[工学]第四章 钢的热处理.ppt

复习旧课：典型成分铁碳合金的结晶过程及其在室温下的组织 本节重点：1、热处理的基本概念 2、钢在加热时的组织转变 三个要素： 1. 加热到预定的温度（最高加热温度） 2. 在预定的温度下适当保温（保温时间），保温的时间与工件的尺寸和性能有关； 3. 以预定的冷却速度冷却（冷却速度）。冷却速度取决于所需的组织和性能。 热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。至于模具、滚动轴承则要100%经过热处理。 总之，重要的零件都要经过适当的热处理才能使用。 热处理与的分类 （1）按热处理在零件整个生产过程的位置和作用不同，可将热处理工艺分为预备热处理和最终热处理。 ① 预备热处理：为随后的加工和进一步热处理做准备。 ② 最终热处理：赋予工件所需使用性能的热处理。 亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析? 或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上。 2）奥氏体晶粒大小的控制 ⑴ 加热温度和保温时间： 加热温度高、保温时间长，?晶粒粗大。 ⑵ 加热速度： 加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。 复习旧课：热处理的基本概念、钢在加热时的组织转变 本节要点：1、钢在冷却时的组织转变 2、常见的四种热处理方式 过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。 过冷奥氏体的等温转变图是表示奥氏体急速冷却到临界点A1 以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。又称C 曲线或TTT曲线。 A1-Ms 间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。 转变终了线以右及Mf以下为转变产物区。 两线之间及Ms与Mf之间为转变区。 2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃。 在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力小。 在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。 ⑵ C曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产物。 3、影响C 曲线的因素 ⑴ 成分的影响 ① 含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都使C 曲线左移。 Ms 与Mf 点随含碳量增加而下降。 与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部各 ③ 合金元素的影响 除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使C 曲线右移。 除Co 和Al 外，所有合金元素都使Ms 与Mf 点下降。 过冷奥氏体在A1到550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同，又细分为珠光体、索氏体和屈（托）氏体。 ⑴ 珠光体： 形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。 ⑵ 索氏体 形成温度为650-600℃，片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S 表示。 ⑶ 屈氏体 形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T 表示。 珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。 下贝氏体组织金相图 低碳板条状马氏体组织金相图 过冷奥氏体转变产物（共析钢） 4.2 钢的退火与正火 机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）→预备热处理→机加工→最终热处理。 退火工艺从物理冶金角度可分为： 第一类退火：扩散退火、再结晶退火、去应力退火等。 第二类退火：完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火等。 4.2.2、钢的正火 将钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃，保温后在空气中冷却得到珠光体基体组织的热处理工艺，称正火。 特点： a)冷却速度比退火快，周期短、能耗少。 b)组织细小（索氏体），因而钢的力学性能有所提高。 正火的主要目的 ①细化晶粒，提高强度，提高亚共析钢硬度，改善切削加工性（避免“粘刀”现象） 。 ②对过共析钢进行正火，可减少或消除网状碳化物（二次渗碳体），为球化退火做准备； ③取代部分完全退火（正火操作简便，生产周期短，消耗少），对低碳钢、含碳较低的中碳钢可达到消除应力。 ④可作为淬火前的预备热处理，也可用于普通零件的最终热处理。 各种退火和正火的加热温度范围不同（见图)，正火比退火加热温度高。 正火比退火冷却速度快。 正火得到的索氏体组织比退火得到的珠光体细，所以对于同一种材