金属材料与热处理-第四章---钢的热处理.ppt

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1、第四章钢的热处理§4－1热处理的原理及分类§4－2钢在加热及冷却时的组织转变§4－3热处理的基本方法§4－4钢的表面热处理§4－5零件的热处理分析*§4－6钢的热处理（实验）*§4－7参观热处理车间§4－1热处理的原理及分类现象：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈而不断裂。钢丝的水冷与空冷实验说明：虽然钢的成分相同，加热的温度也相同，但采用不同的冷却方法，却得到了不同的力学性能。这主要是因为在不同冷却速度的情况下，钢的内部组织发生了不同的变化。热处理及工艺曲线热处理的分类：§4

2、－2钢在加热及冷却时的组织转变一、钢在加热时的组织转变二、钢在冷却时的组织转变一、钢在加热时的组织转变1．钢在加热和冷却时的相变温度在加热时钢的转变温度要高于平衡状态下的临界点；在冷却时要低于平衡状态下的临界点。加热时的各临界点：Ac1、Ac3和Accm冷却时的各临界点：Ar1、Ar3和Arcm2．奥氏体的形成钢在加热时的组织转变，主要包括奥氏体的形成和晶粒长大两个过程。形核长大残余渗碳体溶解均匀化3．奥氏体晶粒的长大晶粒的长大是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行。二、钢在冷却时的组织转变两种冷却方式：等温处理连续冷却1．奥氏

3、体的等温转变奥氏体在A1线以上是稳定相，当冷却到A1线以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。这是一种不稳定的过冷组织，只要经过一段时间的等温保持，它就可以等温转变为稳定的新相。这种转变就称为奥氏体的等温转变。共析钢等温转变曲线图（1）高温等温转变：珠光体型转变区（2）中温等温转变：贝氏体型转变区（3）低温连续转变：马氏体型转变区珠光体型转变区贝氏体型转变区马氏体型转变区（1）珠光体型转变区——高温等温转变共析钢的过冷奥氏体在A1～550℃温度范围内，过冷奥氏体将发生奥氏体向珠光体型的转变，即转变为铁素体和渗碳体。珠光体粗片层状铁素体和

4、渗碳体的混合物，片层间距大于0.4μm一般在500倍以下的光学显微镜下即可分辨索氏体索氏体为细片状珠光体，片层较薄间距在0.4～0.2μm，一般在800～1000倍的光学显微镜下才可分辨屈氏体屈氏体是极细片状的珠光体，片层极薄间距小于0.2μm，只有在电子显微镜下（5000倍）才能分辨出它们呈片状（2）贝氏体型转变区——中温等温转变在550℃～Ms温度范围内，因转变温度较低，原子的活动能力较弱，转变后得到的组织为含碳量具有一定过饱和程度的铁素体和分散的渗碳体（或碳化物）所组成的混合物，称为贝氏体，用符号B表示。贝氏体有上贝氏体（B上）和

5、下贝氏体（B下）之分。上贝氏体上贝氏体中渗碳体呈较粗的片状，平行分布于平行排列的铁素体片层之间，它在显微镜下呈羽毛状的组织下贝氏体下贝氏体中的碳化物呈细小颗粒状或短杆状均匀分布在铁素体内，在显微镜下呈黑色针叶状的组织（3）马氏体型转变区——低温连续转变当钢从奥氏体区急冷到MS以下时，奥氏体便开始转变为马氏体。由于转变温度低，原子扩散能力小，在马氏体转变过程中，只有γ－Fe向α－Fe的晶格改变，而不发生碳原子的扩散。因此，溶解在奥氏体中的碳，转变后原封不动地保留在铁的晶格中，形成碳在α－Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体，用符号M表示。低碳

6、马氏体低碳马氏体其形状为一束一束相互平行的细条状，故也称板条状马氏体高碳马氏体高碳马氏体其断面呈针叶状，故也称针状马氏体2．奥氏体的连续冷却转变v1：随炉冷却（退火）v2：空冷（正火）v3：油冷（油冷淬火）v4：水冷（水冷淬火）§4－3热处理的基本方法一、退火与正火二、淬火与回火一、退火与正火机械零件一般的加工工艺顺序：作用：消除前一工序所造成的某些组织缺陷及内应力，可以改善材料的切削性能，为随后的切削加工及热处理（淬火—回火）做好组织准备。1．退火退火——将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。常用

7、退火方法：完全退火球化退火去应力退火退火目的：降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工细化晶粒，均匀组织，为后续热处理作好组织上的准备消除残余内应力，防止工件的变形与开裂2．正火正火——将钢加热到Ａc3或Ａccm以上30～50℃，保温适当的时间后，在空气中冷却的工艺方法。亚共析钢：正火目的是细化晶粒，均匀组织，提高机械性能。力学性能要求不高的普通结构零件：正火可作为最终热处理。低、中碳结构钢：调整硬度，改善切削加工性能。高碳过共析钢：正火的目的是消除网状渗碳体，有利于球化退火，为淬火做好组织准备。加热温度范围热处理工艺曲线1—完全

8、退火2—球化退火3—去应力退火4—正火二、淬火与回火1．钢的淬火淬火——将钢件加热到Ac3或Ac1以上的适当温度，经保温后快速冷却（冷却速度大于v临），以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。目的：获得马氏