金属工艺学课件3课件.ppt

第一章 钢的热处理 学习目标 重点难点 掌握金属材料与热处理的原理和主要内容； 主要内容 第一节 钢的热处理及基本原理 2.1.1 钢在加热时的组织转变 （一）奥氏体的形成 （三）奥氏体晶粒长大及其控制 （二）影响奥氏体转变的因素 基本概念： 大多数机械零件的热处理都是需要加热到相变点以上温度，使其全部或部分得到均匀的奥氏体组织，以便采用适当的冷却方式，获的需要的组织结构。 金属材料在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为临界点（或相变点）。如图所示： （1）钢铁材料的理论临界点是A1、A3、Acm； （2）钢铁材料实际加热时的临界点标注是Ac1、Ac3、Accm； （3）钢铁材料实际冷却时的临界点标注是Ar1、Ar3、Arcm . （一）奥氏体的形成 钢的奥氏体化：钢从室温缓慢加热，最后转变为奥氏体的过程，称为钢的奥氏体化。 现已共析钢为例，将钢加热前原始组织为珠光体转变为奥氏体的全过程用以下四个步骤来描述。如图所示 ： ①奥氏体晶核的形成； ②奥氏体晶核的长大； ③残余渗碳体的溶解； ④奥氏体成分的均匀化。 （二）影响奥氏体转变的因素 1．加热温度和加热速度的影响； 2．化学成分的影响； 3．原始组织的影响。 （三）奥氏体晶粒长大及其控制 1．作用：控制奥氏体晶粒大小，是改善钢的组织和提高钢的性能的重要途径。 2．奥氏体晶粒大小： 实际晶粒度：在实际的加热调价下获得的奥氏体晶粒大小称为“实际晶粒度”。 通常实际晶粒度都大于其实晶粒度。GB6394-86≤金属平均晶粒度测定方法≥规定，晶粒度分为00、0、1、…10级，共12级；级数高，晶粒细小，10级为最细晶粒。 3．奥氏体晶粒大小的控制： （1）合理选择加热温度和保温时间； （2）加入合金元素：例如：铬、钨、钼、钛等与碳结合力强的合金元素； （3）合理选择原始组织。 2.1.2 钢在冷却时的组织变化 （一）过冷奥氏体的等温转变 （二）过冷奥氏体的连续冷却转变 （三）马氏体转变 （一）过冷奥氏体的等温转变 1．奥氏体等温转变图（C曲线） 奥氏体等温转变图是表示过冷奥氏体在不同过冷度下的等温过程中，转变温度、转变时间与转变产物及产物量（转变开始及终了）的关系曲线图，又称为C曲线图。 （1）A1线表示奥氏体与珠光体的平衡温度：左边的一条C曲线为转变开始线；右边一条C曲线为转变终了线； （2）Ms线表示奥氏体向马氏体转变的开始线。在A1线上部为奥氏体稳定区；转变开始想左边是过冷奥氏体区；转变开始想和转变终了线之间为奥氏体和转变产物的混合区；转变终了线右边为转变产物区。转变开始线与纵坐标之间的距离，表示过冷奥氏体转变所需的孕育期； （3）“鼻尖”：550℃左右，曲线上出现一个拐点,俗称C曲线的“鼻尖”此处的孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定，转变速度也最快，这是因为过冷奥氏体的转变也遵循结晶的基本规律； 2．过冷奥氏体等温转变产物的组织形态及性能 从C曲线图可知，随着过冷奥氏体等温转变温度的不同，等温转变分为高温等温转变和中温等温转变： （1）高温等温转变（珠光体转变）。高温等温转变温度范围在A1～550℃之间，由于转变温度较高，远在具有较强的扩散能力，其转变为扩散型转变，转变产物为铁素体薄层与渗碳体薄层交替重叠的层状组织，通常把这些层近距不同的珠光体组织分别称为珠光体（P）、索氏体（S）和托氏体（T）。 珠光体层间距离越小，相界面越多，塑性变形抗力越大，强度硬度越高，同时塑性、韧性也有所提高。 （2）中等温转变（贝氏体转变）中等温转变的温度范围在550℃～Ms之间。由于等温温度不同，贝氏体的形态也不同，分别称为上贝氏体和下贝氏体。 上贝氏体形成温度范围在550℃～330℃之间，原子扩散能力弱，渗碳体微粒已很难集聚长大成片状，其典型形态称羽毛状，塑性和韧性较差。下贝氏体形成温度在550℃～Ms之间，原子扩散更困难，其典型形态为黑色针状，强度较高，塑性、韧性也较好，既具有较好的综合能力。 3．亚共析钢、过共析钢的等温转变图 亚共析钢、过共析钢的经奥氏体转变后，缓慢冷却时，首先有铁素体或渗碳体从奥氏体中析出，说明亚共析钢和过共析钢的过冷奥氏体的稳定性比共析钢差。 4．影响过冷奥氏体等温转变的因素 （1）碳的质量分数的影响 （2）合金元素的影响 （二）过冷奥氏体的连续冷却转变 过冷奥氏体的连续冷却转变图：表示钢奥氏体化后，在不同冷却速度的连续