04 钢的热处理.ppt

第一节 金属材料的力学性能 第二节 金属的晶体结构与结晶 第三节 合金的相结构与相图 第四节 铁碳合金 第五节 钢的热处理 第五节 钢的热处理 6.5.1 钢在加热时的组织转变 6.5.2 钢在冷却时的组织转变 6.5.3 钢的普通热处理工艺 6.5.4 钢的表面热处理工艺 6.5.1 钢在加热时的组织转变 加热（冷却）时铁碳合金相图中各临界温度的变化 冷却时的临界温度：Ar1，Ar3，Arcm； 加热时的临界温度：Ac1，Ac3，Accm 。 共析钢在室温下的组织 （F+Fe3C) 均匀的奥氏体(A) ???? 共析钢中奥氏体形成过程示意图 奥氏体晶核 奥氏体晶粒 长大 渗碳体的溶解 奥氏体均匀化 热处理时应 控制奥氏体晶粒的长大： 加热温度 保温时间 6.5.2 钢在冷却时的组织转变 钢的热处理工艺有两种冷却方式： （1）连续冷却? （2）等温冷却 在水、油中或在空气中冷却等都是连续冷却方式 等温退火、等温淬火的热处理 共析钢等温冷却时的组织转变： （1）高温转变产物? 过冷奥氏体在A1～650℃温度范围转变时得到粗层片的珠光体，500倍金相显微镜下分辨； 过冷奥氏体在650～600℃温度范围转变时得到的层片较薄，称为索氏体（细珠光体 ）， 800～1000倍显微镜下分辨； 过冷奥氏体在600～550℃温度范围转变时得到的组织层片极薄，称为屈氏体（极细珠光体），用电子显微镜观察 。 珠光体组织中层片愈细，强度及硬度愈高，塑性及韧性也较好 （2）中温转变产物 过冷奥氏体在550～230℃之间等温转变的产物属于贝氏体型组织。 贝氏体：含碳过量的铁素体＋微小的渗碳体 贝氏体比珠光体的硬度更高。 上贝氏体：过冷到550～350℃之间转变而得到的组织； 下贝氏体：过冷到350～230℃之间转变而得到的组织。 下贝氏体较上贝氏体有较高的强度和硬度。 （3）低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到230℃以下陆续转变为马氏体。 转变温度很低，原子活动能力很弱； 虽完成了由?铁到α铁的晶格转变； 但碳原子无法从面心立方晶格中扩散出来，仍留在α铁内； 形成了碳在α铁中的过饱和固溶体——马氏体 。 α铁的溶碳能力很低(室温0.008％)， 而马氏体中却保留了原来奥氏体中的含碳量， 因而导致α铁晶格的严重畸变， 所以马氏体具有很高的硬度，但塑性与韧性很低。 6.5.3 钢的普通热处理工艺 一、退火 二、正火 三、淬火 四、回火 一、退火 退火和正火的加热温度范围 (1)完全退火(又称重结晶退火或软化退火) (2)等温退火 加热到Ac3以上20～30℃，保温一定时间后，随炉缓慢冷却。 降低硬度，改善加工性能。主要用于亚共析钢。 加热到Ac3（或Ac1）以上温度，保温一定时间后，较快冷却到珠光体转变的某温度，保持等温，使A转变为P，然后缓慢冷却。等温退火目的与完全退火相同，转变较容易控制。 退火和正火的加热温度范围 (3)球化退火 (4)去应力退火(又称低温退火) (5)扩散退火 加热到Ac1以上20～30℃，保温足够时间，使网状二次渗碳体（高硬度）球化（低硬度），再炉冷至600℃左右出炉，适用于共析钢和过共析钢。 缓慢加热到500~650℃，保温一定时间后缓慢冷却。消除残余应力50％-80％，组织不变化。 二、正火 将亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃，将过共析钢加热到Acm以上30~50℃，保温后从炉中取出在空气中冷却的热处理工艺。 退火和正火的加热温度范围 对亚共析钢，主要是细化晶粒、提高其机械性能。 对过共析钢，正火冷却速度快，使钢中渗碳体沿晶界析出不能成网状，有利于进一步的球化退火。 正火的目的： 三、淬火 将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1（过共析钢)以上30～50℃，保温后快速冷却的操作叫做淬火。 碳钢的淬火加热温度范围 淬火的目的： 获得马氏体，以提高钢的强度、硬度和耐磨性。 若淬火温度在Acm以上，由于温度过高，不但获得粗大的马氏体组织，同时还会引起钢件的严重变形，甚至开裂。 冷却介质：油、水、盐水等。 四、回火 将淬火后的钢重新加热到低于Ac1温度以下，保温后冷却的热处理工艺称为回火。 回火目的：降低淬火钢的脆性，消除或减小内应力，获得所要求的机械性能。 ?(1)低温回火： 加热温度为150～250℃，得到回火马氏体。如各种工模具、轴承等就采用淬火后低温回火。 ??(2)中温回火： 加热温度为350～500℃，得到回火屈氏体，用于各种弹簧、锻模和轴套等零件的处理。 ?(3)高