第5章钢的热处理案例.ppt

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第五章 钢的热处理 学习要求 1.了解钢热处理的定义、分类及在生产中的作用; 2.了解钢热处理的原理,明确钢热处理后的组织与平衡组织的区别; 3.了解各种热处理工艺在生产中的应用,为零件热处理工艺建立感性经验,做到触类旁通。 §1 概述 热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 §2 钢在加热时的组织转变 对于加热:非平衡条件下的相变 温度高于平衡条件下的相变温度; 对于冷却:非平衡条件下的相变 温度低于平衡条件下的相变温度。 加热与冷却速度越大, 温度提高与下降的幅度就越大。 临界温度:A1、A3、Acm是钢在极缓慢加热和极缓慢冷却 时组织转变温度。 在实际操作中,加热时要高于、冷却时要低于状态图上所指出的临界温度,为便于区别: 通常:把加热时的各临界温度用Ac1、Ac3、Accm表示; 冷却时各临界温度有Ar1、Ar3、Arcm 二、奥氏体的形成过程 1、A形核 2、A长大 3、残余FeC3的溶解 4、A均匀化 思考:共析钢加热时 P中的铁素体总是先比渗碳体转变的原因? F与A是同素异构体, 无需成分变化就可直接转变; 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的转变,然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变过程同共析钢相同,也是经过前面的四个阶段。 三、影响奥氏体形成速度的因素 加热速度越快,奥氏体化温度越高,原子扩散速度也加快,提高形核与长大的速度,从而加快奥氏体的形成。 四. 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响 A晶粒大小对钢冷却转变及转变产物的组织及性能有重要影响。晶粒细小的钢强度塑性好,尤其冲击韧性比粗大晶粒高。 不能认为本质细晶粒钢在任何条件下都不能粗化,因为工艺实验规定的是930,如热处理温度在950~1000℃,就完全有可能得到相反的结果,这时本质细晶粒钢的实际晶粒反而比本质粗晶粒钢要大。 奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响 奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。 粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。 奥氏体晶粒大小的控制 加热温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大。 加热速度越快,过热度越大,奥氏体实际形成温度越高,可获得细小的起始晶粒。快速加热,短时保温。 钢的化学成分 §2 钢在冷却时的组织转变 过冷奥氏体:高温时所形成的奥氏体冷却到A1以下尚未发生转变的奥氏体 。 一、共析钢TTT曲线的建立 二、过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能 珠光体型转变-Fe、C的扩散性相变( Ar1~550℃ ) : P的形成伴随着两个过程: 1、Fe和C原子的扩散;2是晶格的重构 2.贝氏体型 转变-过冷度较大,C原子扩散,铁原子不扩散。半扩散相变( 550~230℃ 中温转变) ,是含C过饱和的F和碳化物的混合物。 马氏体转变-非扩散相变,Ms以下, A→M 转变特点 降温转变,在一个温度范围内连续冷却完成; 转变速度极快,即瞬间形核与长大; 无扩散转变( Fe、C原子均不扩散 ), M与原A的碳浓度相同。 转变不完全性, 多数钢的Mf在室温下,这时有部分 未转变的残余A。随着C↑Ar ↑ M的形态主要有两种: M的性能特点 1、高硬度和高强度 硬度主要取决于M的含C量,由于过饱和碳原子与M中晶体缺陷交互作用引起固溶强化。随含C量增加硬度升高。 淬火钢硬度取决于M和残A相对含量,只有残A量少时,钢的硬度才和M的硬度趋于一致。 2、塑性和韧性 取决于M的亚结构,片状 M 含C高,点阵畸变大,硬而脆,板条M含C低,高的塑性和韧性 影响C曲线形状与位置的因素 奥氏体化温度提高和保温时间延长,使奥氏体成分均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少,增加了过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移。 三.过冷奥氏体的连续冷却转变 为珠光体转变终止线 三.过冷奥氏体的连续冷却转变 同一成份的钢在冷却时,由于冷却方式的不同,奥氏体过冷到不同的温度,将转变成不同的组织,体现出不同的性能。 CCC曲线和CCT曲线的区别 连续冷却曲线靠右一些; 连续冷却的转变温度均比等温转变温度低一些,所以连续冷却到达这个温度进行转变时需要较长的孕育期,约为C曲线的1.5倍。 CCT曲线只有只有C曲线的上半部分,说明共析钢在连续冷却时只有珠光体和马氏体转变,没有贝氏体转变。 连续冷却曲线获得的组织不均匀,先转变的组织较粗,后转变的组织较细。 §3 钢的普通热处理 一般零件生产的工艺路线: 一、钢的退火 定义:将金属缓慢加热到一定温度,保温足够时间

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