金属热处理总结

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1、金属热处理总结l/KMIil IMH IS-i 三曲St BLN寵品惦給构韵澗轮卒1 x 3= 3雉心立方姑Z面疋-立方姑籾幣HF六方站的曲 U渦鬆而古口(1130)第六章：1.理解概念：形变强化，细晶强化，滑移，滑移系，滑移面，滑移方向，临界分切应力，取向因子，软位向，硬位向，孪生，纤维组织，形变织构，临界变形度，回复，再结晶，冷加工，热加工，超塑 性2.掌握塑性变形的特点及对组织和性能的影响3.4.5.掌握冷变形金属在加热时组织和性能的变化滑移的位错机制0TCOScosSk软位相：最容易出现滑移硬位相：不能产生滑移6.3多晶体的塑性变形 1、特点：不同时性：只有处在有利位向（取向因子最大）

2、的晶粒的滑移系 才能首先开动 不均匀性：每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界 的强度高于晶内，使得每一个晶粒内部的变形也是不均匀的。协调性：多晶体的塑性变形是通过各晶粒的多系滑移来保证相互 协调性。根据理论推算，每个晶粒至少需要有五个独立滑移系。2、晶粒大小对塑性变形的影响6.4 塑性变形对金属组织与性能的影响 组织的影响 1.形成纤维组 织：2. 形成变形织构：晶体的择优选择3.亚结构细化：随着变形量的增加，位错交织缠结，在晶粒内形 成胞状亚结构，叫形变胞4残余应力：残余内应力和点阵畸变.宏观内应力：微观内应力：点阵畸变：金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷（空位、间隙原 子、位错等），使点阵

3、中的一部分原子偏离其平衡位置，而造成的晶 格畸变。21-+=Kdo s oo1. 各向异性：形成了纤维组织和变形织构2. 形变强化：变形过程中，位错密度升高，导致形变胞的形成和 不断细化，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用组织结构：形成纤维组织和变形织构;亚结构细化;点阵畸变机械性能：各向异性;形变强化/加工硬化;形成残余内应力6.5冷变形金属的回复与再结晶la）挣題科尬lb）K3也X帀诘Itid,底甩丸形变金属与合金退火过程示意图1.回复后的显微组织和性能:（去应力退火）1）金属的晶粒大小和形状不发生明显的变化2）亚结构变化3）金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大4）内应力及电阻率等理化性能

4、降低多边形化：实质上是位错从高能态的混乱状态向低能态的规则排 列移动过程2.再结晶后的显微组织和性能1）金属的晶粒大小和形状发生明显的变化，形成等轴晶粒2）金属的强度、硬度有所降低，塑性、韧性有所提高3）内应力完全消除再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原来的变形组 织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化，并恢 复到完全软化状态，这个过程称之为再结晶。3.再结晶晶粒大小的控制1）冷变形程度:变形度越大，晶粒越细小，大于临界变形度时2）原始晶粒尺寸:原始晶粒越细，再结晶晶粒越细3）杂质与合金元素:杂质与合金元素，细化晶粒4）变形温度:变形温度越高，再结晶晶粒越粗5）退火温

5、度:退火温度越高，再结晶晶粒越粗T再（K）二（0.350.4） T熔（K）影响再结晶温度的因素1）变形度:变形度越大，再结晶温度越低2）金属的纯度:纯度越高，再结晶温度越低3）加热速度和保温时间 :加热速度十分缓慢或和加热时间长，则 再结晶温度升高；但过快或时间短，则来不及形核和长大4）原始晶粒尺寸:原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低6.6 金属的热加工1） 改善铸锭和钢坯的组织，提高材料性能a）提高金属致密度b）细化晶粒c）打碎粗大组织，并均匀分布d）消除偏析（2）出现纤维组织，材料各向异性 在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，

