工程材料第六章钢的热处理.ppt

工程材料 某企业热处理网带炉 亚共析钢和过共析钢: 奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析? 或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上. “均匀”实现了，“细小”如何实现？ §6.5　钢的淬火与回火 二、回火 　　回火是将淬火钢加热到Ac1以下某一温度，保温后再冷却到室温的一种热处理工艺。 　 回火的目的： ①降低或消除残余内应力，防止工件变形或开裂。 　　　淬火钢内部应力高、脆性大，直接应用有变形甚至开裂的危险。 　　②减少或消除残余奥氏体，稳定工件尺寸。 　　　马氏体和残余奥氏体是亚稳定组织，在一定条件下要发生转变。 　　③调整工件的组织和性能，满足工件的使用要求。 　　　淬火钢的硬度高且脆性大，通过回火可调整组织和性能。 　 钢淬火后应及时回火。 §6.5　钢的淬火与回火 案例：2010年，重庆某企业断裂的大型风电齿轮轴 （淬火后开裂）。 §6.5　钢的淬火与回火 （一）淬火钢在回火时的转变 　1、回火过程中的组织转变 　 第一阶段：马氏体的分解 　　温度范围：100～200?C，马氏体中的过饱和碳以?-FexC的形式析出。 　　组织：M回。组织特征：细小的片状?-FexC均匀分布在M基体上。 　 第二阶段：残余奥氏体的分解 　　温度范围：200～300?C，残余奥氏体分解成M和?-FexC。 　　回火组织：M回。 　 第三阶段：碳化物类型的转变 　 温度范围：250～400?C，?-FexC转变为Fe3C。 　　组织：T回。组织特征：细粒状Fe3C均匀分布在保持M形态的F基体上。 　 第四阶段：渗碳体的聚集长大和?相的再结晶 　 温度范围：400?C以上，Fe3C聚集长大、保持M形态的F转变为多边形。 　　组织：S回。组织特征：细粒状Fe3C均匀分布在多边形的F基体上。 　2、回火过程中的性能变化 　 回火过程中，钢的性能随组织变化，性能总体变化趋势是：随回火温度升高，钢的强度和硬度降低、塑性和韧性升高。 §6.5　钢的淬火与回火 回火马氏体（M回）组织 §6.5　钢的淬火与回火 　2、马氏体的组织形态 　　①板条状马氏体（简称板条马氏体） 　　板条马氏体呈条片状，由许多成群的平行马氏体板条束组成。 　　板条马氏体主要出现在低碳钢中。 　　板条马氏体的亚结构为高密度的位错。 　　板条马氏体又称低碳马氏体、位错马氏体。 　　②针状马氏体（又称片状马氏体） 　　针状马氏体呈针片状或竹叶状，立体形态呈透镜状。 　　针状马氏体主要出现在高碳钢中。 　　针状马氏体的亚结构为孪晶。 　　针状马氏体又称高碳马氏体、孪晶马氏体。 §6.3　钢在冷却时的转变 板条马氏体金相组织 §6.3　钢在冷却时的转变 原奥氏体晶界 M针 针状（片状）马氏体金相组织 §6.3　钢在冷却时的转变 　　马氏体“针”或“片”的粗细主要取决于奥氏体的晶粒度。 隐晶马氏体： 　　当奥氏体的晶粒非常细小，以至于在光学显微镜下难以分辨出马氏体的针状特征。这种马氏体称为隐晶马氏体。 M针 原奥氏体晶界 §6.3　钢在冷却时的转变 　③影响马氏体形态的因素 　　当C%＜0.2%，马氏体转变后的组织中几乎全部是板条马氏体； 　　当C%＞1.0%，马氏体转变后的组织中几乎全部是针状马氏体； 　　当0.2%＜C%＜1.0%，马氏体转变后的组织中既有板条马氏体，也有针状马氏体。 §6.3　钢在冷却时的转变 体积，% 板条马氏体量 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 wc% 25 50 75 100 马氏体形态与含碳量的关系 §6.3　钢在冷却时的转变 　3、马氏体的性能 　　马氏体的性能主要取决于含碳量和组织形态。 　　①含碳量的影响 　　C%高则硬度和强度高，但脆性大。 　　高碳针状马氏体“硬而脆”。 　　②组织形态的影响 　　针状马氏体塑性和韧性差，而板条马氏体韧性好，且具足够的强度。　　 　　低碳板条马氏体“强而韧”。 　 马氏体的硬度与淬火钢的硬度之间的关系： 　　马氏体的硬度由含碳量决定，淬火钢的硬度与马氏体转变结束后钢中马氏体的相对量和未转变组织的相对量有关，即随淬火钢中未转变组织的相对量增多，硬度下降。 　4、马氏体转变的特点 　　马氏体转变同样是一个形核和长大的过程。 　①无扩散性 Fe、C、Me（合金元素）的原子均不进行长程扩散。 ?（fcc）→ M（bct）的晶格重组由原子集体的、有规律的近程迁移而完成。 转变前后合金的化学成分不变。 　马氏体转变是典型的非扩散型相变。 　②共格切变性和表面浮凸现象 ?（fcc）→ M（bct）的晶格重组以切变方式进行。 新相（M）与母相（?）保持共格关系。 §6.3　钢在冷却时的转变