《第三章1)钢的热处理——加热和冷却的组织变化要点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章1)钢的热处理——加热和冷却的组织变化要点（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第3章 钢的热处理,3.1 钢在加热时的组织转变 3.2 钢在冷却时的组织转变 3.3 钢的普通热处理 3.4 钢的表面热处理,2,热处理是指将钢在固态下加热到预定的温度，保温一段时间，然后以预定的方式冷却到室温，来改变其内部组织结构，以获得所需性能的一种热加工工艺。 特点：改变钢的内部组织，而不改变其形状和尺寸。,分类：普通热处理（退火、正 火、淬火、回火）； 表面热处理（表面淬火、化学热处理）； 其他热处理,加热,冷却,保温,过程：,3,3.1 钢在加热时的组织转变,4,两种加热： 1.临界温度线以下的加热； 2.临界线以上的加热。,5,3.1.1 奥氏体化过程：,奥氏体晶核长大,奥氏
2、体晶核形成,残余渗碳体溶解,奥氏体成分均匀化,6,7,a. 形核：优先在相界F，Fe3C b. 长大： c. 渗碳体完全溶解： d. 碳的均匀化：,3共析钢奥氏体化过程,F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69) A (Fcc, 0.77),示意,8,9,3.1.2、奥氏体晶粒大小及控制,表征晶体内晶粒大小的量度，通常用长度、面积、体积或晶粒度级别表示。,1晶粒度,10,2起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度,本质晶粒度：钢奥氏体晶粒长大的倾向。 奥氏体晶粒随温度的升高而迅速长大本质粗晶钢 奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大本质细晶钢 （见下图）,起始晶粒度：P A结束时的晶粒度
3、；,实际晶粒度：钢在某一具体处理过程中所得奥氏体晶粒的大小；,11,本质细晶粒和本质粗晶粒（示意图）,12,13,c含碳量 C% Fe3C / Fe3C界面多形核核心多转变快,d合金元素 a. Cr、Mo、W、 Mn 、V、Nb、Ti强碳化物形成元素，形成碳化物，阻碍碳扩散， 奥氏体形成速度 ； b. Co、Ni非碳化物形成元素，奥氏形成速度； c. Al、Si影响不太。,e原始组织 片状，片间距小相界面多碳弥散度大碳原子扩散距离短奥氏体形核长大快 ； 片状 粒状。,14,4奥氏体晶粒度的控制,a. 加热工艺 合理的加热温度（见下图）与保温时间。 b. 钢的成分合金化 i. A中C%晶粒 ii
4、. 合金元素% 晶粒 碳化物形成元素：形成稳定碳化物阻碍扩散，细化晶粒； Al：形成氧或氮化合物于晶界，使形核率 且C扩散受阻本质细晶钢； Mn 、P等：促进长大。,15,16,1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。,2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。,奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响,17,3.1.3、钢在加热时常见的缺陷及防止措施,1常见缺陷,氧化；脱碳；过热；过烧,2防止措施,在真空中加热； 可控气氛加热； 盐浴加热；,18,3.2 钢在冷却时的组织转变,1 连续处理 2 等温处理,19,A1、A3、Acm,Ac1、Ac3、Accm,Ar1、A
5、r3、Arcm,20,共析钢等温转变图（C曲线） （a）不同等温下的等温转变动力学曲线 （b）等温转变图（C曲线）,一、过冷奥氏体的等温转变,1共析钢过冷A等温转变曲线（TTT图、C曲线）,获得：冷却到一定温度，保温，测量A过冷转变开始和终了时间,T - time T - temperature T - transformation C - Shape,21,22,特点： i. A1（727度）以上：A稳定 ii. A1 （727度）以下：过冷A不稳定， iii. C曲线有一最小孕育期（550度）： 1：T，AP的驱动力提高 2：TD iiii. 转变开始线与转变终了线,23,稳定的奥氏体区,
6、过冷奥氏体区,A向产 物转变开始线,A向产物 转变终止线,A + 产 物 区,产物区,230 - 50; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。,A1,Ms,Mf,550230;中温转变 区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;,A1550;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。,A + 产,2共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和特征,24,A1鼻子温度（550） A过冷P（S，T）索氏体，屈氏体。 P的形成取决于形核、长大速率。 T，形核，长大。 T600，D，长大慢 层间距薄、短 扩散型相变，综合性能好。 HB较低，韧性好。 THB，强度,（1）高温转变区,
