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热处理基础知识 一、热处理 钢的热处理是根据钢在固态下组织转变的规律，通过不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，达到改善钢材性能的一种热加工工艺。 二、热处理的作用 正确的热处理工艺不仅仅可以改善钢材的工艺性能和使用性能，还可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷，细化颗粒，消除偏析，降低内应力，使组织和性能更加均匀。 三、钢的临界温度 由Fe－Fe3C相图可知，共析钢在加热和冷却过程中经过PSK线（A1）时，发生珠光体（P）与奥氏体（A）碳溶于γ-Fe时形成的固溶体称奥氏体(A) 之间的转变；亚共析钢经过GS线（A3）时，发生铁素体（F）碳溶于α－Fe时形成的固溶体称铁素体(F) 与奥氏体（A)之间的相互转变；过共析钢经过ES线（Acm）时，发生渗碳体（Fe3C）与奥氏体（A）之间的相互转变。A1、A3、Acm称为碳素钢加热和冷却过程中组织转变的临界温度。 四、钢在加热时的组织转变 为了使钢在热处理后获得所需要的组织和性能，大多数热处理工艺都必须先将钢加热到临界温度以上，获得奥氏体组织，然后在以适当的方式（或速度）冷却，以获得所要的组织和性能。通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程。 五、奥氏体的形成过程 （一）共析钢的奥氏体形成过程 共析钢在室温的平衡组织是单一的珠光体，珠光体是铁素体和渗碳体的两相混合物。若共析钢的原始组织为片状的珠光体，当加热至Ac1以上温度保温，将全部转变为奥氏体。奥氏体的形成过程包括碳的扩散重新分布和铁原子扩散使铁素体向奥氏体的晶格重组。 (1)共析钢由珠光体到奥氏体的转变包括四个阶段：奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体均匀化。 （2）奥氏体晶核通常优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。这是因为在相界面上碳浓度分布不均匀，位错密度较高、原子排列不规则，处于能量较高的状态，所以容易达到奥氏体形核时所需要的密度起伏、结构起伏和能量起伏 亚（过）共析钢的奥氏体形成过程 亚（过）共析钢中，除了珠光体外，还有先共析铁素体（或渗碳体），当加热到AC1温度时，珠光体先转变为奥氏体，然后随着加热温度的升高，先共析铁素体（或渗碳体）逐渐向奥氏体转变，当温度超过AC3（或ACCM），并保温足够的时间。才能获得均匀的单相奥氏体。 六、影响奥氏体形成速度的因素 奥氏体的形成是通过形核和长大过程进行的，整个过程受原子扩散控制。因此，一切影响原子扩散、奥氏体形核与长大的因素都影响奥氏体的转变速度。外因主要有加热温度和速度。内因主要有钢的化学成分钢中碳含量、合金元素 和原始组织影响。 七、奥氏体的晶粒大小及其影响因素 （1）奥氏体晶粒度 将钢加热到相变点（亚共析钢为AC3，过共析钢为AC1或ACCM)以上某一温度并保温给定时间所得到的奥氏体晶粒大小称为奥氏体晶粒度。 奥氏体晶粒度一般分为八个标准等级，1---4级为粗晶粒，5---8为细晶粒，超过8级为超细晶粒。 根据奥氏体的形成过程和晶粒长大情况，奥氏体晶粒度可分为：起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。 影响奥氏体晶粒长大的因素 奥氏体实际晶粒的大小主要取决于升温或保温过程中奥氏体晶粒长大的倾向。奥氏体晶粒长大基本上是一个奥氏体晶界迁移的过程，其实质是原子在晶界附近的扩散过程。所以一切影响原子扩散迁移的因素都能影响奥氏体晶粒长大。 ? 加热温度和保温时间 ? 加热速度 ? 含碳量  = 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④ 合金元素 八、钢在冷却时的组织转变 过冷奥氏体等溫转变图 在临界温度A1以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。奥氏体冷至临界温度A1以下的转变称为钢额冷却转变。通过热分析、膨胀分析、磁性分析和金相分析等方法，测出在不同温度下过冷奥氏体发生相变的开始时刻和终了时刻，并把它们标在温度---时间坐标上，然后把所有转变开始和终了点分别连接起来，就可得到该钢种的过冷奥氏体等温转变图，也称TTT（或C）曲线。 上图所示的是共析钢的C曲线，A1线是奥氏体向珠光体转变的临界温度；左边一条 C形曲线为过冷奥氏体转变开始线；右边一条C形曲线为过冷奥氏体转变终了线。Ms和Mf线分别是过冷奧氏体向马氏体转变的幵始线和终了线。 等温条件下不能获得马氏体，只有在连续冷却条件下才可能获得马氏体。 A1线以上是奥氏体稳定区；A1线以下、Ms线以上、过冷奥氏体转变幵始线以左.是过冷奧氏体区：过冷奥氏体转变幵始线和终了线之间是过冷奥氏体和转变产物的共存区；过冷奥氏体转变终了线以右是转变产物区；Ms线以下是马氏体区（或者叫马氏体与残余奧氏体共存区）。 共析钢的过冷奥氏体在三个不同的温度区间.可以发生三种不同的转变：在A1点至C曲线鼻尖