金属材料及热处理第章.ppt

个 人 简 介 ? 分别在武汉理工大学(1996-2000)、新疆大学(2003-2006)与华南理工大学(2006-2009) 获工学学士、硕士和博士学位，2008-2009年3次赴香港城市大学访问学习 ? 2011.10赴美国马里兰大学进行为期1年的访问学者研究工作 ? 2000.07-2003.08，武汉钢铁(集团)公司，技术员，焊接工程师； ? 2009.07进入重庆科技学院工作，2009.12起任材料成型及控制工程系副主任、实验室主任，2011.10起任冶金与材料工程学院院长助理 ? 主要研究方向为新型电子封装材料研发与微互连可靠性，主持省部级项目2项，校级项目2项，在J Electron Mater、J Mater Sci: Mater Electron、 ICEPT-HDP、Mater Sci Forum、金属学报、电子学报、机械工程学报、材料研究学报等国内外知名期刊/会议上发表论文30余篇，三大索引16篇，申请专利2项 ? 电子元件与材料等期刊特邀审稿人、天津市自然科学基金评审人 第9章 钢的热处理原理 本章目的： 1. 阐明钢的热处理的基本原理； 2. 揭示钢在热处理过程中工艺-组织-性 能的变化规律。 本章重点： (1) C曲线的实质、分析和应用； (2) 过冷奥氏体冷却转变及回火转变的各 种组织的本质、形态和性能特点； (3) 马氏体高强度高硬度的本质。 一. 热处理的定义与作用 1. 热处理的定义：金属或合金在固态下于一定介质中加热到一定温度，保温一定时间，以一定速度冷却下来的一种综合工艺。 3. 热处理的意义及作用 意义：应用广泛、效果显著。 汽车零件80%；工模具、轴承100% 例：45#钢，840℃加热，不同方式冷却 3. 奥氏体形成热力学条件 热力学条件: T﹥A1 原因：以珠光体与奥氏体的体积自由能之差来提供驱动力以克服新相晶核的表面能及弹性能 二. 奥氏体晶粒度及影响因素 1. 奥氏体晶粒度概念 奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般 分为8级。 1-4 级粗(0,-1)，5-8 级细，8级以上极细; 计算式： n = 2 N-1 N：晶粒度级别 n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数(100X)。 标准晶粒度级别图 奥氏体有三种不同概念的晶粒度 (1) 初始晶粒度： 奥氏体转变刚结束时的晶粒大小。 ——通常极细小 (2) 实际晶粒度： 具体加热条件下获得的奥氏体晶粒大小 ①与具体热处理工艺有关： 热处理温度↑，时间↑ ，晶粒长大。 ②与晶粒是否容易长大有关 ——— 引入本质晶粒度概念 关于本质晶粒度概念的要点： ① 表征该钢种在通常的热处理条件下 A 晶粒长大的趋势，不代表真实、实际晶粒大小； ② 本质粗晶粒度钢实际晶粒度并非一定粗大，本质细晶粒度钢实际晶粒度并非一定细小；而与具体的热处理工艺有关。 2. 影响奥氏体晶粒长大的因素 ① 加热温度和保温时间 T↑、 t↑ ，A 晶粒长大； T 的影响远大于 t ③ 成分 强烈阻碍：Al、V、Ti、Zr、Nb 原因：机械阻碍理论 ——形成难溶碳、氮化物 中等阻碍：Cr、W、Mo 促进长大： Mn、P、溶入 A 的 C ┖降低铁原子的结合力，促进铁的扩散 § 9-3 钢在冷却时的转变 热处理的两种冷却方式： 等温冷却 ——过冷奥氏体等温转变动力学曲线 连续冷却——过冷奥氏体连续转变动力学曲线 一 . 过冷奥氏体等温转变动力学曲线 (Temperature-Time-Transformation) ——C曲线 2. 要点; ① 不同温度下转变产物不同； 高温转变产物(A1~550℃)： 珠光体( P)——扩散型 中温转变产物(550℃~MS) ： 贝氏体( B)—半扩散型 低温转变产物(MS~Mf)： 马氏体( M)——非扩散型 ② 存在孕育期 ——过冷奥氏体等温分解所需的准备时间 ——代表 A过冷稳定性。 ③ 存在鼻点： ——孕育期最短， A过冷最不稳定