碳素钢的热处理培训课件.pptx

碳素钢的热处理; 首钢技师学院;学习指导;§5-1 钢在加热及冷却时的组织转变 一、钢在加热时的组织转变 二、钢在冷却时的组织转变 三、钢在回火时的转变; 概念－通过钢在固态下加热、保温和冷却这一过程，改变其组织形态，从而获得所需要的性能的工艺被称为“钢的热处理”。 通过热处理可以充分发挥钢材的潜力，提高和改善钢的性能，降低工件的重量，节约材料，降低成本，延长钢材的使用寿命。 钢的热处理分为：退火、正火、淬火、回火（普通热处理）和表面热处理五种基本方法。;一、钢在加热时的组织转变 1、共析钢的奥氏体化 2、奥氏体晶粒的长大及其控制;1、共析钢的奥氏体化 碳素钢在室温条件下组织基本上是由“铁素体+渗碳体”两个相所组成，只有在奥氏体组织状态下才能通过不同的冷却方式使钢转变成不同的组织，进而获得不同的力学性能。;共析碳钢的奥氏体化－“形核与核的长大”; ⑴ 奥氏体形核－钢在加热到 A1 时，奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成，因为此处能量较高。; ⑵ 奥氏体晶核长大－奥氏体形核后的长大是新相奥氏体的相界面同时向铁素体和渗碳体两个方向同时推移的过程；同时存在铁素体晶格改变成奥氏体晶格和渗碳体的溶解。; ⑶ 残余渗碳体的溶解－渗碳体晶格较复杂，其溶解速度小于铁素体晶格向奥氏体晶格的转变；在铁素体全部消失后，仍需一段时间才能完成渗碳体的全部溶解。; ⑷ 奥氏体成分均匀化－继续延长保温时间，通过碳原子的扩散能得到化学成分均匀的奥氏体组织，为冷却后得到良好的组织状态打下基础。;2、奥氏体晶粒的长大及控制 ⑴ 奥氏体晶粒的长大－奥氏体刚刚完成转变时的晶粒是细小的晶粒，称为“奥氏体原始晶粒度”。随时间的延长和温度的升高，大晶粒将小晶粒“吞并”，以获取更小的晶界表面积使晶界表面能降低，奥氏体组织处于更加稳定的状态。 在某一个加热条件下实际获得的奥氏体晶粒称为“奥氏体实际晶粒度”。; ⑵ 奥氏体晶粒度－奥氏体晶粒的大小采用晶粒度表示。按GB6394－86规定，标准晶粒度分为 10 级。其中1～4级称为粗晶粒，5～8级称为细晶粒，9级以上称为超细晶粒。; ⑶ 奥氏体晶粒度对钢在室温下组织和性能的影响 奥氏体晶粒细小时，冷却转变物组织也细小，其强度、塑性和韧性都比较高，冷脆性转变温度较低；奥氏体晶粒粗大时，冷却后转变产物组织也粗大，钢的力学性能下降，淬火时易变形，甚至开裂。; ⑷ 奥氏体晶粒度的控制 a 冶炼。冶炼时添加铌（Nb）、钒（V）、钛（Ti）、锆（Zr）等化学元素； b 加热时间和加热温度。加热温度越高、加热时间越长奥氏体晶粒越大； c 加热速度。加热温度一定时，加热速度越快，过热度越大，奥氏体形核率越高，起始晶粒越小；同时加热速度快，晶粒也来不及长大。;二、钢在冷却时的组织转变 1、过冷奥氏体的等温转变 2、马氏体转变; 钢经过加热获得奥氏体组织后，在不同的冷却条件下进行冷却，可使钢获得不同的力学性能。 在热处理工艺中常采用等温冷却和连续冷却两种冷却方式。; 等温冷却－将奥氏体化的钢迅速冷却到临界温度以下的某一个温度保温，进行等温转变，然后再冷却到室温。 等温淬火、等温退火属于此类情况。; 连续冷却－奥氏体化的钢随时间增加ΔT，温度下降Δt，普通淬火、正火、退火等工艺中的冷却属于此种冷却。; ⑴ 过冷奥氏体－奥氏体在临界点 A1以下是不稳定的，必定要发生变化，但并不是一冷到 A1 温度以下时就立刻发生转变，在转变前需要停留一定的时间，这段时间称为孕育期。 在 A1 温度以下暂时存在的、处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。; ⑵过冷奥氏体的等温转变－将高温奥氏体迅速冷却到低于A1 的某一个温度，保持恒温，让过冷奥氏体在此温度完成其转变的过程。;⑶ 等温转变曲线建立和分析;等温转变曲线的五条线示意图;等温转变曲线的六个区示意图; ⑷ 过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能 共析钢的过冷奥氏体在冷却过程中会发生三种不同的转变，即：珠光体型转变，贝氏体型转变和马氏体型转变。 ; ① 珠光体型转变 转变温度范围为 A1 ～ 500 0C，又叫高温转变，是由奥氏体向珠光体的转变，产