材料热处理 第六章 钢的热处理.ppt

第六章 钢的热处理 改善钢的性能的途径有两种：合金化法和热处理； 热处理：将钢在固态下加热到预定温度，并在该温度下保持一定时间，然后以一定的速度冷却下来的一种热加工工艺。 热处理的目的： 热处理的分类：根据加热和冷却方法不同，可分为：普通热处理和表面热处理； 普通热处理又分为：退火、正火、淬火、回火； 表面热处理分为：表面淬火和化学热处理； 第一节 钢在加热时的转变 1、奥氏体的形成： 奥氏体化：将钢加热到相变温度以上，使常温组织转变为高温组织奥氏体，这种转变叫做奥氏体化。 如图书P61图6-1所示； 1.1共析钢中奥氏体的形成： 1.2 亚共析钢中奥氏体的形成: 室温组织:F先+P； 当加热到Ac1以上时，P→A，若进一步提高温度，则F先→A，温度超过Ac3时，过剩的F完全消失，全部组织为A；如图所示； 1.3 过共析钢中奥氏体的形成： 室温组织：P+Fe3CⅡ； 当加热到Ac1以上时，P→A，若进一步提高温度，则Fe3CⅡ 溶解，温度超过Accm时，过剩的Fe3CⅡ完全溶解，全部组织为A；如图所示； 2、奥氏体晶粒长大及其影响因素： 2.1奥氏体晶粒度的概念：奥氏体的晶粒度可分为：起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度； 起始晶粒度：珠光体刚刚全部转变为奥氏体时奥氏体的晶粒度； 实际晶粒度：钢在具体的热处理或热加工条件下实际获得的奥氏体晶粒的大小；一般情况下，它大于起始晶粒度； 本质晶粒度：表征钢在一定条件下奥氏体长大的倾向性； 晶粒长大倾向大的晶粒为本质粗晶粒； 晶粒长大倾向小的晶粒为本质细晶粒； 注意： 对同一种钢而言：加热获得晶粒细小的奥氏体，冷却后的组织也细小，其力学性能较好；反之，加热时奥氏体晶粒粗大，冷却后获得的组织也粗大，力学性能不好； 过热：加热时，奥氏体晶粒超过规定尺寸，这种热缺陷叫做过热； 钢在加热时常见的热缺陷：过热、氧化、脱碳； 第二节 过冷奥氏体转变产物的组织形态与性能 冷却的目的： 过冷奥氏体：在高温形成奥氏体冷到A1线以下若还没有转变，将这种在临界点以下尚未转变的奥氏体叫做过冷奥氏体。在不同的过冷度下，过冷奥氏体可以转变为不同的组织。 1.1珠光体的形态：过冷度不同，形态也不同； 当等温温度在A1~650℃时，形成的珠光体组织较粗，其片间距为0.6~1.0μm，叫做珠光体，用P表示；（用500倍光学显微镜可观察） 当等温温度在650℃~600℃时，形成层片较细的珠光体组织，其片间距为0.25~0.3μm，叫做索氏体，用S表示；（800～1000倍光学显微镜才可分辨） 当等温温度在600~550时，形成极细的珠光体，起片间距为0.1~0.15μm，叫做屈氏体，用T表示；（用电子显微镜观察） P、S、T都为F和Fe3C的机械混合物，只不过是片层的粗细不同，如图所示； 1.2 珠光体的性能： 珠光体的机械性能与其粗细程度有很大的关系： 例如：以硬度为例：P的硬度5～22HRC; S的硬度22~36HRC；T的硬度36~42HRC. 2、马氏体转变： 当冷却速度很大时，过冷奥氏体冷到230℃以下，将发生马氏体转变，形成马氏体，用M表示； 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体，具有体心正方晶格，如图6-14所示。 由于马氏体转变发生在比较低的温度区内，而且是在连续冷却过程中高速进行的，所以，铁原子和碳原子都不能进行扩散,因而不发生成分的变化,转变前的奥氏体的成分与转变后马氏体具有相同的含碳量；并且产生浮凸现象，所以马氏体转变是以切变方式进行的。 2.1马氏体转变的温度：在一个温度范围内进行； Ms点：A开始发生M转变的温度叫做Ms点。 Mf点：马氏体转变终了温度； 注意： 1.马氏体转变终了后，并不能获得100％的马氏体，总有部分奥氏体保留下来，这部分奥氏体叫做残余奥氏体，用A’表示； 2.残余奥氏体的多少与Ms点、Mf点的高低有关，它们主要取决于奥氏体的成分； 2.1 马氏体的形态:取决于含碳量； 含碳量低于0.25%的马氏体为板条马氏体,如图6-21所示,其立体形态为细长的板条状,显微组织为一束束细条状组织,每束条与条之间以小角度晶界分开,束与束之间有较大的位向差.板条马氏体的亚结构主要是高密度的位错,所以又叫位错马氏体. 含碳量在0.6％以下基本上是板条马氏体； 含碳量大于1.0%的马氏体为针状马氏体，如图6-22所示，其立体形态为双凸透镜形，截面形状为针状，亚结构为孪晶，所以又叫孪晶马氏体。 含碳量在0. 6~1.0%为混合马氏体。 2.2 马氏体的性能： 马氏体的机械性能显著的特点是：高强度和高硬度；马氏体的硬度与其含碳量有关，如图6-23所示；随着含碳量的增加，硬度也增高，尤其在含碳量较低的情况下，硬度增高的很明显，到含碳量大于0.6%时，硬度增加趋