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时间：2020-11-28
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1、钢的热处理(五)热处理特点：只改变金属材料的组织和性能，而不改变其形状和大小。热处理目的：提高材料的强度、硬度，改善塑性、韧性及切削性能。2一、钢在加热时的组织转变（一）临界温度平衡时：A1、A3、Acm加热时：Ac1、Ac3、Accm冷却时：Ar1、Ar3、Arcm3（二）奥氏体的形成1、A形成的基本过程(以共析钢为例)：共析钢加热到Ac1以上时，P（F+Fe3C）→A共析钢A化过程——形核、长大、Fe3C完全溶解、C的均匀化。45过共析钢的A化P→A后，先析出Fe3C溶解。亚共析钢的A化P→A后，先析出F
2、溶解。61、A晶粒度起始晶粒度：P刚转变为A时的晶粒度，温度↑→长大本质晶粒度：GB规定标样930±10℃×(3-8)h处理后的晶粒度Ti、V、Zr脱氧本质细晶粒，Si、Mn脱氧本质粗晶粒。（三）A晶粒大小及其控制实际晶粒度：实际加热条件下的晶粒度。本质晶粒度：1－8级。72、影响A转变速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：改变钢的临界点，影响C的扩散速度A化→速度↑或↓，一般速度减慢。8（一）过冷A的等温转变过冷A: T3、(TTT或C曲线)共析钢的C曲线高温转变，A1~550℃过冷A→P型组织中温转变，550℃~MS过冷A→贝氏体(B)低温转变，MS~Mf过冷A→马氏体(M)二、A在冷却时的组织转变9P型组织——F+层片状Fe3C珠光体P索氏体S屈氏体TP、S、T均为珠光体层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×10（二）过冷A等温转变产物的组织和性能1、珠光体型转变－高温转变A1-550℃过程→晶格改变和Fe，C原子扩散。112、贝氏体型转变——中温转变（550℃~MS）C原子扩散，Fe原4、子不扩散过冷A→贝氏体B（碳化物+含过饱和C的F）A、上B，550~350℃产物——羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。上B强度和韧性差上贝氏体形成机理12B、下B形成过程下B，350℃~MS产物下B韧性高，综合机械性能好。下B形成机理13光学显微照片1300×电子显微照片5000×45钢，上B+下B，×400F针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒电子显微照片12000×T8钢，下B，黑色针状光学显微照片×400143、马氏体型转变－低温转变Ms-Mf（1）马氏体的形成：低温下进行，铁、碳原子均不能扩散，只发生γ5、Fe→αFe的晶格改组，无成分的变化，是碳在a－Fe中的过饱和固溶体。共格切变的方式瞬间完成（2）晶格变化，C原子过饱和，C轴伸长，体心正方晶格。马氏体晶格示意图15（3）马氏体的组织形态A、板条状－低碳马氏体B、片状－高碳马氏体（孪晶马氏体）高碳马氏体金相组织马氏体形成示意图低碳马氏体金相组织16M的形态C%<0.25%时，为板条M（低碳M）。板条M,平行的细板条束组成针状M（凸透镜状）C%>1.0%时，为针状M。C%=0.25~1.0%时，为混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-606、℃17（4）马氏体的转变特点①无扩散性；γFe→αFe的晶格改组。②共格切变性；体心正方晶格。③变温形成；转变在不断降温的过程中进行，冷却中断，转变也随即停止④高速长大；不需要孕育期马氏体晶核瞬间形成18⑤马氏体转变的不彻底性；残余A，M转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf↓，残余A含量↑。19（5）马氏体的性能A、低碳马氏体淬火应力小，硬度高，塑性较好。B、高碳马氏体晶格畸变严重，有显微裂纹，淬火应力较大塑性、韧性差20（三）影响等温转变的因素1、碳的影响亚共析钢：C↑－C曲线右移；过共析钢：C↑－7、C曲线左移共析钢TTT多一条过冷AF过共析钢TTT多一条过冷AFe3CⅡ212、合金元素的影响A、增加过冷奥氏体稳定性的合金元素，使曲线右移，曲线形状不变。B、增加碳化物形成元素曲线向右移，且曲线形状发生变化，甚至曲线从鼻尖处分开。