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1、第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西钢钢的的热热处处理理1 概述概述2 钢在加热时的转变钢在加热时的转变3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变4 钢的退火与正火钢的退火与正火5 钢的淬火钢的淬火6 钢的回火钢的回火7 钢的形变热处理钢的形变热处理8 钢的表面淬火钢的表面淬火9 钢的化学热处理钢的化学热处理10 热处理对零件结构的要求热处理对零件结构的要求第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西温度时间v钢的热处理：钢的热处理：1 概述v工艺曲线：工艺曲线：v特点：特点：v目的：目的：v分类：分类：普通热处理（退火、正火、淬火、回火）普通热处理（退火、正火、淬火、回火）表面热处理（表面淬火、化
2、学热处理）表面热处理（表面淬火、化学热处理）特殊热处理（形变、真空、光亮）特殊热处理（形变、真空、光亮）Tc第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西箱式电阻炉1 概述第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西台车式电阻炉1 概述第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西连续式热处理炉1 概述第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西2 钢在加热时的转变平衡转变平衡转变非平衡转变非平衡转变过热过热过冷过冷第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西一、奥氏体的形成一、奥氏体的形成(PA)v奥氏体晶粒的形成和长大奥氏体晶粒的形成和长大v残余渗碳体的溶解残余渗碳体的溶解v奥氏体的均匀化（奥氏体的均匀化（Fe、
3、C原子的扩散）原子的扩散）2 钢在加热时的转变第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西二、奥氏体晶粒的长大二、奥氏体晶粒的长大v奥氏体的晶粒度奥氏体的晶粒度晶粒度晶粒度起始晶粒度起始晶粒度实际晶粒度实际晶粒度本质晶粒度本质晶粒度v晶粒度的控制晶粒度的控制Al脱氧脱氧(本质细本质细)Si/Mn脱氧脱氧(本质粗本质粗)2 钢在加热时的转变第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西晶粒度的测定方法：晶粒度的测定方法：93010保温保温38小时小时(100)本质粗本质粗本质细本质细2 钢在加热时的转变第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西影响奥氏体晶粒长大的因素影响奥氏体晶粒长大的因素1.1.加热温度
4、加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏体加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加热晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加热温度范围。温度范围。2.2.保温时间保温时间 随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不会无限制地长大下去。会无限制地长大下去。2 钢在加热时的转变第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西影响奥氏体晶粒长大的因素影响奥氏体晶粒长大的因素3.3.加热速度加热速度 加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体加热速度越快，
5、奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。4.4.冶炼和脱氧条件冶炼和脱氧条件 冶炼时用铝脱氧，使之形成冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入微粒；或加入Nb、Zr、V、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物颗等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物颗粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温度粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温度下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相微下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相
6、微粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。2 钢在加热时的转变第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西影响奥氏体晶粒长大的因素影响奥氏体晶粒长大的因素5.5.含碳量的影响含碳量的影响( (有临界值有临界值) ) 随着奥氏体含碳量的增加，随着奥氏体含碳量的增加，FeFe、C C原子的扩散原子的扩散速度增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。速度增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。 当超过奥氏体饱和碳浓度以后，由于出现了当超过奥氏体饱和碳浓度以后，由于出现了残余渗碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大残余渗碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大倾向减小。倾向减小。2 钢在加热时的转变第六章
7、 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变过冷过冷奥氏奥氏体的体的两种两种冷却冷却方式方式第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变一、奥氏体等一、奥氏体等温转变曲线温转变曲线C曲线曲线TTT曲线曲线 T_Temperature T_Time T_Transformation第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变贝氏体转变贝氏体转变只有只有C扩散扩散B下下B上上B马氏体转变马氏体转变非扩散切变非扩散切变M珠光体转变珠光体转变Fe、C扩散扩散0.4m0.2m0.40.2mPSTP孕育期最短孕育期最短过冷奥氏体区过冷奥氏体区0.5
8、 1 10 102 103 104 105MsMf700600500400300200100 0-100时间时间(s)温温度度()Ar1二、二、过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变珠光体转变：珠光体转变：Fe、C的扩散性相变的扩散性相变第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(Ar1550, AP（F+Fe3C）)1）在在A1650形形成成的的珠珠光光体体 ，因因为为过过冷冷度度小小，片片间间距距较较大大(0.4m)，在在500以以上上的的光光
