钢的热处理探析.ppt

第三章 钢的热处理;内容;概述;热处理方法;实际生产中加热和冷却需要有一定的过冷或过热。 加热时： Ac1、 Ac3、 Accm 冷却时： Ar1、 Ar3、 Arcm;加热时奥氏体形成;影响奥氏体化因素;室温时钢的机械性能，与加热、保温获得的奥氏体晶粒大小有关，决定于奥氏体经冷却后所获得组织。 奥氏体的组织转变与冷却方式、冷却速度有直接关系。 钢的热处理工艺有两种冷却方式：;1、 等温转变曲线及产物 ;共析钢奥氏体等温转变曲线建立 又称C曲线,将共析钢加热到A1温度以上，以不同过冷度测出过冷奥氏体在恒温下开始转变和转变终了时，画在时间---温度坐标中去，可得C曲线。 珠光体型转变;片状珠光体形核与长大过程示意图; 根据片层间距的大小，可将片状珠光体细分为以下三类： (1) 珠光体：在A1~650℃范围内形成，层片较粗，片层间距平均大于0.3μm，在放大400倍以上的光学显微镜下便可分辨出层片，硬度10～20HRC； (2) 索氏体：在650~600℃范围内形成，层片比较细，片层间距平均为0.1~0.3μm，在大于1000倍的光学显微镜下可分辨出层片，硬度22～25HRC； (3) 屈氏体：在600~550℃范围内形成，层片很细，片层间距平均小于0.1μm，只有在电子显微镜下才能分辨开层片，硬度36～42HRC。;贝氏体型转变 1. 贝氏体的组织形态 上贝氏体 在贝氏体转变温度范围内，在接近珠光体转变温度的较高温度区域内形成的贝氏体是上贝氏体，共析碳钢在550～350℃之间，过冷奥氏体转变为上贝氏体。上贝氏体是一种两相组织，由铁素体和渗碳体组成。 上贝氏体的典型组织形态从整体看呈羽毛状，典型的上贝氏体电子显微镜的金相组织由板条状贝氏体铁素体(Ba-Fe)和分布其间的断续的渗碳体 (Fe3C)组成。 ;下贝氏体 在贝氏体转变温度范围内，在靠近马氏体转变温度的较低温度区域内形成的贝氏体是下贝氏体，共析钢在350℃～Ms之间，过冷奥氏体转变为下贝氏体。 下贝氏体也是一种两相组织，由含碳量过饱和的铁素体和亚稳定的ε碳化物组成。 下贝氏体的典型组织形态为：在三维空间呈双凸透镜片状；在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状。;粒状贝氏体 粒状贝氏体是低碳或中碳合金钢以一定速度连续冷却后所获得的组织，其形成温度稍高于上贝氏体的形成温度，接近于奥氏体转变为贝氏体的最高温度Bs。 粒状贝氏体的组织特征为：块状(等轴状)的铁素体中分布着一些岛状的富碳奥氏体区。 岛状富碳奥氏体区在继续冷却过程中，随冷却条件和过冷奥氏体稳定性的不同，可能产生以下三种情况：(1) 部分或全部分解为铁素体和碳化物；(2) 部分转变为马氏体，这种马氏体和残余奥氏体组成的岛状组织，称为M-A组织；(3) 全部保留至室温。;2.性能特征 上贝氏体的形成温度高，其板条束中铁素体和渗碳体的分布具有明显的方向性，且铁素体和渗碳体的尺寸均较大，因此强度较低。这种组织对裂纹扩展的抗力很小，铁素体板条可作为裂纹扩展的通道，其塑性、韧性低于屈氏体。 下贝氏体的形成温度低，贝氏体中铁素体片较细，且是位错亚结构，碳化物的弥散度也大，与上贝氏体相比，不但强度高，而且韧性好。; (a) (b);4.贝氏体转变的基本特征 形成贝氏体的温度有一个上限，即Bs点。 贝氏体转变也是一个形核与长大的过程，一般以铁素体为领先相。 贝氏体形成时，铁与合金元素原子不扩散，奥氏体以切变共格的方式转变为铁素体，故贝氏体形成时会产生表面浮凸现象。但是，贝氏体形成时，碳原子是可以扩散的。;无论是上贝氏体还是下贝氏体，其中的铁素体与母相奥氏体之间的晶体学位向关系均遵循K-S关系。上贝氏体中铁素体的惯习面为{111}γ；下贝氏体中铁素体的惯习面为{225}γ。 贝氏体转变的速度比马氏体慢得多。 对于碳钢，只要等温温度降低到某一温度，奥氏体就可以全部转变为贝氏体；但对于许多合金钢，即使等温温度降低到很低的温度，奥氏体也不能完全转变，仍有部分奥氏体残留下来。 贝氏体转变可能与珠光体转变或马氏体转变重叠。;马氏体型转变 1895年法国人奥斯蒙（F.Osmond）为纪念德国冶金学家马滕斯（A.Martens）,把这种组织命名为马氏体(Martensite)。 1. 马氏体的组织形态 钢中马氏体的形态主要有两种，即板条状马氏体和针片状马氏体。马氏体的形态主要取决于马氏体的含碳量，含碳量低于0.20％时，马氏体几乎完全为板条状；含碳量高于1.0％时，马氏体基本为针片状。 ; 针片状马氏体的立体形态呈凸透镜状，显微组织常呈片状或