模具材料与热处理 第二版 课题四.ppt

课题四 钢的热处理 任务一 铁碳合金相图的分析及应用 任务二 钢在加热时的组织转变 任务三 钢在冷却时的组织转变 任务四 钢的整体热处理工艺 任务五 钢的表面热处理和化学热处理 任务一 分析并应用铁碳合金相图 一、 任务描述 1.为什么我们能用铁碳相图推断出某成分铁碳合金的性能？ 2.为什么说铁碳相图是进行材料研究和开发的非常有用的工具？ ？？？ 二 纯金属的结晶过程及铁的同素异构转变 1.纯金属的结晶过程 (1)纯金属的冷却曲线及过冷度 (2)纯金属的结晶过程 (3)晶粒大小对金属力学性能的影响 2.铁的同素异构现象 (1)纯金属的冷却曲线及过冷度 综上所述，纯金属的结晶有两个特点: 一是结晶总是在一定的过冷度条件下进行; 二是结晶的整个过程是在一恒温(T1)情况下由开始到结束的。 前者也是合金结晶以及其他固态下组织转变的共同特点。 (2)纯金属的结晶过程 (3)晶粒大小对金属力学性能的影响 常用的细化晶粒方法有: ①增加过冷度 ②变质处理 ③振动处理 2.铁的同素异构现象 图4-6 铁的同素异构转变示意图 三 铁碳合金相图的分析 1.铁碳合金的基本组织 （1）铁素体 （2）奥氏体 （3）渗碳体 （4）珠光体 （5）莱氏体 4.1.2 铁碳合金相图的分析 ①Fe-Fe3C相图中的特性点: 1148℃ LwC4.30% Ld wC4.30%（AwC2.11%+Fe3C） （4-2） 共晶转变 1148℃ 或 LwC4.30% LdwC4.30% （4-3） 共晶转变 ②Fe-Fe3C相图中的特性线: 二元相图中的线条都是一些具有共同特征的点的连线。 综上所述，渗碳体可以有三个来源，从液态合金中直接结晶出来、从奥氏体中析出和从铁素体中析出。 (2)铁碳合金的分类 根据Fe-Fe3C相图中铁碳合金的碳质量分数wC、组织转变的特点及室温组织，我们可将铁碳合金分为以下几类: ①工业纯铁: wC ≤0.021 8%的铁碳合金称为工业纯铁。 ②钢:0.021 8% wC 2.11%的铁碳合金称为钢。 根据其室温组织和碳质量分数wC的不同，又可分为 亚共析钢——0.021 8% wC 0.77%; 共析钢——wC=0.77%; 过共析钢——0.77% wC 2.11%。 ③白口铸铁:2.11%≤ wC 6.69%的铁碳合金称为白口铸铁。 根据其室温组织和碳质量分数wC的不同，又可分为 亚共晶白口铸铁———2.11%≤ wC 4.3%; 共晶白口铸铁———wC=4.3%; 过共晶白口铸铁———4.3% wC 6.69%。 (3)Fe-Fe3C相图的应用 ①根据Fe-Fe3C相图判断铁碳合金的力学性能: ②作为选用钢铁材料的依据: ③制定铸、锻和热处理等热加工工艺的依据: 在热处理工艺上的应用 任务二 认识钢的组织转变 一、 任务描述 1.为什么钢的锻造都在奥氏体稳定存在的高温区域进行？ 2.工业上常用“派敦”处理的方式加工绳用钢丝，为什么这样就能获得高的强度？ 3. 美国宇航员乘坐阿波罗11号登月舱在月球着陆后，在月球上放置了一个半球形直径为5米的月面天线，而阿波罗11号登月舱却只有4米宽，美国人是如何将它带上月球的？ ？ 二 钢在加热时的组织转变 热处理是由加热、保温和冷却三个基本环节组成的。 在大多数热处理工艺中，钢加热的主要目的是获得奥氏体组织。 （一） 奥氏体的形成机理 1.奥氏体形成的热力学条件 2.奥氏体的形成过程 （二） 影响奥氏体化的因素 （1）温度 越高，形核和长大速度越快 （2）成分 含碳量越高，奥氏体化越快； 合金元素含量越高，奥氏体化速度越慢。 （3）原始组织 晶粒越细越有利于奥氏体化 （三 ）奥氏体的晶粒长大及其控制 1.奥氏体晶粒度的概念 2.奥氏体晶粒长大及其影响因素 3.控制奥氏体长大的措施 四 钢在冷却时的组织转变 1.过冷奥氏体等温转变曲线 2.影响奥氏体等温转变曲线的因素 （二） 过冷奥氏体连续冷却转变的近似分析 （三） 过冷奥氏体的组织转变类型 图4-20 片状珠光体形成过程示意图 2.贝氏体型转变 3.马氏