9、学学显显微微镜镜下下，能能分分辨辨其其片片层层状状形形态态；即即为为粗粗珠珠光光体体，习习惯惯上上称称为为珠珠光光体（体（P）。第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变2）m)，在在光光学学显显微微镜镜8001500能能分分辨辨出出其其为为铁铁素素体体薄薄层层和和碳碳化化物物（渗渗碳碳体体）薄薄层层交交替替重重叠叠的的复复相相组组织织称称为为细细珠珠光光体体或或索索氏氏体体，用用字字母母S表表示（以英国冶金学家示（以英国冶金学家HCSorby的名字命名）。的名字命名）。珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(Ar1550, AP（F+Fe3C）)第六章 钢的热处理 机电工
10、程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变3）在在600550形形成成片片层层间间距距极极小小的的珠珠光光体体( 0.2m) ，在在光光学学显显微微镜镜下下高高倍倍放放大大已已无无法法分分辨辨出出其其内内部部构构造造，在在电电子子显显微微镜镜下下可可观观测测到到很很薄薄的的铁铁素素体体层层和和碳碳化化物物（渗渗碳碳体体）层层交交替替重重叠叠的的复复相相组组织织，称称为为极极细细珠珠光光体体或或托托氏氏体体，用用字字母母T表示（以法国金相学家表示（以法国金相学家LTroost的名字命名）。的名字命名）。珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550, AP（F+Fe3C）)第六章 钢的热处理 机电
11、工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550, AP（F+Fe3C）)a)光学显微组织（光学显微组织（500） b)电子显微组织（电子显微组织（8000）图图6-7 珠光体组织珠光体组织第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变贝氏体转变：半扩散相变（贝氏体转变：半扩散相变（C）550Ms, AB)上贝氏体：上贝氏体：550350，过饱和片状过饱和片状F渗碳体渗碳体 下贝氏体：下贝氏体：350Ms，过饱和针状过饱和针状F弥散弥散-FeC第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变贝氏体转变：半扩散相变（贝氏体转变：半
12、扩散相变（C）550Ms, AB)贝贝氏氏体体的的显显微微照照片片上贝氏体：上贝氏体：过饱和片状过饱和片状F渗碳体，性脆无实用价值渗碳体，性脆无实用价值 下贝氏体：下贝氏体：过饱和针状过饱和针状F弥散弥散-FeC，综合性能好综合性能好第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变马氏体转变：非扩散相变，马氏体转变：非扩散相变，Ms以下以下, AM马氏体马氏体_过饱和的过饱和的固溶体固溶体c/a1 称为马氏体的正方度称为马氏体的正方度含碳量高，正方度大含碳量高，正方度大第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变低碳低碳(1.0%)马氏体：片状马氏体：片状_硬而脆硬
13、而脆第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变含含碳碳量量对对马马氏氏体体硬硬度度的的影影响响第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变马氏体转变过程中残余奥氏体（马氏体转变过程中残余奥氏体（A残残或或A/）的形成的形成第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变三三、影影响响C曲曲线线的的因因素素1、碳的影响、碳的影响形状形状(产物产物)位置位置(稳定性稳定性)第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变2、合金元素的影响、合金元素的影响形状、位置、形状、位置、Co左移，其它右移，部分左移，其它右移，部分(Cr、Mo、W、V
14、)双双C曲线曲线第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变3、加热温度和保温时间的影响、加热温度和保温时间的影响 温度高、时间长导致奥氏体成温度高、时间长导致奥氏体成分均匀、晶粒粗大，未溶碳化物分均匀、晶粒粗大，未溶碳化物减少，过冷奥氏体稳定性增加，减少，过冷奥氏体稳定性增加，C曲线右移。曲线右移。第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变四、奥氏体连续冷却转变四、奥氏体连续冷却转变C曲线曲线CCT曲线曲线 Continuous、 Cooling、 Transformation只有只有P、M转变转变k为临界冷却速度为临界冷却速度第六章 钢的热处理 机电工程学
15、院 赵占西3 钢在冷却时的转变连续冷却与等温冷却的比较连续冷却与等温冷却的比较孕育期不同孕育期不同过冷度不同过冷度不同转变产物不同转变产物不同实际生产中的应用实际生产中的应用第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西3 钢在冷却时的转变过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用在连续冷却中的应用1-炉冷炉冷AP2-空冷空冷AS3-油淬油淬AT+M+ A/4-水冷水冷AM A/k-临界冷却速度临界冷却速度kPSMT第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西一、钢的退火一、钢的退火(降低硬度、消除应力，细化晶粒降低硬度、消除应力，细化晶粒)v完全退火：亚共析钢完全退火：亚共析钢Ac
16、3+3050，缓冷到缓冷到 600 600时空冷，得到时空冷，得到 F+PF+P；v等温退火：同完全退火，可节省时间；等温退火：同完全退火，可节省时间；v球化退火：过球化退火：过共析钢共析钢Ac1+2030，消除网状消除网状 碳化物，使之成为球状；碳化物，使之成为球状；v去应力退火：去应力退火：500-650500-650炉冷至炉冷至200200后空冷，后空冷， 消除应力。消除应力。4 钢的退火与正火第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西过共析钢的退火组织过共析钢的退火组织4 钢的退火与正火第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西钢的钢的退火退火加热加热温度温度范围范围4 钢的退火与正火SGP退火退火过程过程视频视频500650第六章 钢的热处理 机电工程学院 赵占西二、钢的正火二、钢的正火v正火目的：细化晶粒，提高强度正火目的：细化晶粒，提高强度 低碳钢低碳钢-提高硬度提高硬度 高碳钢高碳钢消除网状渗碳体消除网状渗碳体v工艺过程：工艺过程： Ac3、Accm+3050,保温后空冷保温后空冷v优优 点：周期短、能耗少点：周期短、能耗少【视频演示】【视频演示】4 钢的退火与正火第六章
