工程材料及成型技术 4-钢的热处理b解析.ppt

过冷奥氏体在 A1到 550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体.珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。 * 过冷奥氏体在550℃- 230℃ (Ms)间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表示。 根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下). 上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。 * 当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上 。 当转变温度较低（350- 230℃) 时，铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成针状，由于碳原子扩散能力低,其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一定晶面上以断续碳化物小片的形式析出。 贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散，晶格类型改变是通过切变实现的。 * 马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 * * * 但目前还没有找到理想的淬火介质。 理想的淬火冷却方法是： 650℃以上，慢，减小热应力 650-400℃，快，避免C曲线 400 ℃以下，慢，减轻相变应力 * 淬透性是钢的主要热处理性能。 是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。 它只用于不同材料之间的比较，是通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来确定的 * 未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即进行回火。 淬火M和A’都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的倾向。回火可使M与A’转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。 对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用 * 随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。 ?100℃回火时，钢的组织无变化 200-300℃时, 由于马氏体分解，奥氏体所受的压力下降, Ms 上升，A’ 分解 250-400℃）?-碳化物溶解于F中，并从铁素体中析出Fe3C 为?- 碳化物和过饱和铁素体，即M回。 在光镜下M回为黑色，A’为白色。? 0.2%C 时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。 * 400℃以上, Fe3C开始聚集长大。 450℃ 以上铁素体发生多边形化，由针片状变为多边形. 这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织称回火索氏体，用S回表示。 * 200℃以下，由于马氏体中碳化物的弥散析出，钢的硬度并不下降，高碳钢硬度甚至略有提高。 200-300℃，由于高碳钢中A’转变为M回, 硬度再次升高。 大于300℃,由于Fe3C粗化，马氏体转变为铁素体,硬度直线下降。 * 淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高。 在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称回火脆性。 * ② 中频感应加热 频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm。 各种感应器 中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴 * 4.7 表面淬火 ③ 工频感应加热频率为50Hz，淬硬层深度10-15 mm 各种感应器 感应穿透加热 * 4.7 表面淬火 ⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。 ⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。 火焰加热表面淬火示意图 激光表面热处理 火焰加热表面淬火 * 4.7 表面淬火 化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使 介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺。 * 4.8 钢的化学热处理 与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。 化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。 可控气氛渗碳炉 渗碳回火炉 * 4.8 钢的化学热处理 1.介质(渗剂)的分解: 分解的同时释放出活性原子。 如：渗碳 CH4→2H2+[C] 氮化 2NH3→3H2+2[N] 2.工件表面的吸收: 活性原子向固溶体溶解或与钢中某些元素形成化合物。 3.原子向内部扩散。 氮化扩散层 * 4.8.1 化学热处理的基本过程 渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。 1.渗碳目的 提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。 2.渗碳用钢 为含0.1-0.25%C的低碳钢碳高则