青工培训热处理基础知识讲义.ppt

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1、热处理基础知识热处理——把固态金属材料加热到预定温度，保温一段时间后，以一定的速率冷却，从而改变材料的组织结构和性能的热加工工艺。加热保温冷却时间/h温度/℃临界温度钢的热处理工艺曲线一、前言热处理的概念铁素体是碳溶解于α－Fe和δ－Fe中形成的固溶体。用δ或F表示,由于δ－Fe是高温相，因此也称为高温铁素体。铁素体的含碳量非常低（室温下含碳仅为0.005%），所以其性能与纯铁相似：硬度(HB50~80)低，塑性(延伸率δ为30%~50%)高。铁素体的显微组织与工业纯铁相同：铁素体铁素体的显微组织渗碳体(Fe3C)是铁和碳形成的化合物，含碳量为6.67%（有些资料中为6.69%），具有复

2、杂的晶体结构如下图所示：渗碳体渗碳体的熔点为1227˚C，其硬度极高，达到HB800，但是其塑性几乎等于0，是典型的硬脆相。渗碳体的显微组织珠光体是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，因此也称片状珠光体。用符号P表示，含碳量为0.77％。其显微结构入下图所示：珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，塑性和韧性较好，其抗拉强度为750~900MPa，伸长率为20~25%，冲击功为24~32J。奥氏体奥氏体是碳在γ－Fe中形成的间隙固溶体，用γ或A表示。具有面心立方晶体结构的奥氏体可以溶解较多的碳，1148˚C

3、时最多可以溶解2.11%的碳，到727˚C时含碳量下降到0.8%。其显微组织及晶体结构如下图所示：奥氏体的硬度较低，HB为170~220，塑性较高，其延伸率δ为40%~50%。贝氏体贝氏体是钢在奥氏体化后被过冷到珠光体转变温度区间以下，马氏体转变温度区间以上这一中温度区间（所谓“贝氏体转变温度区间”）转变而成的由铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织，用字母B表示。颗粒状珠光体贝氏体具有较高的强韧性配合，在相同硬度下耐磨性优于马氏体，是钢铁材料想要获得的基本组织相。贝氏体根据其组织相貌可分为上贝氏体和下贝氏体：上贝氏体下贝氏体马氏体马氏体是碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体

4、通过无扩散型相变转变成的亚稳定相，用字母M表示。其晶体结构为体心四方结构：不同类型的马氏体半条状马氏体片状马氏体不同类型的马氏体45钢860℃水淬混合马氏体隐晶马氏体三、热处理四把火1、正火将工件加热到Ac3以上30~50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。把钢件加热到Ac3以上100~150℃的正火为高温正火。正火的目的：中、低碳钢锻、铸件：细化组织，提高强度和硬度中、高合金钢和大型锻件：正火加高温回火，消除内应力注意：在热处理过程中粗晶的零件必须进行正火处理2、退火退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，退火组织是接近平衡状态的组织

5、。退火目的：A、降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工B、细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备C、消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。3、淬火淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(Ms附近）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。主要目的：1、使过冷奥氏体进行马氏体和贝氏体转变，得到马氏体和贝氏体组织，配合不同温度的回火，大幅度提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度及韧性等。2、通过淬火，直接获得满

6、足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理和化学性能。4、回火回火是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气、水或油灯介质中冷却的热处理工艺。其主要目的：提高组织的稳定性，保持工件几何尺寸和性能稳定；减低或者消除内应力；调整钢铁的力学性能以满足使用要求（降低强度和硬度，增强延展性和热性）根据回火温度不同可分为低温（150~250℃）、中温（300~450℃）和高温（500~600℃）回火，随着回火温度的升高，硬度和强度随之降低，延展性和韧性逐渐增高。四、加热时奥氏体的形成A形核A晶核长大剩余Fe3C溶解A均匀化A形成包括四个阶段：未溶Fe3C未溶Fe3C·

7、当把珠光体加热到稍高于Ac1温度时,奥氏体的晶格将优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。①界面C浓度差较大②相界面处的原子排列不规则③能量很高。奥氏体晶核形成后，便开始长大。奥氏体晶核长大，是奥氏体的界面向铁素体和渗碳体两方向推移的过程，这也是通过铁素体晶格的改组和渗碳体的溶解进行的。延长保温时间或继续升高温度时，残余渗碳体将通过铁碳原子的扩散和渗碳体向奥氏体的晶格改组，逐渐溶入奥氏体中，直到全部消失为止。同时，奥氏体的碳浓度也随之升