20140311金属工艺学第五章01.ppt

第五章 钢的热处理 1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺. 在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。 (二) 、奥氏体的形成过程 （三）影响奥氏体转变的因素 （三）. 奥氏体晶粒的长大及其影响因素 3、影响奥氏体晶粒长大的因素 ⑴加热温度和保温时间: 加热温度高、保温时间长, ? 晶粒粗大. ⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细. ⑶合金元素： 阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。 促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。 奥氏体晶粒大小与力学性能的关系录像 二、过冷奥氏体的等温冷却转变 共析碳钢 C曲线建立过程示意图 （2）索氏体形貌像 （3）托 氏 体 形 貌 像 珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团. 珠光体转变是扩散型转变。 珠光体转变过程分析录像 (2)马氏体的形态 马氏体的形态分板条和针状两类。 ① 板条马氏体 立体形态为细长的扁棒状 在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。 ② 针状马氏体 立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。 在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶马氏体。 ③马氏体的形态主要取决于其含碳量 C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。 C%大于1.0%C时几乎全部是针状马氏体. C%在0.2～ 1.0%之间为板条与针状的混合组织。 马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性. (4) 马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是： ①无扩散性 ③高速长大 马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。 当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹。 ④转变不完全 总结 过冷奥氏体转变产物（共析钢） 亚共析钢的TTT曲线 过共析钢的TTT曲线 3、 影响 TTT 曲线形状与位置的因素 共析碳钢 CCT 曲线建立过程示意图 一、钢的退火 1）完全退火 定义：将钢加热Ac3以上30- 50oC,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到600oC以下，出炉空冷。 组织：细小而均匀的平衡 组织（铁素体+珠光体） 目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利 于切削加工。 适用范围：亚共析钢型材。 2）球化退火 定义：将钢加热到Ac1以上20-30 oC，保温后随炉缓冷至600 oC，出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。 组织：球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒弥 散分布在铁素体基体中） 目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。 适用范围：主要用于过共析钢、合金工具钢。 3）均匀化退火（扩散退火） 定义：将钢加热到Ac3以上150-300 oC，长时间 保温后随炉缓冷。 目的：使钢中的化学成分和组织均匀化 适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、 铸件、锻坯。 4）去应力退火 定义：将钢加热到Ac1以下（一般约为500—600 oC），保温后随炉缓冷至200--300 oC出炉空冷，又称低温退火。 目的：消除铸件、锻件和焊接件 的内应力 。（没有发生组织变化） 适用范围：用于所有的钢。 5）再结晶退火---中间退火 二、钢的正火 2）对低、中碳钢（S+F ），可用正火作为预备热处理，可提高硬度和强度，改善切削加工性； 3）对高碳钢（S ），正火可抑制渗碳体网的形成，可为球化退火作准备 。 视频：正火工艺 三、钢的淬火 淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间后，快速冷却的热处理工艺。 目的：为了获得马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度、强度和耐磨性，并保持足够的韧性 (一)淬火温度 1、碳钢 ⑴ 亚共析钢 总结 2、合金钢 （二）淬火介质 （三）淬火方法 视频：等温淬火法 （四）钢的淬透性 1、淬透性的概念 2、影响淬透性的因素: 钢的临界冷却速度，Vc越低，钢的淬透性越好钢的化学成分（增加过冷奥氏体稳定性，降低Vc，钢的淬透性越好） 3、淬透性的应