金属材料及热处理 课件 项目五 钢的热处理认知.pptx

第5章钢的热处理任务一认识热处理任务二认识钢在加热时的组织转变任务三认识钢在冷却时的组织转变任务四认识钢的退火与正火任务五认识钢的淬火任务六认识钢的回火任务七认识钢的表面热处理任务八认识钢的化学热处理任务九认识其他热处理工艺任务十认识热处理工艺的应用

钢的热处理是将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其组织，并获得所需性能的工艺方法。热处理分类：（1）普通热处理包括退火、正火、淬火和回火等。（2）表面热处理包括表面淬火和化学热处理等。其中表面淬火主要包括感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等，化学热处理主要包括渗碳、氮化和碳氮共渗等。热处理工艺曲线任务一认识热处理

一奥氏体的形成金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为相变点(温度)，或称临界点。A1、A3和Acm是平衡条件下的固态相变点，但在实际加热和冷却条件下，固态相变都有不同程度的过热度或过冷度，在加热时要高于平衡相变点，在冷却时要低于平衡相变点。通常将实际加热时的各相变点用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却时的各相变点用Ar1、Ar3、Arcm表示。任务二认识钢在加热时的组织转变

1.奥氏体形成的基本过程下面以共析钢为例，说明奥氏体的形成过程：（1）奥氏体晶核的形成（2）奥氏体晶核的长大（3）残余渗碳体的溶解（4）奥氏体成分的均匀化

亚共析钢的室温平衡组织为铁素体和珠光体，当加热到Ac1后，珠光体向奥氏体转变；随着温度的提高，铁素体逐渐转变为奥氏体；当温度超过Ac3时，铁素体全部消失，得到完全的奥氏体组织。过共析钢的室温平衡组织为二次渗碳体和珠光体，当加热到Ac1后，在珠光体向奥氏体转变；随着温度的提高，二次渗碳体逐渐溶解于奥氏体之中；当温度超过Accm时，二次渗碳体完全溶解，组织全部为奥氏体。

2.影响奥氏体化的因素（1）加热温度的影响随着加热温度的升高，奥氏体的形核率和长大速度都将急剧增加。（2）化学成分的影响钢中含碳量的增加，会加速珠光体向奥氏体的转变。钢中加入合金元素，会影响奥氏体的形成速度。（3）原始组织的影响晶粒越细，原始组织越分散，则奥氏体形成速度越快。

二、奥氏体晶粒的大小及影响因素1.奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶粒大小的尺度。奥氏体晶粒度一般分为八个标准等级，1～4级为粗晶粒，5～8级为细晶粒。

（1）起始晶粒度珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的奥氏体晶粒度。（2）实际晶粒度钢在实际生产中的具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒度。（3）本质晶粒度在规定的加热条件下(加热到930±10℃，保温3～8小时)，所测得的奥氏体晶粒度。本质晶粒度并非指实际晶粒的大小，而仅仅是表示某种钢奥氏体晶粒的长大倾向。

2.奥氏体晶粒长大及其影响因素奥氏体长大是一个自由能降低的自发过程。影响因素主要有：（1）加热温度的影响（2）保温时间的影响（3）加热速度的影响（4）化学成分的影响包括含碳量及合金元素的影响。

同一种钢加热到奥氏体状态后，如果其后的冷却方式不同，奥氏体转变后的组织和性能也会有较大的差异。奥氏体的冷却方式主要有等温冷却和连续冷却两种。任务三认识钢在冷却时的组织转变

一过冷奥氏体的等温转变曲线冷奥氏体在不同过冷度下的等温转变过程中，转变温度、转变时间及转变产物量(转变开始及终了)的关系曲线图称为等温转变图，也称TTT曲线，又称C曲线。左边曲线为过冷奥氏体等温转变开始线；右边曲线为过冷奥氏体等温转变终了线。

A1线以上是奥氏体稳定区；A1与Ms之间、转变开始线以左为过冷奥氏体区，转变终了线以右为转变产物区，转变开始线和转变终了线之间为转变过渡区。图的下方有两条水平线，Ms称为上马氏体点，为过冷奥氏体向马氏体转变开始的温度；Mf称为下马氏体点，为过冷奥氏体向马氏体转变终止的温度。Ms与Mf之间为马氏体与过冷奥氏体共存区，Mf以下为马氏体区。

二、过冷奥氏体的等温转变产物的组织形态及性能1.珠光体转变在温度A1以下至550℃左右的温度范围内，过冷奥氏体的等温转变产物是珠光体，这种类型的转变称为珠光体转变，又称高温转变。首先在奥氏体晶界上产生渗碳体晶核，依靠周围奥氏体不断地供应碳原子而长大。同时，渗碳体周围奥氏体含碳量不断降低，转变为铁素体。铁素体又将过剩的碳排挤到相邻的奥氏体中，使相邻奥氏体含碳量增高，这又为产生新的渗碳体创造了条件。珠光体转变是一种扩散型转变。

（1）珠光体组织形成温度为A1～650℃，片层较厚，用符号“P”表示。（2）索氏体组织形成温度为650℃～600℃，片层较薄，用符号“S”表示。（3）托氏体组织形成温度为600℃～550℃，片层极