热处理扫盲本全解.doc

第二章 钢的热处理 一、钢的热处理定义： 把钢在固态下加热到一定温度，进行必要的保温，并以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。 三、钢的热处理目的： 1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。————叫预先热处理。 2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长零件使用寿命。————叫最终热处理。 四、热处理的方法（按工艺方法不同分） 第一节 热处理基本原理 热处理之所以能够使钢的性能发生很大变化，主要是由于在加热和冷却过程中，钢的内部组织发生了变化造成的 一、钢在加热时的转变 大多数热处理工艺需要将钢加热到临界温度以上（A区域）才能进行，所以加热转变主要包括A的形成和晶粒长大两个过程。 1、奥氏体的形成 以共析钢为例（ωc=0.77%） 影响奥氏体形成的因素： 温度：温度越高，原子扩散能力越大，加速奥氏体形成。 原始组织：原始组织越细，相界面越多，提供的奥氏体晶核就愈多，碳原子的扩散距离也越短，加速奥氏体形成。 钢的成分：含碳量增加，F和Fe3C相界面越多，加速奥氏体形成。 加入合金元素后不改变A形成的基本过程，但会减缓A的形成速度 2、奥氏体晶粒的长大（粗化） 随着温度的升高，奥氏体晶粒会逐渐长大。 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。 分为十个等级。一级最粗，十级最细。 粗大的A晶粒———冷却后得到粗大的晶粒组织———力学性能和工艺性能差—合理选择加热温度和保温时间。 一、钢在冷却时的转变 室温时钢的力学性能，不仅与经过加热、保温后获得的A晶粒大小有关，而且决定于A经冷却转变后所获得的组织。而冷却方式、 冷却速度对A组织的转变有直接影响。A钢冷却至室温有两种方式： 连续冷却: 就是使奥氏体化后的钢，在温度连续下降的过程中发生组织转变。水冷、油冷、炉冷、空冷。 等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到A1以下某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织转变，然后再冷却下来。 1、过冷A的等温转变 以共析钢为例： 过冷A的等温转变曲线：由于过冷温度和等温时间不同，过冷A的等温转变过程及转变产物也不相同，表示过冷A不同的等温冷却温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线—C曲线。 （1）建立C曲线 共析钢A的等温转变曲线的建立是通过一系列不同过冷的等温冷却实验建立的。 通过实验测出：不同过冷A在恒温下开始转变和转变终了的时间，画到温度—时间坐标系中，然后把开始时间和转变终了时间分别连接起来，即得共析钢C曲线。 （2）共析钢过冷A等温转变产物组织和性能 珠光体类型（高温转变产物）： 共析钢A过冷到723℃—550℃之间A等温转变产物属于P型组织。 分类如图。 贝氏体形转变（中温转变产物 ）： A在550℃--230℃保温转变为贝氏体型转变，其组织类型为贝氏体组织。——它是由含碳过饱和的F+Ｆｅ3Ｃ两相混合物。分类如图。 马氏体型转变（低温转变产物）： 230℃—— -60℃保温转变为马氏体型转变，其组织类型为马氏体组织。分为板状和片状马氏体，图3-9。 马氏体是碳在α-Ｆｅ中的过饱和固溶体。 （3）影响过冷奥氏体等温转变的因素 碳的影响： ωc增加，亚共析钢的C曲线右移；过共析钢的C 曲线左移。 合金元素的影响：初CO外，所有合金元素如入奥氏体后会增加过冷奥氏体的稳定性， 使C曲线右移。 2、过冷A的连续冷却转变 与等温冷却曲线相比，连续冷却曲线都处于右下方，说明转变温度低，孕育期长。 共析钢连续冷却时，只有珠光体转变而无贝氏体转变。亚共析钢可以产生贝氏体组织。合金钢可以有珠光体及贝氏体转变，有珠光体无贝氏体。或有贝氏体而无珠光体转变等多种情况。 当连续冷却速度达到某一值时，冷却曲线与C曲线相切，不发生珠光体转变，而在低温区发生马氏体转变，通常称为临界冷却速度。冷速小时，得到珠光体与马氏体混合组织，更小时，得到珠光体组织。 3、过冷奥氏体转变图的应用 过冷奥氏体转变图是选择钢种及制订热处理工艺的基本依据之一。 （1）不同成分的钢具有不同的转变图，设计时可根据要求合理选择适用而廉价的材料。 （2）制定热处理工艺规程，选择冷却介质。 （3）估计零件在热处理条件下各部位可能得到的组织。 第二节 钢的整体热处理 一、钢的退火 概念：将钢加热、保温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的工艺过程。 完全退火 :普通退火、等温退火 球化退火 去应力退火 再结晶退火等 1、完全退火 工艺：加热Ac3以上30~50℃——保温——随炉冷到5