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工程材料机械制造基础 -Ⅰ 第六章 钢的热处理 第六章 钢的热处理 ( Heat Treatment of Steel ) 概述 钢在加热时的组织转变 钢在冷却时的组织转变 钢的普通热处理工艺 钢的表面热处理工艺 机械制造过程中的热处理 第一节 概述 第二节 钢在加热时的组织转变 转变温度 奥氏体的形成 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响 一.转变温度( transformation temperature ) 三. 奥氏体晶粒度及对 力学性能的影响 钢的本质晶粒度示意图 二)奥氏体晶粒大小对钢的 力学性能的影响 第三节 钢在冷却时的组织转变 钢在热处理时的冷却方式 过冷奥氏体的等温冷却转变 过冷奥氏体的连续冷却转变 一.钢在热处理时的冷却方式 二.过冷奥氏体的等温冷却转变 共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图 三) 转变产物的组织与性能 珠 光 体 形 貌 像 索 氏 体 形 貌 像 屈 氏 体 形 貌 像 三) 转变产物的组织与性能 上贝氏体组织金相图 三) 转变产物的组织与性能 下贝氏体组织金相图 三) 转变产物的组织与性能 低碳板条状马氏体组织金相图 高碳针片状马氏体组织金相图 亚共析钢的TTT曲线 过共析钢的TTT曲线 马氏体的碳浓度 Wc ? 100 50 70 40 60 20 30 10 0.1 0.3 0.2 0.4 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 硬度 ( HRC ) 2000 抗拉强度σb ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 200 5)马氏体的性能: 主要取决于马氏体中的碳浓度。 * * 机电工程学院 金工学部 王志海 1.热处理的定义: 时间 温度 临界温度 热 加 保温 冷 却 2.热处理的主要目的:改变钢的性能。 3.热处理的应用范围:整个制造业。 4.热处理的分类 热处理 普 通 热处理 表 面 热处理 退火;正火; 淬火;回火; 表面淬火 化 学 热处理 感应加 热淬火 火焰加 热淬火 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗; 奥氏体的形成 F Fe3C 未溶Fe3C A 残余Fe3C A A A A 形核 A 长大 残余Fe3C溶解 A 均匀化 一)奥氏体晶粒度: 1.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏 体的晶粒大小。 2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏 体晶粒的大小。 3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930℃ 以下,随温度升高,晶粒长 大的程度。 1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力 学性能提高。 2.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。 热 加 保温 时间 温度 临界温度 连续冷却 等温冷却 一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 ) T --- time T --- temperature T --- transformation 时间(s) 300 102 103 104 10 1 0 800 -100 100 200 500 600 700 温度 (℃) 0 400 A1 二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析 稳定的奥氏体区 过冷奥氏体区 A向产 物转变开始线 A向产物 转变终止线 A + 产 物 区 产物区 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。 550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区; 230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。 时间(s) 300 102 103 104 10 1 0 800 -100 100 200 500 600 700 温度 (℃) 0 400 A1 Ms Mf 1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC;