工程材料学ppt课件.ppt

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1、第四章钢的热处理合金化热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%改善钢的性能热处理制造业广泛应用总之，重要零件都需适当热处理后才能使用。在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理模具、滚动轴承100%需经过热处理1东北大学第四章钢的热处理热处理特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。热处理适用范围：只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。热处理原理：描述热

2、处理时钢的组织转变规律；热处理工艺：根据热处理原理制定的对材料或工件进行热处理的温度、时间、介质等参数。钢的热处理的主要内容：2东北大学4.1钢的热处理原理钢在加热时的转变钢在冷却时的转变加热是热处理的第一道工序热处理的准备阶段冷却是热处理重要的工序。不同的冷却过程转变产物不同，最终组织和性能不同3东北大学4.1.1钢在加热时的转变加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。临界温度与实际转变温度铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示,实际加热或冷却时存在

3、滞后现象，因此将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。4东北大学4.1.1钢在加热时的转变加热至Ac1以上，珠光体处于不稳定状态，铁素体和渗碳体界面上原子排列纹乱，碳浓度不均，能量较高，奥氏体晶核优先在晶界上形成。形核共析钢奥氏体化的转变过程碳原子、铁原子不断扩散，渗碳体不断溶入奥氏体，铁素体不断转变成奥氏体。即奥氏体界面不断向铁素体和渗碳体推移，晶核核长大1.奥氏体的形成过程5东北大学4.1.1钢在加热时的转变残余渗碳体溶解铁素体转变为奥氏体比渗碳体溶入奥氏体的速度

4、快，铁素体首先消失，随着时间延长残余渗碳体逐渐溶入奥氏体中。成分均匀化渗碳体全部溶入奥氏体后，奥氏体成分仍然是不均匀的，原来渗碳体位置碳浓度仍然很高，延长保温时间或继续升温，获得成分均匀奥氏体。6东北大学（a）加热温度与保温时间加热温度越高，晶粒长大速度越快，最终晶粒尺寸越大。当温度一定时，随保温时间延长，晶粒不断长大。但随时间延长，长大速度越来越慢，最终趋于某一稳定尺寸。4.1.1钢在加热时的转变2．奥氏体晶粒大小及其影响因素（b）钢的成分C元素：在一定含C量范围内，奥氏体中碳含量增加，C在奥氏体中扩散速度及铁的自扩散速度均增大，晶粒长大倾

5、向增大；碳量超过共析成分，碳以未溶碳化物的形式存在，奥氏体晶粒长大受阻碍，晶粒长大倾向减小。合金元素：适量Ti、V、Nb、Zr元素形成稳定碳化物阻止晶粒长大；Al以氧化铝形式弥散分布在晶界细化晶粒；Mn、P元素固溶在奥氏体中削弱铁原子间作用力，加速铁原子的扩散，促进晶粒长大。7东北大学4.1.1钢在加热时的转变（c）加热速度加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度越大，则奥氏体起始晶粒越细小。采用快速加热是生产上获得超细晶粒的重要方法之一。（d）钢的原始组织钢的原始组织越细，碳化物分散度越大，二相界面体积分数越多，

6、奥氏体晶核可能的形核位置数目增多，奥氏体晶粒越细小。8东北大学4.1.2钢在冷却时的转变过冷奥氏体：奥氏体在临界点以上为稳定相，不会发生转变，冷至临界点以下将处于不稳定状态，奥氏体将发生分解转变。处于临界点以下尚未发生分解转变的奥氏体称为过冷奥氏体。1．过冷奥氏体高温转变过冷奥氏体在A1至550℃区间分解转变，转变产物为珠光体类型组织，为扩散型转变。它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同，又分为珠光体、索氏体和托氏体。珠光体：形成温度为A1-650℃，片层较厚；索氏体：形成温度为650-600℃，片层较薄；托氏体：形成温度为

7、600-550℃，片层极薄..一、过冷奥氏体的等温转变9东北大学4.1.2钢在冷却时的转变珠光体索氏体屈氏体珠光体（P）：0.6-1.0μm索氏体（S）：0.2-0.3μm屈氏体（T）：0.1-0.15μm片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。10东北大学4.1.2钢在冷却时的转变珠光体转变过程珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团。珠光体团与其它珠光体团相遇并占有整个奥氏体，珠光体转变结束，得到片状的珠光

8、体组织。渗碳体奥氏体贫碳铁素体形核奥氏体富碳11东北大学4.1.2钢在冷却时的转变转变温度550℃－350℃区间的产物称为上贝氏体，光镜下呈羽毛状。2、过冷奥氏体中