Cr对曲线的影响22（四）过冷A的连续冷却转变1、连续冷却转(CCT)曲线连续冷却转(CCT)曲线232、CCT和TTT曲线的比较CCT位于TTT曲线右下方CCT中没有A→B转变24三、钢的退火与正火钢的退火与正火工艺钢的退火与正火加热温度范围25（一）退火完全退火（亚共析钢）8、加热温度Ac3+20～30℃缓冷→F+P目的： 细化晶粒，均匀化组织降低硬度→切削性↑等温退火：等温转变→F+P，再缓冷球化退火（过共析钢）在Ac１+20～30℃等温， 使Fe3CⅡ球化，再缓冷→ 球状P（F+球状Cm）目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑扩散退火加热至略低于固相线目的：使成分、组织均匀再结晶退火：加热温度TR+30～50℃目的：消除加工硬化去应力退火加热温度＜Ac1，一般为500～6
3、(TTT或C曲线)共析钢的C曲线高温转变，A1~550℃过冷A→P型组织中温转变，550℃~MS过冷A→贝氏体(B)低温转变，MS~Mf过冷A→马氏体(M)二、A在冷却时的组织转变9P型组织——F+层片状Fe3C珠光体P索氏体S屈氏体TP、S、T均为珠光体层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×10（二）过冷A等温转变产物的组织和性能1、珠光体型转变－高温转变A1-550℃过程→晶格改变和Fe，C原子扩散。112、贝氏体型转变——中温转变（550℃~MS）C原子扩散，Fe原
4、子不扩散过冷A→贝氏体B（碳化物+含过饱和C的F）A、上B，550~350℃产物——羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。上B强度和韧性差上贝氏体形成机理12B、下B形成过程下B，350℃~MS产物下B韧性高，综合机械性能好。下B形成机理13光学显微照片1300×电子显微照片5000×45钢，上B+下B，×400F针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒电子显微照片12000×T8钢，下B，黑色针状光学显微照片×400143、马氏体型转变－低温转变Ms-Mf（1）马氏体的形成：低温下进行，铁、碳原子均不能扩散，只发生γ
5、Fe→αFe的晶格改组，无成分的变化，是碳在a－Fe中的过饱和固溶体。共格切变的方式瞬间完成（2）晶格变化，C原子过饱和，C轴伸长，体心正方晶格。马氏体晶格示意图15（3）马氏体的组织形态A、板条状－低碳马氏体B、片状－高碳马氏体（孪晶马氏体）高碳马氏体金相组织马氏体形成示意图低碳马氏体金相组织16M的形态C%<0.25%时，为板条M（低碳M）。板条M,平行的细板条束组成针状M（凸透镜状）C%>1.0%时，为针状M。C%=0.25~1.0%时，为混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-60
6、℃17（4）马氏体的转变特点①无扩散性；γFe→αFe的晶格改组。②共格切变性；体心正方晶格。③变温形成；转变在不断降温的过程中进行，冷却中断，转变也随即停止④高速长大；不需要孕育期马氏体晶核瞬间形成18⑤马氏体转变的不彻底性；残余A，M转变总要残留少量A，A中的C%↑则MS、Mf↓，残余A含量↑。19（5）马氏体的性能A、低碳马氏体淬火应力小，硬度高，塑性较好。B、高碳马氏体晶格畸变严重，有显微裂纹，淬火应力较大塑性、韧性差20（三）影响等温转变的因素1、碳的影响亚共析钢：C↑－C曲线右移；过共析钢：C↑－
7、C曲线左移共析钢TTT多一条过冷AF过共析钢TTT多一条过冷AFe3CⅡ212、合金元素的影响A、增加过冷奥氏体稳定性的合金元素，使曲线右移，曲线形状不变。B、增加碳化物形成元素曲线向右移，且曲线形状发生变化，甚至曲线从鼻尖处分开。Cr对曲线的影响22（四）过冷A的连续冷却转变1、连续冷却转(CCT)曲线连续冷却转(CCT)曲线232、CCT和TTT曲线的比较CCT位于TTT曲线右下方CCT中没有A→B转变24三、钢的退火与正火钢的退火与正火工艺钢的退火与正火加热温度范围25（一）退火完全退火（亚共析钢）
8、加热温度Ac3+20～30℃缓冷→F+P目的： 细化晶粒，均匀化组织降低硬度→切削性↑等温退火：等温转变→F+P，再缓冷球化退火（过共析钢）在Ac１+20～30℃等温， 使Fe3CⅡ球化，再缓冷→ 球状P（F+球状Cm）目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑扩散退火加热至略低于固相线目的：使成分、组织均匀再结晶退火：加热温度TR+30～50℃目的：消除加工硬化去应力退火加热温度＜Ac1，一般为500～6
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