机械工程材料之改善钢的组织与性能的基本途径培训课件.pptx

;;;;;;;;;;;;;;预备热处理;在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。;热处理特点: 区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等，只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 ;其他热处理;铁碳相图中PSK、GS、 ES线分别用A1、A3、 Acm表示。;;;;球状珠光体;;要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火，高碳钢用球化退火。;球状珠光体;淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能。;螺杆表面的淬火裂纹;表面淬火：将钢件表面层加热到临界点以上温度并急速冷却。;轴的感应加热表面淬火;化学热处理：将钢件置于一定介质中加热、保温，使介质中活性原子渗入工作表层，以改变表层的化学成分组织，具有某些特殊的机械和物化性能。;;;第一步 奥氏体晶核形成及长大：首先在?与Fe3C相界形核，? 晶核通过碳原子的扩散向? 和Fe3C方向长大。;第二步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。;第三步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。;;加热到Ac1以上的过程是珠光体向奥氏体转变的过程，属扩散性转变。;;;奥氏体化刚结束时的晶粒细小均匀。 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同。;奥氏体晶粒越大，由其转变成的珠光体也越粗大。;影响奥氏体晶粒长大的因素 ⑴加热温度和保温时间: 加热温度高、保温时间长, ? 晶粒粗大； ⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大,形核率越高,晶粒越细,长时间保温会导致晶粒粗大； ⑶合金元素:一些合金元素形成的碳化物、氮化物或氧化物阻碍奥氏体长大，如氧化铝。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。;;;珠光体;光镜下形貌;⑵ 索氏体;电镜形貌;片间距;珠光体转变过程 珠光体转变也是形核和长大的过程。;珠光体转变过程;上贝氏体;光镜下;光镜下;上贝氏体;;上贝氏体转变过程;下贝氏体转变;马氏体组织;马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.2%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.;光镜下;SEM;电镜下;马氏体形态与含碳量的关系;45钢正常淬火组织;马氏体硬度、韧性与含碳量的关系;针状马氏体;马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。;马氏体转变切变示意图;⑶ 降温形成;?′;含碳量对马氏体转变 温度的影响;转变类型;二、碳钢过冷奥氏体转变图;㈠ 过冷奥氏体的等温转变图;550;C曲线的建立 以共析钢为例： ⑴取一批小试样并进行奥氏体化。 ⑵将试样分组淬入低于A1 点的不同温度的盐浴中，隔一定时间取一试样淬入水中。;⑶测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。 ⑷将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度—时间坐标中，并分别连线。 转变开始点的连线称转变开始线。转变终了点的连线称转变终了线。;时间;亚共析钢和过共析钢的等温转变图： 亚共析钢和过共析钢完全奥氏体化后的等温转变图与共析钢等温转变图区别是在C曲线的上方各增加了一条线。;2、过冷奥氏体等温转变图的意义 ⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃。;⑵“鼻尖”以上，随过冷度增加，孕育期变短；“鼻尖”以下，随过冷度增加，孕育期变长。 在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小；在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。 ;;3、影响C 曲线的因素 使过冷奥氏体稳定性增加的因素使C曲线右移；相反则左移。 含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。;Cr对C曲线的影响;㈡ 过冷奥氏体连续冷却转变图;;;;用TTT曲线定性说明共析钢连续冷却时 的组织转变;P;45钢850℃油冷组织;三、钢的淬透性;M量和硬度随深度的变化;淬火临界直径(Dk) ：圆柱钢棒在规定的淬火介质中能全部淬透的最大直径。;影响淬透性的因素;螺杆表面的淬火裂纹;回火的目的 1、减少或消除淬火内应力，防止变形或开裂； 2、获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。 3、稳定组织和零件尺寸;（一）回火时的组织转变;透射电镜下的回火马氏体形貌;在光镜下M回为黑色，A′为白色。;2、残余奥氏体分解(200-300oC) ①马氏体继续分解； ②残余奥氏体所受的压力下降， 转变为下贝氏体，且在回火过程中能完全转变； ③ ?-碳化物开始向Fe3C转变（形核、长大） 。;