钢的热处理要点.doc

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1、１．３　钢的热处理钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：1.3.1　钢在加热时的组织转变在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线（Ａ１）时，其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线（Ａ３）和ＥＳ线（Ａｃｍ）以上才能全部转变为奥氏体。相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３、Ａｃｍ是碳钢在极缓慢地加

2、热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３、Ａｃｃｍ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒｃｍ，任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。１．奥氏体的形成共析钢加热到Ａｃ１以上由珠光体全部转变为奥氏体第一阶段是奥氏体的形核与长大，第二阶段是剩余渗碳体的溶解，第三阶段是奥氏体成分均匀化。亚共析钢和过共

3、析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，不同处在于亚共析钢、过共析钢在Ａｃ１稍上温度时，还分别有铁素体、二次渗碳体未变化。所以，它们的完全奥氏体化温度应分别为Ａｃ３、Ａｃｃｍ以上。２．奥氏体晶粒的长大及影响因素钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织则粗大。钢材晶粒细化，既能有效地提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。（１）奥氏体晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的一种量度。（2）、影响奥氏体晶粒度的因素1）加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长，A晶粒粗大。2）加

4、热速度：加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。快速加热，短时保温（高频感应淬火）.3）、钢的成分阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等，多为碳化物和氮化物形成元素。促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。1.3.2　钢在冷却时的组织转变钢在热处理时采用的冷却方式通常是两种。一种是等温冷却，另一种是连续冷却。１．过冷奥氏体的等温转变奥氏体一旦冷却到临界温度以下，则处于热力学

5、的不稳定状态，称为“过冷奥氏体”。（１）过冷奥氏体的等温转变曲线共析钢的奥氏体在Ａ１温度以下不同温度范围内会发生三种不同类型的转变，即珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。（２）过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能１）珠光体转变———高温转变（Ａ１～５５０°Ｃ）　在Ａ１～５５０°Ｃ温度区间，过冷奥氏体的转变产物为珠光体型组织，都是由铁素体和渗碳体的层片组成的机械混合物。奥氏体向珠光体转变是一种扩散型相变，它通过铁、碳原子的扩散和晶格改组来实现。高温转变区虽然转变产物都是珠光体，但由于过冷度不同，铁素体和渗碳体的片层间距也不同。转变温度越低，即过冷度越

6、大，片间距越小，其塑性变形抗力越大，强度、硬度越高。根据片间距的大小，将珠光体分为以下三种：ａ．珠光体　过冷奥氏体在Ａ１～６５０°Ｃ之间等温转变，形成粗片状（片间距ｄ＞０．４μｍ）珠光体，一般在光学显微镜下放大５００倍才能分辨出片层状特征，其硬度大约在１７０～２３０ＨＢＳ左右，以符号Ｐ表示。ｂ．索氏体　过冷奥氏体在６５０～６００°Ｃ之间等温转变为细片状（ｄ＝０．２～０．４μｍ）珠光体，称为索氏体，以符号Ｓ表示。它要在高倍（１０００倍以上）显微镜下才能分辨出片层状特征，硬度大约２３０～３２０ＨＢＳ左右。ｃ．屈氏体　过冷奥氏体在６００～５５０°Ｃ之间

7、等温转变为极细片状（ｄ＜０．２μｍ）珠光体，称为屈氏体，以符号Ｔ表示。它只能在电子显微镜下放大２０００倍以上才能分辨出片层状结构，硬度为３５～４０ＨＲＣ左右。上述珠光体、索氏体、屈氏体三种组织，在形态上只有厚薄片之分，并无本质区别，统称为珠光体型组织。２）贝氏体转变———中温转变（５５０°Ｃ～Ｍｓ）　共析成分的奥氏体过冷到Ｃ曲线“鼻端”到Ｍｓ线的区域，即５５０～２３０°Ｃ的温度范围，将发生奥氏体向贝氏体转变。贝氏体以符号Ｂ表示。贝氏体是由过饱和碳的铁素体与碳化物组成的两相机械混合物。奥氏体向贝氏体转变时，由于转变温度低，即过冷度较大，此时铁原子已

8、不能扩散，碳原子也只能进行短距离扩散，结果一部分碳以渗碳体或碳化物的形式析出，一部分仍留在铁素体中，形成过饱和铁素体，即得到贝氏体。贝氏