机械制造基础 教学课件 ppt 作者 马永杰 汪洋 编著项目五 钢的热处理.ppt

项目五 钢的热处理 §5.2 钢在冷却时的组织转变 钢经加热获得奥氏体组织后，在不同的冷却条件下冷却，可使钢获得不同力学性能。在热处理中，常用的有等温转变和连续转变两种冷却方式 。等温转变是将奥氏体化的钢迅速冷却到A1以下某一温度保温，使奥氏体在此温度发生组织转变，转变结束后，在空气中冷却下来。 连续转变是将奥氏体化的钢从高温冷却到室温，让奥氏体在连续冷却条件下发生组织转变。 奥氏体在临界点A1以下是不稳定的，组织要发生转变，但并不是一冷却到A1温度以下立即发生转变。在共析温度以下存在的奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷奥氏体在不同温度进行转变，将获得不同组织同时获得不同的性能 1. 过冷奥氏体的等温转变 （1） 过冷奥氏体的高温转变产物（珠光体型组织）：过冷奥氏体在A1～550℃范围内的转变为高温转变，转变产物为珠光体。在A1～650℃范围内等温转变得到粗片状珠光体，硬度约HRC15~22。在650～600℃范围内等温转变得到细片状珠光体，称为索氏体，用符号S表示，硬度约HRC22~27。在600～550℃范围内等温转变得到极细片状珠光体，称为托氏体，用符号T表示，硬度约HRC27~43。 珠光体的力学性能主要取决于片层间距的大小（相邻两片Fe3C的平均距离），片层间距越小，则珠光体的塑性变形抗力越大，强度和硬度越高。 1. 过冷奥氏体的等温转变 （2） 过冷奥氏体的中温转变产物（贝氏体型组织）。在５５０℃～Ｍｓ温度范围内，过冷奥氏体转变为贝氏体，用符号“Ｂ”表示。贝氏体组织是含碳量具有一定过饱和程度的铁素体和分散的渗碳体（或碳化物）所组成的混合物。贝氏体有上贝氏体（B上）和下贝氏体（B下）之分。 在550～350℃范围内得到的是上贝氏体，用符号B上表示，其显微组织为羽毛状，如图所示。上贝氏体的硬度约45HRC，强度和韧性都不高，生产上很少使用。在350℃～MS范围内得到的是下贝氏体，用符号B下表示，其显微组织为针状，如图所示。下贝氏体的硬度约55HRC，有较高的强度和韧性，生产上应用较多。 §5.2 钢在冷却时的组织转变（续） 2. 过冷奥氏体的连续冷却转变 （1）连续冷却转变产物。 v1相当于缓慢冷却，组织为珠光体 。v2相当于空气中冷却，组织为索氏体 。v3相当于在油中冷却，冷至室温后得到的是托氏体与马氏体的混合组织，硬度为50HRC。v4.v5相当于在水中冷却，组织为马氏体， vk与C曲线相切，临界冷却速度。 （2）马氏体转变。当冷却速度大于vk时，奥氏体很快被过冷到MS以下。 γ-Fe便转变成α-Fe，但由于转变温度低，碳原子已失去扩散能力，原来溶解在奥氏体中的碳便全部保留在α-Fe中，形成碳在α-Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体，用符号M表示。 马氏体的组织形态主要有板条状和片状（针状）两种。 马氏体只有在MS～Mf范围内的连续冷却过程中才能不断形成，冷却停止，转变便终止。 §5.3 钢的退火与正火 退火或正火除经常作为预先热处理工序(为了消除前道工序造成的某些缺陷，或为随后的切削加工和最终热处理作好组织准备工作 )外，也常作为一些普通铸件、焊接件以及一些强度和硬度要求不高的工件的最终热处理工序。例如一些容器或箱体在焊接或铸造后，往往在退火或正火后不再进行其他热处理。 3.分类： 根据钢的成分和处理目的的不同，可分为完全退火、球化退火和去应力退火。 （1）完全退火又称为从重结晶退火，是将钢加热指完全奥氏体化(Ac3以上30～50℃)，保温一定时间，随炉缓慢冷却的工艺方法。 完全退火时，通过加热、保温和缓冷，使钢内部组织经历一次完全再结晶。亚共析钢经完全退火后的组织为铁素体加珠光体。共析钢经完全退火后的组织为珠光体。 完全退火可以细化晶粒、充分消除工件的内应力、降低钢的硬度，为随后的切削加工和淬火做好组织准备。 完全退火主要用于中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等，有时也用于焊接件。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢完全退火需要热到Ａccm以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能变坏。 （2）球化退火 1.定义：球化退火是将钢加热到Ａc1以上２０～３０℃，保温一定时间，以不大于５０℃／ｈ的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物球状化的热处理工艺。球化退火后获得组织为铁素体基本上分布着细小均匀球状渗碳体的混合物，即球状珠光体组织 。 球状珠光体与片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在以后的淬火加热时，奥氏体晶粒不易粗大，冷却时工件变形和开裂倾向小。 2.目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。 3.适用范围：主要用于过共