训学习.ppt

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1、第四章热处理的基本知识改善和提高合金性能的方法虽然很多，但主要是通过调整化学成分、控制冶金质量、冷热加工变形和热处理这四条途径实现的。热处理可以消除上一工序所产生的缺陷并为下一工序创造条件。更重要的是通过热处理的加热、冷却可使组织结构发生变化，发挥合金元素的固溶作用，进而提高合金的性能。热处理可分为淬火、正火、退火和回火等工艺。3.1铁碳平衡相图及其简介状态图是状态图的一部分，实用的合金钢和铸铁以及以钢为基本成分的合金钢都以这部分状态图为其分析基础。纯Fe在凝固温度以下有同素异构转变：1538℃1394℃912℃Lδ-F

2、eγ-Feα-Fe其中和为体心立方结构，为面心立方结构。钢中共有五个相：(1)1536℃以上为钢水液相（L）；(2)1392℃至熔点是体心立方的δ-Fe；对工程上应用的铁碳合金的组织和性能没有什么影响，故不作为铁碳合金的基本相。(3)奥氏体（简称γ或A）：奥氏体是727℃以上的平衡相；也称高温相.碳溶于面心立方α-Fe的间隙固溶体，在1148℃时碳原子在其中的最大固溶度为2.11％C，随着温度降低，碳在γ—Fe中的固溶度下降，在727℃时是0.77％。奥氏体硬度低、塑性高；(4)铁素体（α或F）：碳溶于体心立方α-Fe的

3、间隙固溶体。纯铁素体的碳含量低(最大为0.02)，而在室温时固溶度几乎为零.所以强度和硬度不高，但塑性和韧性比较好。铁素体是9l2℃以下的平衡相，也称作常温相。(5)渗碳体[C]：钢中的Fe3C相，渗碳体是铁与碳原子结合形成的具有金属性质的复杂间隙化合物。它的晶体结构复杂属于复杂八面体结构，属于正交系，分子式为Fe3C，含碳量6.69％，它硬度很高，塑性极差，是钢中主要强化相。从液相析出的Fe3C称为一次渗碳体[C1]；从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体[C2]；从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳体[简称C3]。1.特

4、性点纯铁的熔点“A”为1538℃；一次渗碳体的熔点“D”为1227℃，含6.69%C；铸铁共晶点“C”为1148℃，含碳量4.3%；“E”点（1148℃）是碳在奥氏体中的最大溶度为2.11%C，也是钢与铁的分界线，低于2.11%C者为钢，高者为铸铁；“P”点是碳在铁素体中的最大溶解度，含量为0.021C；“S”为共析点，参数为727℃，0.77%C。“Q”为碳在室温下铁素体中的最大溶解度“G”为α－Fe和γ－Fe的转变点（9120C)2.特性线1.ABCD线为液相线；2.AHJECF线为固相线；3.ES线是碳在奥氏体中的

5、溶解度线，当碳含量超过此线时，多余的碳以渗碳体形式从奥氏体中析出，二次渗碳体；4.GS线是冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始线（Aγ3），同时也是加热时（AC3Aγ3）铁素体转变为奥氏体的终了线；5.GP线是冷却时，奥氏体转变为铁素体的终止线6.PQ线是碳在铁素体中溶解度线，当超过此线时，Fe3C从铁素体中析出；7.水平线HJB线是包晶线，LB+δHγJ8.水平线ECF线是共晶线：（形成莱奥氏体）LcγE+Fe3C9.水平线PSK线是共析线。γSαP+Fe3C共析混合物（αP+Fe3C）统称为珠光体3.典型合金结晶过程及室

6、温组织钢和铸铁按照组织的不同，习惯将钢和铸铁分为共析钢、亚共析钢、过共析钢、共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁和过共晶白口铸铁等六种典型合金。(一)共析钢①称为共析钢，其含碳量为0.77％。当温度在l点以上时，合金为液相；温度降至1点时，开始从液相中析出奥氏体，温度降至l一2点之间时，从浓相中继续析出奥氏体。它的特点是液相不断减少，固相奥氏体不断增加，当温度降至2点时，合金全部结晶成奥氏体，温度降至2—3点之间时，合金为单相奥氏体，奥氏体组织不变。温度降至3点，即共析点3时，含碳量0.77％的奥氏体在727℃温度下发生共析反应

7、。从奥氏体中同时析出含碳量为0.02％的铁素体F和渗碳体Fe3C的共析组织，即珠光体P。共析钢组织转变示意图杠杠定律设Cx成分的合金总质量量为1,t℃时液相L的质量为wl，固相α的质量为wα，则：wl＝1一wα即：Wl＋Wα＝1WlCl＋WαCα=1CxWLWα(二)亚共析钢含碳量低于0.77％的钢均称为亚共析钢。亚共析钢组织转变示意图（三）过共析钢含碳量在0.77－2.11％均统称为过共析钢。过共析钢组织转变示意图（四）共晶白口铁含碳量大于2.11％的含碳合金，称为铸铁或生铁。按照铁碳相图结晶规律得到平衡组织的铸铁，称

8、为白口铁，因其断口为亮白色而得名。合金④称为共晶白口铁，含碳量为4.3％,莱氏体.共晶白口铁组织转变示意图（五）亚共晶白口铁（六）过共晶白口铁4、含碳量对铁碳合金组织和机械性能的影响★含碳量小于0.02％的铁碳合金称为工业纯铁，它的机械性能与铁素体基本相同，有良好的塑性和韧性，较低的强度与硬度。★当含碳量为0.77％