6、这种组织也称为 纤维组织。流线顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。 在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所 受的最大拉应力的方向一致，并在零件内部封闭。（3）形成带状组织，性能明显降低 复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，这种组织称为带状组织横向的塑性和韧性明显降低，切削性能恶化 消除：正火：适用于变温单相的金属 高温扩散退火：严重磷偏析（4）晶粒大小变化 正确制定工艺，细化晶粒，提高性能 变形量： 变形量越大，晶粒越细，但避免临界变形度范围，且变形均匀 热加工温度： 变形量较大，变形温度过高，易引起二次再结晶 终锻温度： 终锻温度过高

7、，晶粒粗大；终锻温度过低，造成加工硬化和残余 应力冷拉钢丝卷制弹簧时，在卷成之后，要在250300 进行退火，以 降低其内应力并使之定型，而硬度和强度基本保持不变。钢的热处理原理与热处理工艺 主要内容：一、钢的热处理原理（五大转变）：1. 碳钢在加热时的组织转变-奥氏体化过程2. 碳钢冷却时的组织转变珠光体转变；贝 氏体转变；马氏体转变；3. 回火转变（合金的时效；调幅分解） 二、热处理工艺（四把火）： 退火；正火；淬火；回火 学习要求：一、钢的热处理原理1. 掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线2. 掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程和转变产物的性能3. 掌握合金的时效和调幅分解过程二、热处

8、理工艺 掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、温度和冷却方式，正确制定工艺第七章钢在加热和冷却时的转变热处理定义将钢在固态下加热到预定的温度，保温预定的时间，然后以预定 的方式冷却下来的一种热加工工艺。普通工艺流程：冶炼、浇注（成分，结晶）塑性变形（均匀组织，产生加工硬化） 预备热处理（降低硬 度、细化组织）切削加工（初步形状，但性能不好） 最终热处理（调整性能，决定性能） 精加工（定形，不影响性能）钢的临界点A1-P向Y转变温度A3-发生先共析a与y转变温度Acm-发生渗碳体与Y转变温 度7.2钢在加热时的转变奥氏体形成的热力学条件G v 0以共析钢为例：eS V G G G G ?+?+?

9、=?（册吧氏体區樓对奧讥休k大 （竹剧余涪解（出曳氐体均匀化孕育期 影响奥氏体形成速度的因素 加热温度: 扩散速度，相变驱动力 原始组织: 形核位置，碳扩散距离 化学成分: 碳，合金元素 影响奥氏体晶粒大小的因素 加热温度和保温时间 加热速度化学成分: 碳，合金元素7.3钢的过冷奥氏体转变曲线 冷却方式:等温冷却;连续冷却等温转变曲线“C”曲线/ TTT曲线连续冷却转变曲线-CCT曲线相同点：都具有珠光体P和马氏体M转变区不同点：1.CCT曲线在TTT曲线右下方;2.CCT没有贝氏体B转变区;3.转变产物不同7.4 珠光体转变珠光体转变：是过冷奥氏体在临界温度 A1 以下较高的温度范围内进行的

10、转变(共析钢在A1550弋之间)，又称高温转变。是典型的扩散型相变。珠光体形态:片状:奥氏体分解;粒状：调质处理或者球化退火1、片状珠光体的组织形态珠光体索氏体屈氏体/托氏体2. 片状珠光体的性能珠光体层片间距SO与性能，SO越小，性能越好 珠光体转变的主要特点1)在 A1 温度以下的高温区进行的相变，对非合金钢约在550 720C;(2) 是渗碳体和铁素体交替组成的片层状组织，为共析转变；(3) 在渗碳体和铁素体形核和长大的过程中，必须依靠碳的扩散， 是扩散型相变;(4) 珠光体的形核率随转变温度的降低而增大，而原子的扩散随温 度的降低而困难，故珠光体转变的温度一时间曲线呈C字形。 片状珠光

