第三章(2钢的热处理)案例.ppt

工程材料与机械制造基础 主讲教师-高丽;第三章 改变材料性能的主要途径; 第四节 金属的热处理 ( Heat Treatment of Metal ); 第一节 概述;2.热处理的主要目的:改变钢的性能。;4.热处理的分类; 二、碳素钢热处理的理论;临界温度与实际转变温度;钢在加热时的转变;(1) 奥氏体的形成过程;奥氏体的形成; 亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析? 或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上.;(2) 影响奥氏体转变的因素;(3) 奥氏体的晶粒度; 钢的本质晶粒度示意图;2) 影响奥氏体晶粒度的因素;Nb/%; 2、钢在冷却时的组织转变;钢在冷却时的组织转变;共析钢C曲线测定原理示意图; 过冷奥氏体的等温转变图是表示奥氏体急速冷却到临界点A1 以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线. 又称C 曲线或TTT曲线：;A1-Ms 间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。 转变终了线以右及Mf以下为转变产物区。 两线之间及Ms与Mf之间为转变区。;C 曲线的分析 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小. 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃。;转变产物的组织与性能; 珠 光 体 形 貌 像;光镜形貌; 屈 氏 体 形 貌 像;贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :; 上贝氏体组织金相图;（2）350～230℃: B下; 黑针状-脆性小，性能好; 下贝氏体组织金相图;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。 ;（三）马氏体( M-Martensite )型转变 ( 230～ 50℃ );马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.;2、马氏体的形态 马氏体的形态分板条和针状两类。 ⑴ 板条马氏体---- 低碳马氏体(＜0.2%C )；30～50HRC δ = 9～17% 立体形态为细长的扁棒状；在光镜下板条马氏体为一束束的细条组织。;每束内条与条之间尺寸大致相同并呈平行排列，一个奥氏体晶粒内可形成几个取向不同的马氏体束。 在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，?=1012/cm2，又称位错马氏体。;⑵ 针状马氏体-高碳马氏体(＞1%C ) 立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。 在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶马氏体。;针片状马氏体;马氏体的碳浓度 Wc ? 100;3、马氏体的性能 高硬度是马氏体性能的主要特点。 马氏体的硬度主要取决于其含碳量。 含碳量增加，其硬度增加。;马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用；位错强化和时效强化。 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针状马氏体亚结构为孪晶，脆性大；板条马氏体亚结构为位错，具有较好的塑性和韧性.;过冷奥氏体转变产物（共析钢） ;3）影响过冷奥氏体等温转变的因素 ⑴ 含碳量的影响： 共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。Ms 与Mf 点随含碳量增加而下降。 与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部各多一条先共析相的析出线。 ;② 合金元素的影响 除Co ，Al外, 凡溶入奥氏体的合金元素都使C 曲线右移。;推杆式电阻炉;（2）过冷奥氏体的连续冷却转变;Vk;共析碳钢 TTT 曲线与CCT曲线的比较;共析钢的CCT曲线 共析钢的CCT曲线没有贝氏体转变区，在珠光体转变区之下多了一条转变中止线。 当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转变中止，余下的奥氏体一直保持到Ms以下转变为马氏体。;稳定的奥氏体区;稳定的奥氏体区;三、钢的热处理工艺;工业上常用的钢的普通热处理工艺;一、退火;一、钢的退火;(1) 完全退火;⑵ 等温退火 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃，共析、过共析钢加热到Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢. ;