第六章 钢的热处理.ppt

第六章 钢的热处理 第一节 概述 第二节 钢在加热时的转变 第三节 钢在冷却时的转变 第四节 钢的退火与正火 第五节 钢的淬火 第六节 钢的淬透性 第七节 钢的回火 第八节 钢的表面淬火与化学热处理 第九节 热处理新技术简介 学习要求 1.了解钢热处理的定义、分类及在生产中的作用； 2.了解钢热处理的原理，明确钢热处理后的组织与平衡组织的区别； 3.了解各种热处理工艺在生产中的应用，为零件制定热处理工艺建立感性经验，做到触类旁通，提高学习效率。 第一节 概述 一、热处理的作用 热处理：将钢在固态下加热到预定温度，并在该温度下保持一段时间，加热后以一定的速度冷却的一种热加工工艺，其目的是使钢的组织结构发生变化，以改善钢的性能。 通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，充分挖掘材料的潜能，降低结构重量，节约材料、降低成本，还能延长工件的使用寿命。 热处理工艺曲线： 二、热处理分类 第二节 钢在加热时的转变 一、钢的相变温度（临界温度） 三、影响珠光体向奥氏体转变的因素 ⑴加热温度 随着加热温度的提高，碳原子在奥氏体中的扩散能力增大，提高了形核率和长大速度，促使奥氏体的转变速度加快；另外，当温度升高时，GS线和ES线之间的距离加大，使奥氏体中碳的浓度梯度增大，加快了奥氏体的形成。 ⑵加热速度 在实际热处理中，加热速度越快，产生的过热度就越大，可使转变终了温度和转变温度范围越宽，完成的时间也就越短。 ⑶钢的成分 随着钢中碳含量的增加，铁素体和渗碳体的相界面总量增多，因而使奥氏体的晶核增多，加速了奥氏体的形成。钢中加入合金元素并不改变奥氏体形成的基本过程，但显著影响奥氏体的形成速度。如Co、Ni等增大碳在奥氏体中的扩散速度，可加快奥氏体化过程；Cr、Mo、V等对碳的亲和力较大，与碳形成难溶的碳化物，显著降低碳的扩散能力，可减慢奥氏体化过程；Si、Al、Mn等对碳的扩散速度影响不大，故不影响奥氏体化过程。 ⑷原始组织 在钢的成分相同时，组织中珠光体越细，奥氏体形成速度越快；层片状珠光体的相界面比粒状珠光体多，并且渗碳体片间距愈小，相界面积愈大，同时奥氏体晶粒中碳浓度梯度也增大，有利于加速奥氏体的形成。 四、奥氏体晶粒的大小及影响因素 1.奥氏体晶粒度的概念 ⑴起始晶粒度 起始晶粒度是指珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的晶粒大小。 ⑵本质晶粒度 将钢试样加热到（930±10）℃，保温3～8h，冷却后在显微镜下放大100倍观察，然后再和标准晶粒度等级图比较，测定的奥氏体晶粒大小即为该钢的本质晶粒度。 ⑶实际晶粒度 实际晶粒度是指在具体热处理或加热条件下得到的奥氏体晶粒大小，它决定钢的性能。 若已知晶粒度等级G，便可按下列公式计算每645mm2 (1平方英)试样面积上的平均晶粒数n，即: 2.影响奥氏体晶粒大小的因素 奥氏体晶粒越细，其冷却产物的强度、塑性和韧性越好。影响奥氏体晶粒大小的主要因素有以下两方面： ⑴加热温度、保温时间 加热温度是影响奥氏体晶粒长大的最主要因素。奥氏体化温度越高，晶粒长大越明显。在一定温度下，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。 ⑵钢的化学成分 增加奥氏体中的碳含量，将增大奥氏体的晶粒长大倾向。当钢中含有形成稳定碳化物、氮化物的元素（如Cr、V、Ti、W、Mo）时，这些碳化物和氮化物弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒长大；而P、Mn则有加速奥氏体晶粒长大的倾向。 第三节 钢在冷却时的转变 等温转变:是指工件奥氏体化后，迅速冷却到临界温度以下的某一温度区间内保温时，过冷奥氏体发生的相变。 连续冷却转变：是指工件奥氏体化后，以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生的相变。 过冷奥氏体连续冷却时，其过冷度是不断变化的，因而可以得到粗细不同或类型不同的混合组织。 钢在连续冷却或等温冷却条件下，其组织的转变均不能用Fe-Fe3C相图进行分析。 一、过冷奥氏体的等温转变 1.过冷奥氏体的等温转变曲线 2.共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 ⑴珠光体型转变 共析成分的奥氏体过冷到A1～550℃温度范围内等温停留时，将发生共析转变，形成珠光体组织。其转变可用下式表示： ⑵贝氏体型转变 共析成分的奥氏体过冷到550℃～Ms温度范围内等温时，将发生奥氏体向贝氏体的等温转变。上贝氏体的转变温度为500～350℃，,下贝氏体的转变温度为350℃～Ms。 上贝氏体的组织特征呈羽毛状，它是由许多平行而密集的铁素体片和分布在铁素体片间的断续而细小的渗碳体共同组成，抗塑性变形能力比较低，渗碳体分布在铁素体片之间容易引起脆断。所以上贝氏体的强度较低，塑性和韧性都很差，这种组织一般不适用于机械零件。 下贝氏体的显微特征呈黑色竹叶状。在竹叶状的铁素体内分布着渗碳体（或碳化物）质点，