钢的热处理-金属工艺学讲义.ppt

钢的热处理;热处理的定义:将金属或合金在固态下经过加热、保温和冷却等三个工艺，以改变钢的内部组织结构，从而改善钢的性能的一种热加工工艺。 ;热处理的主要目的:改变钢的性能。;箱式电阻炉;台车式电阻炉;连续式热处理炉; 钢的临界点：; 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以共析钢的奥氏体形成过程为例。 ;奥氏体形核条件 成分起伏 结构起伏 能量起伏 ?G?0; ⑴奥氏体形核与晶核长大 奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体的界面上形成。 奥氏体晶核形成以后，依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。 ⑵ 残留渗碳体的溶解 铁素体全部消失以后，仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。 ⑶ 奥氏体均匀化 渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体。 亚共析钢的加热过程： 过共析钢的加热过程： ; 奥氏体晶粒度的概念 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。 钢进行加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时，在一般情况下，奥氏体晶粒是比较细小而均匀的，此时的晶粒大小称为奥氏体的起始晶粒度。 在某一具体的加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小称为实际晶粒度。 用以表明奥氏体晶粒长大倾向的晶粒度称为本质晶粒度。 通常采用标准试验方法，即将钢加热到930±10℃，保温3～8h后测定奥氏体晶粒大小，如晶粒大小级别在1～4级，称为本质粗晶粒钢；如晶粒大小在5～8级，则称为本质细晶粒钢。 ;晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×);晶粒度的控制 Al脱氧(本质细) Si/Mn脱氧(本质粗);3.影响奥氏体晶粒长大的因素;影响奥氏体晶粒长大的因素;影响奥氏体晶粒长大的因素; 热 加;1、过冷奥氏体的等温转变;稳定的奥氏体区;珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）);2）在650～600℃形成片间距较小的珠光体(0.2~0.4?m)，在光学显微镜800~1500×能分辨出其为铁素体薄层和碳化物（渗碳体）薄层交替重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体，用字母S表示（以英国冶金学家H?C?Sorby的名字命名）。;3）在600～550℃形成片层间距极小的珠光体(? 0.2?m) ，在光学显微镜下高倍放大已无法分辨出其内部构造，在电子显微镜下可观测到很薄的铁素体层和碳化物（渗碳体）层交替重叠的复相组织，称为极细珠光体或托氏体，用字母T表示（以法国金相学家L?Troost的名字命名）。;珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）);珠光体的物理本质 传统定义：珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物 问题： 由铁素体+渗碳体构成的组织不全是珠光体，如碳素钢中的上贝氏体。 不是简单的机械混合物，铁素体和碳化物是有机的结合和有序配合，两相成比例。 珠光体中的铁素体和碳化物是从奥氏体中共析共生出来的，而且两相以界面相结合，各相之间具有一定位向关系。 奥氏体、铁素体和渗碳体之间的取向关系的测定已经历数十年。;贝氏体转变：半扩散相变（C）550℃～Ms, A→B);贝氏体转变：半扩散相变（C）550℃～Ms, A→B);下贝氏体：过饱和针状F＋弥散?-Fe2.4C，强度较高，韧性较好，综合性能好;马氏体转变：非扩散相变，Ms以下, A→M;低碳(0.25%)马氏体：板条状__高的强韧性;高碳(1.0%)马氏体：片状__硬而脆;非扩散型相变，是C在α-Fe中的过饱和固溶体; 残余奥氏体(AR)的影响 少量的残留奥氏体与马氏体共存时，对钢的性能有一定影响。 不利影响 降低工件的淬火硬度、耐磨性及工具钢的疲劳强度，降低硬磁钢的磁感应强度，易产生磨削裂纹。残留奥氏体不稳定，容易产生时效变形甚至开裂。 有益的作用 残留奥氏体具有缓和应力集中、提高钢的韧性和降低脆性转变温度及减振作用。在交变压应力作用下可提高轴承钢的疲劳强度。当其含量达10～25％时可防止齿轮的齿面发生点蚀。 近年来又常利用残留奥氏体的存在，采用新工艺，发展优良的低温用钢和高韧性钢。;2. 过冷奥氏体连续冷却转变图 过冷奥氏体连续冷却转变图又称 CCT(Continuous-Cooling-Transformation diagram)曲线，是通过测定不同冷速下过冷奥氏体 的转变量获得的。; 只有P、M转变 vk为临界冷却速度;§2 钢在加热和冷却时的转变;三、钢的整体热处理工艺