工程材料课件第五章钢的热处理.ppt

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1、第五章钢的热处理改善钢的性能的主要途径：1、调整钢的化学成份，即合金化，第六章内容。2、钢的热处理，本章讲。热处理：钢在固体下通过加热、保温、冷却的方法，改变钢的组织结构，获得所需要的性能的一种加工方法。加热保温冷却保温时间温度原始组织结构热处理组织结构时间热处理的分类：热处理普通热处理表面热处理退火正火淬火回火表面淬火化学热处理火焰加热感应加热渗碳氮化其它其它第一节钢在加热时的转变钢加热到A1（PSK）以上时都将发生P→A，但是，亚共析钢需加热到A3（GS）以上，过共析钢需加热到Acm（ES）以上才能完全奥氏体化。这种转变是一种扩散型的转变。一、奥氏体的形成

2、通常A1、A3或Acm加热时用AC1、Ac3或Accm表示，冷却时用Ar1、Ar3或Arcm表示。A1Ar1AC1AcmArcmAccmA3Ac3Ar3AFPF+PP+Fe3CIIA+Fe3CIIA+F温度含碳量FeGPSEK第三步：残余渗碳体溶解通过碳原子的扩散，使铁素体向奥氏体转变，和渗碳体溶解来完成。第二步：奥氏体的长大。形核部位在铁素体和渗碳体的相界面处。第一步：奥氏体晶核的形成。（一）基本过程下面以共析钢为例说明奥氏体的形成过程。第四步：奥氏体均匀化1、加热温度和加热速度加热温度高，加热速度快，转变速度快。原因：碳原子扩散能力大，碳浓度差大加速奥氏体

3、的形成。（二）影响珠光体向奥氏体转变的因素亚共析钢与过共析钢奥氏体的形成过程，在以上步骤后,当加热到AC3和Accm以上时铁素体将全部转变为奥氏体，渗碳体将全部溶入奥氏体。3、化学成分含碳量增加，转变速度快。原因：渗碳体增加F/Fe3C相界面增多，奥氏体的形核部位增加。大部分合金元素减慢奥氏体的形成速度原因：主要是减慢碳在奥氏体中的扩散速度。2、原始组织原始组织越细，转变速度快。原因：F/Fe3C相界面增多，奥氏体的形核部位增加。二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素（一）奥氏体晶粒度的概念根据奥氏体的形成过程和晶粒长大的情况，奥氏体的晶粒度可有三种定义：1、起始晶

4、粒度：珠光体刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。一般较小。2、本质晶粒度：通常采用标准实验方法：把钢加热到930℃10℃，保温3-8小时侯测定其奥氏体晶粒的大小。根据标准晶粒度等级图谱评级，1－4级为本质粗晶粒钢，5－8为本质细晶粒钢。如下图：本质晶粒度只反应了钢在930℃以下的奥氏体晶粒长大的倾向性。3、实际晶粒度：具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒大小。实际晶粒度直接影响钢的性能，比起始晶粒度大。实际加热温度越高，保温时间越长，奥氏体的实际晶粒度越粗大，钢的机械性能越下降。第二节钢在冷却时的转变获得细小均匀的奥氏体晶粒仅是热处理的第一步，钢从奥氏体状

5、态的冷却过程是热处理的关键步骤，它将最终决定钢的使用性能。钢在加热后的冷却方式有两种，如图：奥氏体冷至临界温度以下处于不稳定的状态，称为过冷奥氏体。过冷奥氏体在不同过冷度下分别可转变为珠光体（P）、贝氏体(B)、马氏体(M)。一、过冷奥氏体等温转变曲线图将共析钢的过冷奥氏体在A1以下某一温度进行等温转变，测定过冷奥氏体转变开始的时刻及终了的时刻，分别将其时刻点用光滑的曲线连接起来，在温度时间坐标上，可得到两条曲线，如图：等温转变曲线图又称C曲线或TTT曲线。图形分析：A1是奥氏体和珠光体共存温度，左线为转变开始线，右线为转变终了线。开始线左方是过冷奥氏体区（A

6、），终了线右方是转变产物区（P、B），两线中间是转变进行区（A＋P或B）。MS是马氏体转变或形成的开始温度，Mf是马氏体转变或形成的终止温度，中间为马氏体转变区。奥氏体转变有孕育期，在鼻尖处孕育期最短。从上到下可分为珠光体、贝氏体和马氏体转变三个区。(一)过冷奥氏体的转变产物及性能1、珠光体型组织温度区间：C曲线鼻尖上部（A1-550℃）。转变过程：通过形核和长大来完成。铁素体和渗碳体交替互相促进形核并长大。如图：转变特点：1）扩散型转变、碳原子和铁原子的扩散，生成高碳的渗碳体和低碳的铁素体。2）晶格的重构，由面心立方的奥氏体转变为体心立方的铁素体和复杂晶格的

7、渗碳体。组织特点：层片状的铁素体与渗碳体的机械混合物。贫碳A富碳AFe3CFA晶界Fe3CP团根据片间距的大小珠光体类型组织分三类:1,珠光体（P），形成温度A1－650℃，最粗.2,索氏体（S），形成温度650℃－600℃，较细3,屈氏体（T），形成温度600℃－550℃，最细性能：与片层间距与有关，其强度和硬度关系如下：珠光体<索氏体<屈氏体2、马氏体类型组织马氏体（M）：含过饱和碳的α固溶体。温度区间：Ms–Mf特点：①马氏体的转变从Ms点开始，随温度下降，数量不断增加，Mf点温度终止，转变量最多。③MS和Mf由奥氏体的含碳量及合金元素含量决定，不受冷却

8、速度的影响，例如含碳量增加，MS和Mf