陕西将科技大学过程装备与控制工程工程材料 第六章 钢的热处理.ppt

将钢件在一定的介质中加热到一定的温度并保温一定的时间，然后冷却，以期改变其整体或者表面组织，从而获得所需要的性能的一种热加工工艺。 钢的热处理工艺示意图 第一节概述 改善钢材性能的主要办法 1.在钢中特意加入一些合金元素，即合金化 2.钢的热处理 第二节 钢加热时的组织转变 由铁碳合金的相图可知，碳钢在缓慢加热或者冷却的过程中，经过PSK线、GS线、ES线时，组织都要发生变化，所以固态组织的临界点都可由这三条线确定。为了使用方便，常把PSK线称为A1线，GS线称为A3线，ES线称为Acm线。 为了区别，通常把实际加热时的各临界点用Ac1、Ac3、Accm表示；而冷却时的各临界点用Ar1、Ar3、Arcm表示。 一、钢在加热时的转变 钢相图 钢热处理相图 钢的平衡组织 F 铁素体 Ferrite、 P 珠光体 Pearlite、 Fe3C渗碳体 Cementite F+P P+ Fe3C 特征线 一、转变温度 （一） 共析钢的奥氏体的形成过程 形核 F和Fe3C的界面最易于形核，通过同素异构转变F→A和Fe3C的溶解来实现。 长大 一旦形核，A则向F和Fe3C方向长大，此过程同样通过同素异构转变F→A和Fe3C的溶解来实现。 残余碳化物溶解 由于同素异构转变F→A的速度比和Fe3C向奥氏体中溶解的速度快，所以，同素异构转变完成后，还一部分碳化物（残余碳化物）尚未溶解，它会在随后的加热过程中继续向奥氏体中溶解。 奥氏体均匀化 残余碳化物溶解完毕后，奥氏体的成分是不均匀的，原来F处含碳量低，而原来Fe3C处含碳量高。只有经足够长的保温时间，才能通过C的扩散形成均匀的A等轴晶。 奥氏体的形成过程（以共析钢为例） A形核长大示意图 二、影响A形成的因素 三、奥氏体晶粒的长大及影响因素 （一） 奥氏体晶粒大小 (1)定义 对钢的晶粒级别进行分级。 晶粒度对钢的性能的影响是直接的，所以在很多标准中规定晶粒度的等级。 (2) 晶粒度 Coarseness of Grain Ａ晶粒大小用晶粒度Ｎ表示，通常分８级 1～4粗晶钢 Scorched Steel 5～8细晶钢 Fine-Grain Steel 　 ＞8超细晶钢 Ultra-fine Grain Steel (3) 晶粒度的数学表示方式 假定：放大倍数100×　 每平方英寸内晶粒数目为n， 则： 1、 奥氏体的实际晶粒度 (1) 定义 在具体加热条件下得到的奥氏体晶粒大小称为奥氏体实际晶粒大小或奥氏体实际晶粒度 (2) 影响因素 ①加热温度越高 ②保温时间越长 奥氏体的 实际晶粒度越大 过热 Overheat 2、 奥氏体的本质晶粒度 (1) 定义 本质晶粒度只表示钢在加热时奥氏体晶粒长大倾向的大小。并不表示奥氏体实际晶粒的大小。 钢在930℃±10 ℃下保温8小时冷却后所测定的晶粒度为本质晶粒度。主要是检验钢本身Ａ长大倾向。 (2) 本质细晶粒钢 本质细晶粒钢一般具有阻碍奥氏体晶粒长大的元素如：Nb、Ti、V等， 主要是这些元素易于形成AlN、Al2O3、NbC、TiC、VC等不易溶解的小粒子，阻碍奥氏体晶粒的长大。 (3) 本质粗晶粒钢 本质粗晶粒钢一般主要用Si、Mn脱氧，没有阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素 ，奥氏体晶粒的长大的很快。热处理一定不能过热。 2、影响奥氏体晶粒长大的因素 1）加热温度、速度和保温时间 　加热温度↑ ，保温时间↑ → 晶粒尺寸↑ 当加热温度确定，加热速度越快，过热度越大，晶粒越细小 2）化学成分 ① C：含碳量上升，奥氏体晶粒长的越大，但是超过一定的界限，反倒会减小。 ② 合金元素 合金碳化物↑，Fe3C% ↑ → 晶粒尺寸↓ 四、加热时常见的缺陷 过热：晶粒粗大，可以消除(完全退火或等温退火或正火) 过烧：晶界局部熔化，无法消除 氧化 脱碳 第三节 钢在冷却时的转变 热处理工艺中，有两种冷却方式：等温冷却、连续冷却 等温转变 Isothermal Transformation 连续转变 Continuous Transformation 1)等温转变 将已Ａ化