哈工大金属学与热处理课件钢的热处理原理与热处理工艺.ppt

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1、主要内容：一、钢的热处理原理(五大转变)：碳钢在加热时的组织转变─奥氏体化过程碳钢冷却时的组织转变—珠光体转变；贝氏体转变；马氏体转变；3.回火转变（合金的时效；调幅分解）二、热处理工艺(四把火)：退火；正火；淬火；回火钢的热处理原理与热处理工艺学习要求：一、钢的热处理原理掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程和转变产物的性能掌握合金的时效和调幅分解过程二、热处理工艺掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、温度和冷却方式，正确制定工艺钢的热处理原理与热处理工艺第七章钢在加热和冷却时的转变§7.1概述§7.2钢在加热时的转变§7.3钢的过冷奥氏体转变曲线§7.4珠

2、光体转变§7.5马氏体转变§7.6贝氏体转变热处理定义将钢在固态下加热到预定的温度，保温预定的时间，然后以预定的方式冷却下来的一种热加工工艺。概述普通工艺流程：冶炼、浇注（成分，结晶）→→塑性变形（均匀组织，产生加工硬化）→→预备热处理（降低硬度、细化组织）→→切削加工（初步形状，但性能不好）→→最终热处理（调整性能，决定性能）→→精加工（定形，不影响性能）§7.1概述钢的临界点A1---P向γ转变温度A3---发生先共析α与γ转变温度Acm---发生渗碳体与γ转变温度§7.2钢在加热时的转变奥氏体形成的热力学条件△G＜0§7.2钢在加热时的转变以共析钢为例：§7.2钢在加热时的转变孕育期§

3、7.2钢在加热时的转变§7.2钢在加热时的转变§7.2钢在加热时的转变影响奥氏体形成速度的因素加热温度原始组织化学成分扩散速度，相变驱动力形核位置，碳扩散距离碳，合金元素化学成分碳，合金元素原始组织化学成分碳，合金元素§7.2钢在加热时的转变奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒的大小。1-4级：粗晶5-8级：细晶§7.2钢在加热时的转变起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度钢在加热时的转变影响奥氏体晶粒大小的因素加热温度和保温时间加热速度化学成分碳，合金元素§7.3钢的过冷奥氏体转变曲线冷却方式等温冷却连续冷却等温转变曲线————“C”曲线/TTT曲线共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线

4、§7.3钢的过冷奥氏体转变曲线钢的过冷奥氏体转变曲线连续冷却转变曲线---CCT曲线碳钢冷却时的组织转变不同点：1.CCT曲线在TTT曲线右下方2.CCT没有贝氏体B转变区3.转变产物不同相同点：都具有珠光体P和马氏体M转变区碳钢冷却时的组织转变不同冷却方式在C曲线中的位置§7.4珠光体转变珠光体转变：是过冷奥氏体在临界温度A1以下较高的温度范围内进行的转变（共析钢在A1～550℃之间），又称高温转变。是典型的扩散型相变。奥氏体γA1以下珠光体P（α+Fe3C）面心立方（fcc）0.77%C体心立方（bcc）0.0218%C复杂斜方6.69%C§7.4珠光体转变(a)片状珠光体(b)粒状珠光

5、体珠光体分类§7.4珠光体转变珠光体形态片状:奥氏体分解粒状：调质处理或者球化退火组织(×1000)一、片状珠光体珠光体索氏体屈氏体/托氏体1、片状珠光体的组织形态珠光体的片间距S0:相邻两片Fe3C(或F)的平均距离。片间距示意图§7.4珠光体转变§7.4珠光体转变珠光体晶粒示意图“珠光体团”、“珠光体领域”或珠光体晶粒:珠光体片层间距方向大致相同的区域。珠光体层片间距S0与性能§7.4珠光体转变2、片状珠光体的性能S0越小，性能越好§7.4珠光体转变片状珠光体的性能1.形核2.长大4、片状珠光体的形成过程§7.4珠光体转变晶界形核§7.4珠光体转变片状珠光体刚形成时碳的浓度示意图1）片状

6、长大机制领先相§7.4珠光体转变片状珠光体形成时成片形成机制示意图P粒状比P片拉伸性能比较§7.4珠光体转变(1)在A1温度以下的高温区进行的相变，对非合金钢约在550~720℃；(2)是渗碳体和铁素体交替组成的片层状组织，为共析转变；(3)在渗碳体和铁素体形核和长大的过程中，必须依靠碳的扩散，是扩散型相变；(4)珠光体的形核率随转变温度的降低而增大，而原子的扩散随温度的降低而困难，故珠光体转变的温度—时间曲线呈C字形。珠光体转变的主要特点片状珠光体：组织：(F+片状渗碳体)三种:①珠光体②索氏体③屈氏体性能：取决于片层间距的大小。较高的强度，塑韧性偏低。片层间距愈小，其强度、硬度愈高，同时

7、塑性、韧性也有所改善。片间距影响因素：过冷度（珠光体形成温度）粒状珠光体：组织：(F+粒状渗碳体)性能:取决于粒状渗碳体的大小、形态和分布。具有较高的强度，较好的切削加工性能（塑韧性好）及淬火工艺性能。颗粒越细，强度越高；颗粒越均匀，韧性越好。在硬度相同的条件下，P粒状比P片拉伸性能好获得：球化退火、淬火+回火获得：退火、正火§7.5马氏体转变§7.5马氏体转变§7.5马氏体转变§7.5马氏体转变§7.5马氏