11、体：组织：（ F + 片状渗碳体） 三种:珠光体索氏体屈氏体 性能：取决于片层间距的大小。较高的强度，塑韧性偏低。片层 间距愈小，其强度、硬度愈高，同时塑性、韧性也有所改善。片间距影响因素：过冷度（珠光体形成粒状珠光体：组织：（F +粒状渗碳体）性能: 取决于粒状渗碳体的大小、形态和分布。具有较高的强度， 较好的切削加工性能（塑韧性好）及淬火工艺性能。颗粒越细，强度 越高；颗粒越均匀，韧性越好。在硬度相同的条件下，P粒状比P片拉 伸性能好获得：球化退火、淬火+ 回火 晶体结构：体心正方性能：强度和硬度；塑性和韧性；比容 原因：固溶强化；相变强化；时效强化；细晶强化 马氏体相变强化机制:a. 固

12、溶强化:过饱和的间隙原子碳在a相晶格中造成晶格的正方畸 变，形成一个很强的应力场，该应力场阻碍位错的运动，从而提高马 氏体的强度和硬度。b. 相变强化: 马氏体转变时，在晶体内造成晶格缺陷密度很高的亚 结构。这些缺陷都将阻碍位错的运动，使马氏体得到强化。c. 时效强化: 马氏体形成以后，在随后的放置过程中，碳和合金元 素的原子会向位错线等缺陷处扩散而产生偏聚，发生“自回火”，使 位错难以运动，从而造成马氏体的强化。d. 晶界强化: 通常情况下，原始奥氏体晶粒越细小，所得到的马氏 体板条束也越细小，而马氏体板条束阻碍位错的运动，使马氏体得到 强化。板条马氏体高塑韧性机制:a. 亚结构: 胞状位错

13、亚结构中存在低密度位错区，能缓和局部应力 集中；且不存在显微裂纹。b.含碳量:含碳质量份数低，晶格畸变小，淬火应力小。 马氏体的组织、性能比较板条马氏体: （位错马氏体）片状马氏体: （孪晶马氏体） 显微组织：相互平行排列的板条针状或竹叶状 空间形态: 扁条状凸透镜状亚结构：高密度的位错孪晶 含碳量：低/中碳钢高碳钢 性能: 强韧性硬而脆转变特点：热力学；晶体学；动力学 贝氏体转变的主要特点：中温相变 上贝氏体下贝氏体形成温度:550 350C350CMs 相组成：成束分布、平行排列的铁素体含碳过饱和的片状铁素体和其内部沉和夹与其间的断续的条状渗碳体淀的碳化物 显微组织：羽毛状针状或片状 亚结

14、构：位错位错（密度较高） 性能：强度和韧性均较低强度高，韧性好 获得：等温淬火魏氏组织：形成条件；消除方法 转变产物定义组织结构性能奥氏体碳在Y-Fe中的固溶体等轴状多边形晶粒面心立方强度低、 塑性高、比容最小珠光体铁素体和渗碳体的混合物层片状强度较高、塑性较好贝氏 体含碳碳过饱和的铁素体和渗碳体的混合物羽毛状或竹叶状强度不等、 塑性不等马氏体碳在a-Fe中的过饱和固溶体板条状或片状体心正方强度高、 比容最大第八章钢的回火转变及合金时效钢的回火转变和合金时效学习要求1. 掌握淬火钢的回火转变过程。掌握回火转变产物的组织和性能。 正确制定回火工艺。2. 理解时效、脱溶概念，掌握合金脱溶过程，掌握

15、时效后合金性 能变化。3. 了解调幅分解概念及产生条件。 淬火钢的回火转变过程1. 马氏体中碳的偏聚：20100弋2. 马氏体分解：80350C3. 残余奥氏体转变：200300C4. 碳化物的转变：250400C5. 基体a相的回复、再结晶和碳化物的聚集长大：400650C 钢的回火转变索氏体回火索氏体组织小片状（F+ Fe3C ）等轴的F +粗粒状Fe3C性能对比较差较好，综合性能好屈氏体回火屈氏体组织细小片状（F+Fe3C ）针状F +细小粒状Fe3C性能对比较差较好，oe高 马氏体回火马氏体组织过饱和度的F 定过饱和度的F+共格碳化物性能对比较差较好，耐磨性好3、韧性回火脆性：有些钢在定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降的脆化 现象。1. 第一类回火脆性:250400 C,低温回火脆