7、25,A1650 : P ; 525HRC; 片间距为0.60.7m ( 500 )。,650600 : 细片状P-索氏体(S); 片间距为0.20.4m (1000);2536HRC。,600550:极细片状P-屈氏体(T); 片间距为0.2m ( 电镜 ); 3540HRC。,26,珠 光 体 形 貌 像,27,索 氏 体 形 貌 像,28,屈 氏 体 形 貌 像,29,（2）中温区转变 贝氏体转变 550230 （Ms） A过冷B，碳化物分布在含过饱和碳的F基体上的两相机械混合物。,30,31,上贝氏体组织金相图,下贝氏体组织金相图,32,转变产物： 马氏体M，碳在-Fe中的过饱和固溶体
8、。 使-Fe 晶格发生变化。 b. 实 质： T低C无法扩散非扩散性晶格切变(见下图)过饱和C的铁素体。,（3）低温区转变 马氏体转变，MSMf之间一个温度范围内连续冷却完成的，属于非扩散型转变。 A过冷M+A残余,33,由于碳的过饱和作用,使Fe晶格由体心立方变成体心正方晶格。,34,奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响,35,奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响,36,d. M的组织形态,板条状 - 低碳马氏体(0.23%C ); 3050HRC ; = 917%。,C%1.0%，针/片状马氏体M针,37,针、片状 - 高碳马氏体(1.0%C); 66HRC左右 ; 1%。,高碳针片状马氏体组
9、织金相图,38,e. M的性能,主要取决于马氏体中的碳浓度。,39,M转变的特征： 无扩散性； 瞬时性； 存在Ms,Mf； 不完全性； 体积膨胀。,40,41,42,二、影响C曲线的因素,C曲线反映奥氏体的稳定性及分解转变特性，这些取决于奥氏体的化学成分和加热时的状态。 C曲线的形状位置，不仅对过冷奥氏体等温转变速度和转变产物的性能具有重要意义，而且对钢的热处理工艺也有指导性作用。,A中C%C曲线右移. 对亚共析钢：钢中C%，A中C%C曲线右移 对过共析钢：一般在AC1以上A化，钢中C%，未溶Fe3C 有利于形核C曲线左移； 当温度超过Accm时， Fe3C全溶解， C曲线右移 共析钢：C曲线
10、最靠右边，稳定性最高，孕育期最长。,43,碳含量对碳钢C曲线的影响,44,除Co以外，所有合金元素溶入A中，增大过冷A稳定性C曲线右移 非碳化物形成元素，Si、Ni、Cu, 不改变C曲线形状，使右移 强碳化物形成元素，Cr、Mo、W、V、Nb、Ti, 改变C曲线形状并右移 除Co、Al 外，均使Ms、Mf 下降，残余A,2合金元素，（Co%左移）（见下图）,A化温度或加热时间（成分均匀，晶粒大，未溶碳化物少，形核率降低）A稳定性，孕育期延长，C曲线右移,3加热温度和加热时间,45,合金元素对碳钢C曲线的影响 （a）Ni的影响 （b）Cr的影响 （c）W的影响,除Co、Al (2.5% ) 外,
11、所有合金元素溶入奥氏体中，会使:,46,三、过冷奥氏体的连续冷却转变 （CCT曲线）,Ps：AP开始线 Pf：AP终止线 K：珠光体型转变终止线 Vk：上临界冷却速度（马氏体临界冷却速度）M最小冷速 Vk：下临界冷速完全P最大冷速,1过冷奥氏体的连续冷却转变图,C - continuous C - cooling T - transformation,47,（1）CCT位于TTT曲线右下方 ，AP转变温度低一些，t长一些 （2）CCT无AB转变 CCT测定困难，常用TTT曲线定性分析,2连续冷却转变曲线和等温转变曲线的比较,48,（1）根据工件的组织与性能要求，确定热处理工艺。 （2）为了获得
12、M，确定工件淬火时的临界冷速。 （3）可以指导连续冷却操作。 （4）选择钢材的依据。钢号不同，C曲线不同。 （5）C曲线对选择淬火介质与淬火方法有指导。,3C曲线的应用,V1 ：炉冷（退火） P V2 ：空冷，S，T V3：空冷，S，T V4：油冷，T+M+A V5 ：M+A,49,共析钢的等温转变和连续转变曲线的比较及转变组织,50,作业：,术语：珠光体，奥氏体，铁素体，渗碳体，莱氏体，晶粒度,简答题： 1、碳在Fe-C合金中有哪些存在方式？ 2、液态Fe-C合金中析出石墨的过程分为哪几个阶段？ 3、简述钢的奥氏体化过程，以及影响奥氏体化的因素。 4、影响奥氏体的晶粒度的因素有哪些？如何控制奥氏体的晶粒度。 5、简述过冷奥氏体等温转变产物及特征，与性能关系怎样？ 6、简述马氏体转变的特征。 7、简述影响C曲线的因素。 8、简述C曲线和CCT曲线的区别。,
