钢加热和冷却时的转变热处理课件.ppt

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1、钢的热处理9/16/20211简化的Fe-Fe3C相图9/16/20212铁碳合金组织特征图(a)0.01%C铁素体500×(c).0.77%C珠光体 500×(b)0.45%C铁素体+珠光体 500×d).1.2%C铁素体+二次渗碳体 500×图4-119/16/20213过共析钢组织金相图9/16/20214三国时期，有人诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6

2、%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时可转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。9/16/20215通过加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而改变钢机械性能的工艺，称为热处理。热处理的这三个阶段，可以用工艺过程曲线来表示。9/16/20216一、钢在加热时的转变热处理的第一道工序就是加热。

3、铁碳合金相图是确定加热温度的理论基础。共析钢在A1临界温度下是珠光体组织，当加热温度超过临界点后珠光体就转变为奥氏体。亚共析钢，当温度超过A1后，珠光体转变为奥氏体；如果继续加热，当温度A3临界点铁素体也可转化为奥氏体。过共析钢在A1临界点温度下是渗碳体和珠光体，当加热温度超过A1后，珠光体转变；如果继续加热至Acm以上，渗碳体将全部溶入奥氏体。钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。（一）、加热温度的确定9/16/20217注意：加热时，钢的组织实际转变温度往往是高于相图中的理论相变温度；冷却时，也往往低于相图中的理论相变温度。在热处

4、理工艺中，不加热时的临界点分别用AC1、AC3、ACCm表示；而冷却是的临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。9/16/20218（二）、奥氏体化过程珠光体转变为奥氏体是一个从重结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，铁素体与渗碳体的碳量差别很大，转变为奥氏体必须进行晶格类型的改变和铁碳原子的扩散。奥氏体化大致可分为四个过程。9/16/20219A形成过程组织转变示意图1、奥氏体形核（在F/Fe3C相界面上形核）A形核A长大2、奥氏体晶核长大（F→A晶格重构，Fe3C溶解，C→A中扩散）9/16/202110A形成过程组织转变示意图A成分均匀化

5、4、奥氏体均匀化残余Fe3C溶解3、残余Fe3C溶解9/16/2021111．奥氏体形核奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。2．奥氏体长大奥氏体一旦形成，便通过原子扩散不断长大。铁素体逐渐通过改组晶胞向奥氏提转化；渗碳体不断溶入奥氏体。3．残余渗碳体溶解当珠光体中的铁素体全部转变为奥氏体后，仍有少量的渗碳体尚未溶解。随着保温时间的延长，这部分渗碳体不断溶入奥氏体，直至完全消失。4．奥氏体均匀化刚形成的奥氏体晶粒中，碳浓度是不均匀的。原先渗碳体的位置，碳浓度较高；原先属于铁素体的位置，碳浓度较低。因此，必须保温一段时间，通过碳原子的扩散获得成分均

6、匀的奥氏体。这就是热处理应该有一个保温阶段的原因。9/16/202112对于亚共析钢与过共析钢，若加热温度没有超过AC3或ACCm，只能使原始组织中的珠光体转变为奥氏体，而共析铁素体或二次渗碳体仍将保留。只有进一步加热至AC3或Accm以上并保温足够时间，才能得到单相的奥氏体。如果加热温度过高，或者保温时间过长，将会促使奥氏体晶粒粗化。奥氏体晶粒粗化后，热处理后钢的晶粒就粗大，会降低钢的力学性能。9/16/202113影响奥氏体形成速度的因素1.加热速度的影响加热速度越快，相变驱动力也越大；同时由于奥氏体化温度高，原子扩散速度也加快，提高形核与长大的速度，从而

7、加快奥氏体的形成。2.化学成分的影响钢中含碳量增加，碳化物数量相应增多，F和Fe3C的相界面增多，奥氏体晶核数增多，其转变速度加快。合金元素影响奥氏体的形成速度。因为合金元素能改变钢的临界点，并影响碳的扩散速度，且它自身也存在扩散和重新分布的过程，所以合金钢的奥氏体形成速度一般比碳钢慢，尤其高合金钢，奥氏体化温度比碳钢要高，保温时间也较长。9/16/202114影响奥氏体形成速度的因素3.原始组织的影响钢中原始珠光体越细，其片间距越小，相界面越多，越有利于形核，同时由于片间距小，碳原子的扩散距离小，扩散速度加快导致奥氏体形成速度加快。同样片状P比粒状P的奥氏体

8、形成速度快。9/16/202115本质