机械工程5-1范例.ppt

热处理——把固态金属材料加热到预定温度，保温一段时间后，以一定的速度冷却，从而改变材料的组织结构和性能的热加工工艺。 一、共析钢的奥氏体（A）形成过程 A形成包括四个阶段： 二、亚（过）共析钢奥氏体（A）形成 三、 影响奥氏体形成的因素 2. 合金元素： 四、奥氏体的晶粒度及其影响因素 钢的本质晶粒度示意图 （二）??影响奥氏体晶粒度的因素 （二）TTT图形分析 * §5-0前言 成分 相 组织 平衡结晶 相图 力学性能 材料 冷热加工工艺 第五章 钢的热处理 温度 Fe Fe3C G S E §5-0前言 三种临界温度 实际冷却时转变温度： Ar1、Ar3、Arcm Ar3 Ar1 Arcm 平衡转变温度： A1、 A3、Acm A3 A1 Acm 实际加热时转变温度： Ac1、 Ac3、Accm Ac3 Accm Ac1 §5-0前言 热处理 表面热处理 表面淬火 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火 普通热处理? 退火 淬火 正火 回火 化学热处理 渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属 §5-0 前言 加热 保温 冷却 时间/h 温度/℃ 临界温度 钢的热处理工艺曲线 §5-1钢在加热时的转变 P（α＋ Fe3C） Wc%: 0.02 6.69 0.77 晶格：b.c.c 复杂晶格 f.c.c As（ ?） Ac1 Wc（％） s p A1 Ac1 A（?） （ α ＋ Fe3C） P 0.77 Fe §5-1钢在加热时的转变 A形核 A晶核 长大? 剩余 Fe3C溶解 ?? A 均匀化 未溶Fe3C 未溶Fe3C §5-1钢在加热时的转变 包括两个过程： （1） P （ ? ＋Fe3C） As （ ? ） （2）先共析相?（Fe3C） ? §5-1钢在加热时的转变 若亚共析钢加热到Ac1～Ac3之间（两相区），获得A＋F组织； 过共析钢加热到Ac1～Accm之间（两相区），获得A＋Fe3C组织，此时称为不完全奥氏体化加热。 将亚共析钢和过共析钢分别加热到Ac3或 Accm以上完全转变为A（单相区），此时称为完全奥氏体化加热。 §5-1钢在加热时的转变 （一） 奥氏体化条件的影响 加热温度越高 奥氏体形成速度加快，转变所需要的时间也越短 A A A A A A A A A A A A 时间 温度 T1 T2 τ3 τ2 τ1 τ4 §5-1钢在加热时的转变 （二） 加热速度的影响 加热速度越快 d c b a Td Tc Tb Ta 奥氏体 珠光体 Ⅱ Ⅰ A1 时间 温度 Ac1 v1 v2 ?c ?d ?a ?b 奥氏体形成速度加快，转变所需要的时间也越短 §5-1钢在加热时的转变 （三）钢的原始组织的影响 Fe3 C片间距↓ → 界面多，形核多 → 转变快 片层状珠光体比粒状珠光体更易于形成A Fe3C的形状和大小影响 A的形成。 （四） 化学成分的影响 1. 碳：亚共析钢随含碳量升高→奥氏体的形成速度 加快 （2）影响碳在奥氏体中的扩散速度。除Co、Ni外， 均减慢奥氏体形成速度 （1）改变钢的临界点温度。如 Ni、Mn降低 §5-1钢在加热时的转变 （一）奥氏体晶粒度概念 式中n----放大100倍时，每平方英寸 (6.45cm2)面积内观察到的平均晶粒数。 N-----晶粒度级别 §5-1钢在加热时的转变 通常1—4级为粗晶粒，5－8级为细晶粒，8级以外的晶粒称为超细晶粒。 标准晶粒度等级图 §5-1钢在加热时的转变 1. 起始晶粒度 ——刚完成P→A转变的A晶粒大小。 2. 实际晶粒度 ——在某一具体加热条件下得到的 奥氏体晶粒大小。 3. 本质晶粒度 ——反映了奥氏体晶粒长大的倾向性。 本质细晶粒钢：随加热温度升高晶粒不易长大。如用A1脱氧的钢 根据本质晶粒度的大小分为两种钢： 本质粗晶粒钢：随加热温度升高晶粒容易长大。 如用Si或Mn脱氧的钢 §5-1钢在加热时的转变 温度 晶粒尺寸 Ac1 1 2 本质细晶粒钢 本质粗晶粒钢 930℃ §5-1钢在加热时的转变 1. 加热温度与保温时间 加热温度↑或保温时间↑ →A实际晶粒就越大 时间 晶粒面积/ μm2 加热温度和保温时间对奥氏体晶粒大小的影响 §5-1钢在加热时的转变 3. 钢的含碳量 含碳量?↑，亚共析钢易长大，过共析钢不易长大（有未溶Fe3C），共析钢最易长大。 2. 加热速度 在保证奥氏体成分均匀化的前提下，快速加热、短时保温能够获得细小的奥氏体晶粒。如感应加热淬火