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钢的热处理 热处理—— 固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。 ?特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸 ?目的：改善材料的使用、工艺性能 ?基本过程：加热 → 保温 → 冷却 ?分类：1、普通热处理——退火、正火、淬火、回火 2、表面热处理——表面淬火、化学热处理 钢在加热时的组织转变 实际加热和冷却时的相变点： 平衡时—— A1 A3 Acm 加热时—— Ac1 Ac3 Accm 冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm 一、奥氏体的形成 加热工序的目的：得到奥氏体 F + Fe3C → A 结构 体心 复杂 面心 含碳量 0.0218 6.69 0.77 共析钢奥氏体形成过程： 1、形核 （在 F / Fe3C相界面上形核） 2、晶核长大 （F→ A晶格重构，Fe3C 溶解，C→ A中扩散） 3、残余Fe3C溶解 4、奥氏体均匀化 保温工序的目的： 得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散 对亚共析钢： P + F → A + F → A 对过共析钢： P + Fe3CⅡ → A + Fe3CⅡ → A 二、奥氏体晶粒长大及其影响因素 奥氏体晶粒度 ?晶粒度——晶粒大小的尺度。 ?本质粗晶粒钢——长大倾向较大（Al脱氧） ?本质粗晶粒钢——长大倾向较小(Mn,Si脱氧) 影响奥氏体晶粒长大的因素 加热温度↑，保温时间↑→ A晶粒长大快 加热速度↑→ A晶粒细 加入合金元素→ A晶粒细 原始组织细→ A晶粒细 钢在冷却时的组织转变 冷却方式：等温冷却和连续冷却 。 45钢加热后，随冷却速度的增加，强度、硬度增加，但塑性、韧性降低。 冷却是热处理的关键，故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。 一、过冷奥氏体等温转变 1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线或TTT线）的建立 ?过冷奥氏体：在A1以下，未发生转变的不稳定奥氏体。 ?孕育期 —— 表示过冷A 的稳定程度 ?四个区域——奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区 ?三种转变类型： 高温转变（A1~550℃）：A → P 中温转变（550~230℃）：A → B 低温转变（230℃以下）：A → M 2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1)珠光体转变 ?珠光体组成：F 和 Fe3C 的机械混合物 ?形成特点： 在固态下形核、长大 是扩散型相变 ?形态： A1~650℃ ：珠光体 P 20HRc 片状 650~600℃ ：索氏体 S（细P） … 600~550℃ ：托氏体 T（极细P又称屈氏体） 40HRc 球状 —— Fe3C 呈球状 ?珠光体性能 珠光体片越细→ HB↑，σb↑且δ↑，αk↑ C%相同时，球状 P 比片状 P 相界面少→HB↓，σb↓，δ↑,αk↑ (2)贝氏体转变 ?贝氏体组成：过饱和F 和 碳化物的机械混合物 ?形成特点： 在固态下形核、长大 是半扩散型相变 ?形态：550~350℃：上贝氏体（B上） 羽毛状组织 塑性差40-45HRc 350℃~ Ms ：下贝氏体（B下） 针片状组织 综合性能好45-50HRc 过冷奥氏体在Ms点以下，A→M属连续冷却转变。 3、影响C曲线的因素 （1）含碳量 （2）合金元素 （3）加热温度和保温时间 二、过冷奥氏体连续冷却转变 1、共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT线） 特点：K——珠光体型转变中途停止线； 只有A→P，A→M，无贝氏体转变； 临界冷却速度Vk——获得全部马氏体的 最小冷却速度。 2、C曲线在连续冷却转变中的应用 共析钢C曲线在连续冷却转变中的应用 V1(炉冷)：A→P（170~220HBS） V2(空冷)：A→S（25~35HRc） V3(油冷)：A→T+M+A′（45~55HRc） Vk：临界冷却速度 V4(水冷)：A→M+A′（55~65HRc） 马氏体转变 A → M γ- Fe α- Fe ? 马氏体晶格结构：体心正方（比容随C%的增加而增加，易变形，开裂） ? 马氏体组成：碳在α- Fe中的过饱和固溶体 ? 形成特点： 在固态下形核、长大 是无扩散型相变 变温形成，高速长大 转变不完全（在C 0.5%的钢中总有残余A） ?形态： 板条 M —— 低碳