06《工程材料》第六章钢的热处理01.ppt

第六章 钢的热处理 第一节?? 概述 钢在冶炼、铸造、锻轧后获得了一定形状和性能，有些可以直接作为零件使用，但更多的零件或工具不能直接使用，没有达到零件所需的性能（加工、使用）要求。 热处理是进一步提高钢件性能非常有效的方法。 第一节?? 概述 一、概念与意义 钢的热处理：将钢通过加热、保温、冷却过程来获得所需组织结构与性能的工艺方法。 意义：热处理是零件和工具制造过程重要的加工手段(零件设计＝形状＋选材＋热处理)。 热处理改变了钢的两大性能：加工性能　使用性能。 目前汽车80％、机床70％、轴承及模具几乎100％的零部件要热处理。 二、热处理工艺的基本过程与分类 1、热处理工艺一般由加热，保温，冷却三个过程组成。 2、热处理工艺分类： ① 整体热处理：退火、正火、淬火、回火、调质（淬火＋回火）、稳定化处理、固溶（水韧）处理等。 三、钢的相变 钢在加热或冷却经过平衡临界点A1、A3、Acm时会发生相结构的转变。 热力学条件：过冷度（过热度）。 钢在冷却时，转变是在A1，A3，Acm线以下的地方进行。冷速越大，相变点偏离越大。 当钢在加热时，转变是在A1，A3，Acm线以上的地方进行。。 第二节 钢在加热时的组织转变 加热是热处理的第一个过程。 由常温相（F、Fe3C）加热 → A相（称奥氏体化） 一、?? 共析钢的奥氏体化 （一）基本过程 共析钢在A1点以下为P（F与Fe3C组成的混合物）。 加热到A1线以上： F（体心立方，0.0218%C） → A （面心立方） ； 渗碳体（复杂晶格，6.69%C）溶入A，扩散至均匀分布（0.77%C）。 A化过程四个阶段： ① A形核 ②A晶核长大 ③残余Fe3C溶解 ④ A均匀化 （二）P（珠光体）向奥氏体转变的影响因素 （ 1）加热温度影响 P A，需 “孕育期” ； 加热温度↑，原子扩散能力↑，孕育期↓, A化速度↑。 （3）原始组织影响 P的层片状越细， 相界面积越大， “A化”晶核↑，碳原子 扩散距离短，A化↑。 （4）加热速度影响 加热速度↑，A转变温度↑，孕育期短，A化速度↑。 二、奥氏体晶粒大小及控制 （一） 奥氏体晶粒度 晶体内的晶粒大小用晶粒度级别来表达。通过对钢的金相组织观察，将其图像放大100倍时制定的标准。 1－4级晶粒度为本质粗晶粒钢； 5－8级晶粒度为本质细晶粒钢。 （二）奥氏体晶粒的长大 本质粗晶钢：A晶粒随温度的升高而且迅速长大。 （Mn、P促进长大） 本质细晶钢：A晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大。 细化晶粒：碳化物 形成元素 Cr、Mo、W、 V、Ti、Nb等，Al生成AlN。 第三节 钢的冷却组织转变 钢的冷却方式有两种： 1.等温冷却 A化后的钢，快速冷却到A1以下某一温度进行等温，发生转变后再冷却到室温。 2.连续冷却 A化后的钢，以不同的冷却速度（空冷，炉冷，油冷，水冷等）连续冷却到室温。 一、过冷奥氏体(A)的等温转变 A化钢快冷到A1以下时处于不稳定状态，但要经过“孕育期”后才开始转变。 （一）过冷A等温转变曲线（C曲线） 共析钢的等温冷却： 不同的等温温度获得不同的组织形态，其力学性能也差异较大。 将不同等温温度的转变开始时间和完了时间绘制出一幅等温转变图，称C曲线或TTT图。 共析钢的过冷A在三个不同温度区间，发生三种不同的组织转变： 高温转变：珠光体转变， P表示。Ar1～550℃ 中温转变：贝氏体转变， B表示。550℃～Ms 低温转变：马氏体转变， M表示。连续Ms～Mf 1、珠光体转变 1）等温转变 温度：Ar1－550℃， 产物：P A→ P (F+Fe3C) 转变伴随两个过程： ①铁、碳原子的扩散；②晶格重构（面心A转变为体心F和复杂立方Fe3C） 在P转变区，随过冷度增大，P的片间距变小。 ①过冷度较小时，获得普通P组织（P）； ②过冷度较大时，获得细P组织， 称索氏体（S）； ③过冷度更大时，获得超细P组织， 称屈氏体（T）。 P性能：取决于片层间距离，片层间距离越小↓，强度↑、硬度↑ 、塑性变形能力↑ 。 2）珠光体的连续转变 转变产物是珠光体（P） A→ P （ F+Fe3C ） 转变过程： ①铁、碳原子的扩散； ②晶格重构（面心A转变为体心F和复杂立方Fe3C）。 与等温转变不同点： 孕育区后移； 获得片层间距离大小不一的P组织。 2、贝氏体（B）型转变 1）B等温转变 温度区间：5