金属学与热处理课件.ppt

过冷奥氏体在A1以下冷却时，过冷度不同，转变产物不同，转变过程和速度也不同。 过冷奥氏体的转变也是一个形核和长大的过程。过冷奥氏体的转变过程和速度可用等温转变动力学曲线表示。 等温转变动力学曲线可通过膨胀法、磁性法、金相法等方法通过测定。 魏氏组织的形成 —— 自学 固态相变、热处理强化与相图的关系。 钢在加热时的组织转变-奥氏体化 钢在冷却时的组织转变-珠光体、贝氏体转变 ＴＴＴ、ＣＣＴ曲线及其分析、比较 马氏体转变、组织、性能特点、强化机制 退火、正火、调质 淬火、回火、淬透性和淬硬性 表面热处理和化学热处理 淬火后的钢组织为马氏体加残余奥氏体，都是不稳定组织，本身有向稳定组织转变的趋势，回火的加热和保温仅仅是加速这一过程的发展，是转变发生的热处理阶段。 1．马氏体的分解（200℃以下） 回火时马氏体中过饱和的碳发生短距离的迁移，形成极细的ε碳化物(Fe2.4C)，以薄片存在马氏体片中，这种组织称为回火马氏体，马氏体中碳的过饱和度下降，晶格从体心正方向体心立方发展，残余奥氏体基本未发生变化。 6.2 淬火钢的回火过程中的转变 马氏体向回火马氏体转变时，由于压应力的减小，残余奥氏体发生分解生成下贝氏体。回火马氏体的组织与下贝氏体非常相象，难以区分，统称回火马氏体。碳化物在光学显微镜下是不可见的，组织形貌由原来亮白色变为灰暗色。 2．残余奥氏体的分解（200－300℃） 6.2 淬火钢的回火过程中的转变 这时碳的扩散运动能力有所加强，过渡碳化物转变成稳定渗碳体，铁素体的过饱和度明显减少，内应力大大消除，碳化物和母相的共格关系消失，原马氏体片的外形不清晰，大约到400℃全部完成， 这时的组织为在铁素体上均匀分布极细的渗碳体，称为“回火屈氏体”。在光学显微镜下，可以看到部分残存的原马氏体的痕迹，但看不到碳化物，组织几乎为一片黑。 3．回火屈氏体的形成（250－400℃） 6.2 淬火钢的回火过程中的转变 4．碳化物的聚集长大（400℃以上） 到400℃以上，铁素体已经不是过饱和，一方面铁素体中的缺陷按回复机制不断下降，另一方面，渗碳体颗粒在界面能的驱使下，以大吃小的合并方式不断长大。得到平衡状的铁素体中分布着颗粒状的碳化物混合组织，称为“回火索氏体”。随着温度愈高，相应渗碳体颗粒就愈大。在光学显微镜下可以看到渗碳体的颗粒。 6.2 淬火钢的回火过程中的转变 6.3 回火组织的性能 6.3.1 钢的回火组织 随着回火温度的升高，马氏体在150-400℃变化明显； 残余奥氏体200℃开始分解，300℃消失； 内应力不断减小，450℃基本消失； 碳化物成分向渗碳体过渡，尺寸不断增大，超过600℃会明显加速生长。 微观组织分析结果： 硬度在200℃以下变化不明显，以后随温度的上升而下降，强度也如此。 塑性随回火温度提高而提高，超过600℃因碳化物过大会下降； 韧性变化的趋势随回火温度的提高而提高，直到600℃附近最大而随后下降，此外在350℃附近有一低谷。 6.3.2 回火组织的性能 细小薄片状过渡碳化物和刚形成的渗碳体在马氏体的板条边界或马氏体片面的边界析出，硬而脆的碳化物割裂了基体的连续性使钢的韧性下降，残余奥氏体分解的应力加重了脆性的程度，这种在回火时韧性出现谷值的现象称为“回火脆性”。 第一类回火脆性 6.4 回火脆性 普通碳钢的韧性在300－350℃附近有一低谷，称为回火脆性。 所有的钢几乎都存在第一类回火脆性，因此一般应避免在250－400℃进行回火。 弹簧钢加一定的合金元素来改变第一类回火脆性出现的温度范围。 对于含Ni、Cr、Mn的钢在450－600℃时，也出现韧性下降现象，其原因有多种说法，主要认为是回火后冷却时，杂质元素在晶界的偏聚，这个现象称为第二类回火脆性。 第二类回火脆性 第二类回火脆性仅在部分材料中发生，并且回火后采用快速冷却可以抑制其发生，因此对具有第二类回火脆性的钢在高温回火后必须采用快速冷却。 回火温度为150－250℃，得到的组织为回火马氏体，保留淬火时的高硬度，消除淬火的残余应力。 6.5 回火种类及其应用 低温回火 这时钢有好的耐磨性，常用于轴承、冷作模具的热处理，回火温度低于200℃时，硬度可达到58－64HRC。 中温回火 主要用于弹簧类和要求较高强度硬度又要一定韧性的工件，如刀杆、轴套等。 回火温度为350－500℃，得到的组织是回火屈氏体，在具有一定韧性的同时，有高的弹性极限和屈服强度。 回火温度为500－650℃，得到的组织是回火索氏体，目的是使钢得到强度、硬度、塑性、韧性有良好配合的综合力学性能，尤其是冲击韧性高，且可以直接进行机械加工。 高温回火 淬火后进行高温回火的工艺通常称为“