第3章金属热处理及表面改性ppt课件.ppt

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1、第3章钢的热处理及表面改性改变钢性能的主要途径：一是合金化，加入合金元素、改变含碳量，调整钢的化学成分；二是通过冷、热加工改变其结构和性能；三是热处理。热处理工艺曲线加热速度；加热温度；保温时间；冷却速度。热处理工艺参数：时间3.1钢的热处理原理钢的热处理：将钢在固态下、在一定的介质中施以不同的加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而获得所需性能的一种工艺。钢热处理的目的１、充分发挥材料的潜力，提高零件使用性能，延长使用寿命。２、改善材料的加工性能。原理——同素异构转变，使钢在加热和冷却过程中，内部发生组织与结构变化。3.1钢的热处理原理钢热处理的分类3.1钢的热处理原理3.1.1钢在加热时的组织

2、转变临界温度平衡时：A1、A3、Acm加热时：Ac1、Ac3、Accm冷却时：Ar1、Ar3、Arcm3.1钢的热处理原理（一）奥氏体的形成——Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。共析钢加热到Ac1以上时，P→A共析钢A化过程——形核、长大、Fe3C完全溶解、A的均匀化。亚（过）析钢的A化——P→A后，先共析F或Fe3CⅡ溶解。3.1钢的热处理原理（二）影响奥氏体晶粒度的因素加热温度和速度↑→转变快C%↑或Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快合金元素→A化速度↑或↓A晶粒度加热温度、保温时间↑→晶粒尺寸↑合金碳化物↑，C%↓→晶粒尺寸↓3.1钢的热处理原理3.1.2钢在冷却时的组织转变热处

3、理目的：提高和改善钢的性能。冷却过程是热处理的关键，决定钢在室温下的组织。第3章钢的热处理及表面改性1、等温转变A转变曲线：描述A“温度一时间一转变”三者之间关系的曲线。3.1.2钢在冷却时的组织转变冷却方式：等温冷却和连续冷却。1、等温转变A等温转变曲线：将经A化的共析钢急冷到A1以下各个不同的温度，然后测量其硬度，并在显微镜下观察其组织，找出各个等温温度下的转变开始时间和转变终了时间，并画在“温度一时间”的坐标系中，将所有的转变开始点和转变终了点分别连接起来。3.1.2钢在冷却时的组织转变（一）过冷奥氏体等温转变曲线分析C曲线的左边一条线为转变开始线，右边一条线为转变终了线，其中转变开始时

4、间称为孕育期。3.1.2钢在冷却时的组织转变１、孕育期和转变速度随等温温度变化在550℃左右，孕育期最短，转变速度最快．称为C曲线的“鼻尖”。在“鼻尖”以上，随着等温温度降低，过冷度增加，相变驱动力增大，孕育期缩短，转变速度变快。在“鼻尖”温度以下至Ms之间，随等温温度降低，虽然过冷度增加使相变驱动力增大，但原子活动能力显著减小，孕育期增长，转变速度变慢。3.1.2钢在冷却时的组织转变过冷A的等温转变过冷A:T

5、F+层片状Fe3C珠光体P索氏体S屈氏体T层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×3.1.2钢在冷却时的组织转变（1）上贝氏体（B上）B上由许多互相平行密排的F片和分布在片间的断续小片状Fe3C组成。它是550～350℃温度区间的转变产物。B上中F片较粗，且呈平行排列，碳化物粗大，塑性、韧性较差。3.1.2钢在冷却时的组织转变（2）下贝氏体（B下）B下由F针体内弥散分布着微小的粒状碳化物组成，组织特征为黑针状。是在350℃～Ms温度区间的转变产物。B下中F针较细，碳化物细小，分布均匀且位于F内。具有较高强度和硬度、良好的韧性和塑性。3.1.2钢在冷却时的组织

6、转变３、低温转变（Ms～室温）－马氏体型转变转变温度低，过冷度很大，铁原子和碳原子均已不能扩散。转变时，只进行γ－Fe向α-Fe晶格改组，γ－Fe中溶解的碳原子将全部被迫固溶于α-Fe的晶格中。M：碳在α－Fe中的过饱和固溶体组织。（马氏体转变——无扩散性转变，切变）瞬时形核，瞬时长大3.1.2钢在冷却时的组织转变马氏体的两种形貌１．高碳M（Wc＞1.0%）一般呈针状，高硬度、高脆性。２．低碳M（Wc＜0.2%）为一束束相互平行的细条状组织，具有一定的强度和较好的塑性、韧性。3.1.2钢在冷却时的组织转变马氏体型转变主要特点（1）转变不完全。存在残余奥氏体（A`）。（2）具有转变开始点Ms和

7、转变终止点Mf，并随含碳量和合金元素的增加而降低。（3）属非扩散型转变，形成速度快，产物间产生冲击，加之晶格畸变等，造成内应力大，易变形开裂。3.1.2钢在冷却时的组织转变3.1.2钢在冷却时的组织转变影响因素１．碳含量的影响含碳量越接近共析成分，过冷A越稳定。3.1.2钢在冷却时的组织转变２、合金元素３、加热温度和保温时间二、过冷奥氏体的连续冷却转变连续冷却转变曲线：描述过冷A连续冷却时的温度-