《六钢的热处理及表面处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《六钢的热处理及表面处理（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节 概述第二节 钢在加热时的组织转变第三节 钢在冷却时的组织转变第四节 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 钢的表面淬火第九节 钢的化学热处理第十节 热处理零件的结构工艺性第十一节 钢铁的表面处理,第六章 钢的热处理及表面处理（P81）,第一节 概述1、钢的热处理（P80）,钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。,第一节 概述2、钢的热处理分类 （P80）,根据工艺方法来分1）整体热处理（退火、正火、淬火、回 火）2）表面热处理（火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火等）3
2、）化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素等）,第一节 概述2、钢的热处理分类 （P80）,根据热处理在零件加工中的作用分1）预先热处理（退火、正火）：为机械零件切削加工前的一个中间工序，以改善切削加工性能及为后续作组织准备。2）最终热处理（淬火、回火）：获得零件最终使用性能的热处理 。,第一节 概述3、过热度和过冷度 （P80）,平衡态相变线 A1、A3、Acm加热（过热度） Ac1、Ac3、Accm冷却（过冷度） Ar1、Ar3、Arcm,加热和冷却时相图上临界点位置,第二节 钢在加热时的组织转变（P81）,一、奥氏体的形成 二、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素,第二节 钢在加热时的组织
3、转变一、奥氏体的形成 （P81）,奥氏体化若温度高于相变温度钢，在加热和保温阶段，将发生室温下的组织向A的转变，称为奥氏体化。,第二节 钢在加热时的组织转变一、奥氏体的形成 （P81）,共析钢加热到Ac1点相变温度 P（F+Fe3C） A奥氏体形成的四个步骤：1）奥氏体晶核的形成； A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相界处产生；2）奥氏体晶核长大；（3）残余渗碳体的溶解；（4）奥氏体的均匀化,第二节 钢在加热时的组织转变一、奥氏体的形成 （P81）,亚共析钢加热到Ac3以上；过共析钢理论上应加热到Accm以上，但实际上低于Accm。因为加热到Accm以上，渗碳体会全部溶解，奥氏体晶粒也会迅速长大
4、，组织粗化，脆性增加。,加热和冷却时相图上临界点位置,二、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素（P81）,1、奥氏体晶粒度1）起始晶粒度室温下各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。2）实际晶粒度钢在具体的热处理或加热条件下实际获得的奥氏体晶粒度的大小。分为10级，1级最粗。,二、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素（P82）,3）本质晶粒度表示奥氏体晶粒长大的倾向性。不表示晶粒的大小。本质粗晶粒钢：奥氏体晶粒度随着加热温度的升高不断地迅速长大。（如图6-3）本质细晶粒钢：奥氏体晶粒度只有加热到较高温度才显著长大。,二、奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素（P82）,3、奥氏体晶粒
5、长大及影响因素1）加热温度和保温时间加热温度越高，晶粒长大越快，奥氏体越粗大；保温时间延长，晶粒不断长大，但长大速度越来越慢。2）加热速度加热速度越大，形核率越高，因而奥氏体的起始晶粒越小，而且晶粒来不及长大。3）碳及合金元素4）钢的原始组织,第三节 钢在冷却时的组织转变 （P82）,过冷奥氏体在共析温度（A1）以下存在的不稳定状态的奥氏体，以符号A冷表示。随着过冷度的不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变：1）珠光体型转变；2）贝氏体型转变；3）马氏体型转变。,一、珠光体型转变（高温转变）（一）珠光体组织形态及性能（P83）,过冷奥氏体在A1 550温度范围内将转变成珠光体类型组织。该组织为铁素
6、体与渗碳体层片相间的机械混合物。这类组织可细分为：,一、珠光体型转变（高温转变）（二）珠光体转变过程（P83）,典型的扩散相变：1）碳原子和铁原子迁移；2）晶格重构。,（二）贝氏体型转变（中温转变）（一）贝氏体组织形态和性能（P83）,过冷奥氏体在550Ms点温度范围内将转变成贝氏体类型组织。贝氏体用符号字母B表示。根据贝氏体的组织形态可分为上贝氏体（B上）和下贝氏体（B下）。,二、贝氏体型转变（中温转变）（一）贝氏体组织形态和性能（P85）,贝氏体的力学性能1）550350上贝氏体B上羽毛状 4045HRC脆性较大基本上无实用价值；2）350Ms下贝氏体B下黑色竹叶状4555HRC优良的综合
7、力学性能常用 。,二、贝氏体型转变（中温转变） （二）贝氏体转变过程（P85）,半扩散型转变只发生碳原子扩散，大质量的铁原子基本不扩散 。贝氏体转变过程参考书本P85图67和图68。,三、马氏体型转变（低温转变）（一）马氏体组织形态和性能（P85）,当奥氏体以极大的冷却速度过冷至Ms点以下，(对于共析钢为230以下)时，将转变成马氏体类型组织。获得马氏体是钢件强化的重要基础。,（一）马氏体组织形态和性能1、马氏体的晶体结构（P85）,马氏体M是碳在-Fe中的过饱和固溶体。马氏体转变时，奥氏体中的C全部保留在马氏体中。体心正方晶格 （a=bc）； c/a正方度；M中碳的质量分 数越高，其正方 度
8、越大，晶格畸 变越严重，M的 硬度也就越高。,（一）马氏体组织形态和性能2、马氏体的组织形态（P86）,钢中马氏体组织形态主要有两种类型:1）板条状马氏体，也称位错马氏体；2）针片状马氏体，也称孪晶马氏体。（参考图610）Wc1%针片状马氏体,（一）马氏体组织形态和性能3、马氏体的性能（P87）,主要特点：高硬度高强度马氏体强化的主要原因是过饱和碳原子引起的晶格畸变，即固溶强化。板条状马氏体塑性韧性较好；高碳片状马氏体的塑性韧性都较差。在保证足够的强度和硬度的情况下，尽可能获得较多的板条状马氏体。,（二）马氏体转变特点（P87）,1） 无扩散性马氏体转变是非扩散性转变，因而转变过程中没有成分变
9、化，M的含碳量和原来A的相同。2）切变共格和表面浮凸现象由于原子不能进行扩散，因而晶格转变只能以切变的机制进行。3）变温形成M只有在不断降低温度的条件下，转变才能继续进行。,（二）马氏体转变特点（P88）,4）高速长大马氏体生长速度极快，片间相撞容易在马氏体片内产生显微裂纹。5） 转变不完全残余奥氏体A残MS点越高，M越多，A残越少。Ms和Mf点的温度与冷却速度无关，主要取决于含碳量与合金元素的含量。如图6-17,由于转变温度不同，过冷奥氏体将按不同机理转变成不同的组织（P、B、M）。转变类型主要取决于转变温度，但转变量和速度又与时间密切相关。过冷奥氏体转变曲线表示温度、时间、和转变量三者之间
10、的关系曲线。,四、过冷奥氏体转变曲线(P88),过冷奥氏体等温转变曲线又叫C曲线，也称为TTT曲线。冷却方式： 1）等温冷却 2）连续冷却,（一）过冷奥氏体等温转变曲线（P89）,温度,时间,（1）,（2）,1为连续冷却2为等温冷却,（一）过冷奥氏体等温转变曲线1、等温转变曲线的建立（P89）,图618共析碳钢C曲线的建立,等温转变曲线可以用金相法、膨胀法、电阻法和热分析法等多种方法建立。,（一）过冷奥氏体等温转变曲线2、共析钢C曲线分析（P89）,为珠光体转变区；为贝氏体转变区；为马氏体转变区。孕育期：转变开始线与纵坐标轴之间的距离。鼻尖：孕育期最短处，过冷奥氏体最不稳定。550,图619
11、共析钢C曲线,PST,B上B下,M,（一）过冷奥氏体等温转变曲线3、影响C曲线的因素（P89）,(1) 含碳量的影响（如图6-19） 1）在正常加热条件下，Wc0.77%时，含碳量增加，C曲线左移。所以，共析钢的过冷 奥氏体最稳定。 2）亚共析钢先析出 F；过共析钢先析出渗碳体。,（一）过冷奥氏体等温转变曲线3、影响C曲线的因素（P90）,(2）合金元素的影响（如图6-20）除钴以外，所有的合金元素溶入奥氏体后，都增大过冷奥氏体A的稳定性，使C曲线右移。碳化物含量较多时，对曲线的形状也有影响。,（一）过冷奥氏体等温转变曲线3、影响C曲线的因素（P90）,（3）加热温度和保温时间的影响随着加热温
12、度的提高和保温时间的延长，这使奥氏体的成分更加均匀，晶粒粗大，这些都提高过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。,（二）过冷奥氏体连续冷却转变曲线（P90）,在实际生产中，过冷奥氏体大多是在连续冷却时转变的，这就需要测定和利用过冷奥氏体连续转变曲线。过冷却奥氏体连续转变曲线又叫CCT曲线。,（二）过冷奥氏体连续冷却转变曲线（P90）,过冷奥氏体连续转变曲线（CCT曲线）与TTT曲线的区别：1、连续冷却曲线靠右一些；2、连续冷却曲线只有C曲线的上半部分，而没有下半部分。也就是说而没有贝氏体转变。,（二）过冷奥氏体连续冷却转变曲线（P90）,临界冷却速度获得马氏体的最小冷却速度。vk是CCT曲线的临界冷
13、却速度；vk是TTT曲线的临界冷却速度。vk 1.5 vk凡是使C曲线右移的因素都会减小临界冷却速度。,过冷奥氏体等温转变曲线的实际应用(P91),生产上常用C曲线来分析钢在连续冷却条件下的组织。（如图）1）炉冷V1珠光体P；2）空冷V2索氏体S；3）油冷V3托氏体T+马氏体M；4）水冷V4马氏体M+残余奥氏体A残 。,第四节 钢的退火与正火一、退火和正火的主要目的（P91）,1）调整硬度以便切削加工（170HBS250HBS）；2）消除残余应力，防止变形、开裂；3）细化晶粒，改善组织，提高力学性能；4）为最终热处理作组织准备。,二、退火（P91）,将金属加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓
14、慢冷却（炉冷）的热处理工艺。退火根据钢的成分和工艺目的不同，可分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应力退火等。,二、退火（P91） 1、完全退火（重结晶退火、普通退火）,将钢完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火工艺。主要用于亚共析钢的铸件、锻件、热轧型材和焊接件。加热温度Ac3+(3050),温度,时间,Ac3+(3050),Ac3,完全退火工艺曲线图,使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。主要用于过共析钢；目的在于降低硬度、改善切削加工性能，并为后续的淬火做组织准备。得到的组织粒状P（F基体上弥散分布着颗粒状渗碳体的组织）加热温度 Ac1+(2040),二、退火2、球化退火（不完全退火）（P91）,加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度保持使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。对于亚共析钢可代替完全退火，对于过共析钢可代替球化退火。,二、退火3、等温退火（P92）,时间,温度,空冷,等温退火工艺图,将铸件加热到略低于固相线温度（一般低于100 ）长时间保温，然后缓冷的热处理工艺。主要用于消除某些具有化学成分偏析的铸钢件及铸锭。 加热温度 Ac3+(150200) ,二、退火4、均匀化退火（扩散退火）（P92）,二、退火5、去应力退火（无相变退火）（P92）,
