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1、钢钢的的热热处处理理原原理理1 钢的热处理概述钢的热处理概述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1热处理概述u 定义定义： u目的及重要性：目的及重要性： 改善材料的组织结构 提高性能 提高工件使用寿命 减低成本 u分类：分类： 热处理 t(h)加热冷却热处理工艺曲线T()保温 V加t V冷大型铸钢件的热处理炉 真空淬火炉T加普通热处理（四火：退火、正火、淬火、回火）表面热处理 （表面淬火、化学热处理）2 钢在加热时的转变u 相变的热滞现象相变的热滞现象u 奥氏体化的概念奥氏体化的概念完全奥氏体化不完全奥氏体化u 加热的目的及重要性加热的目的及重要性APA1
2、ETT1T2TTu 奥氏体的形成（奥氏体化过程）奥氏体的形成（奥氏体化过程）共析钢的奥氏体化（共析钢的奥氏体化（P A）奥氏体晶核的形成奥氏体晶粒的长大残余渗碳体的溶解奥氏体成分的均匀化钢在加热时的转变T加C-C-kdcu 奥氏体的形成（奥氏体化过程）奥氏体的形成（奥氏体化过程）亚共析钢和过共析钢的奥氏体化亚共析钢和过共析钢的奥氏体化影响奥氏体转变过程的因素影响奥氏体转变过程的因素加热温度和加热速度含碳量原始组织合金元素钢在加热时的转变亚共析钢过共析钢T2 T1T1T2u 奥氏体晶粒的长大及控制奥氏体晶粒的长大及控制奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度的概念起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度影响奥氏体晶
3、粒度的因素影响奥氏体晶粒度的因素（控制奥氏体晶粒大小的措施）（控制奥氏体晶粒大小的措施）TA、VA、tA成分原始组织新工艺钢在加热时的转变C：两方面的影响Me：除Mn、P，均阻碍A长大Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu 强 弱u 基本概念：基本概念：l过冷奥氏体l奥氏体的冷却转变l过冷奥氏体转变曲线 等温冷却曲线（TTT) 连续转变曲线（CCT）u 目的及重要性目的及重要性u 转变类型转变类型3 钢在冷却时的转变按转变温度高温转变中温转变低温转变按转变产物珠光体转变贝氏体转变马氏体转变按冷却方式等温转变连续转变F AAFe3Cu 过冷奥氏体等温转变（共析钢）过冷奥氏体等温转
4、变（共析钢） 珠光体转变（高温转变）珠光体转变（高温转变）l温度范围： A1 550（Ar1 550）l转变特征：扩散型转变l转变过程：l转变产物：P（片层状 F F 和 FeFe3 3C C 的机械混合物）钢在冷却时的转变富碳区贫碳区AB组织名称名称形成温度形成温度（）片片层间距距（m）片片层形形态可可见倍数倍数（）HBS性能性能珠光体 P（粗P）A1 6500.4较厚、平直、连续500170250强 硬 塑韧索氏体 S 6506000.40.28001000250300综合性能 屈氏体（托氏体）T6005500.2极薄、断续、弯曲20005000300450强 硬 塑韧珠光体转变珠光体转变
5、S 8000T 8000P 3800u 过冷奥氏体等温转变（共析钢）过冷奥氏体等温转变（共析钢） 贝氏体转变（中温转变）贝氏体转变（中温转变）l温度范围： 550230（Ms）l转变特征：半扩散型转变l转变过程：分步进行首先： A F 然后：C 从 F 中析出 550350 B B上上 350230 B B下下l转变产物：B （F F 和 碳化物碳化物的机械混合物）钢在冷却时的转变AB 切变fcc bcc贝氏体转变贝氏体转变组织名称名称形成温度（形成温度（）显微微组织特征特征硬度（硬度（HRC）性能性能上贝氏体350550铁素体呈平行扁平状，细小渗碳体条断续分布在铁素体之间，在光学显微镜下呈暗
6、灰色羽毛状特征。4045综合性能差（强、 塑、韧）下贝氏体230350铁素体呈针叶状，细小碳化物呈点状分布在铁素体中，在光学显微镜下呈黑色针叶状特征。4555韧性好、综合性能好上贝氏体下贝氏体上贝氏体 500 下贝氏体 500 钢在冷却时的转变u 过冷奥氏体等温转变（共析钢）过冷奥氏体等温转变（共析钢） 马氏体转变（低温转变）氏体转变（低温转变）l温度范围： 230 -50（MsMf）l转变特征：非扩散型转变l转变过程： A Ml转变产物：M马氏体是碳溶于马氏体是碳溶于-Fe-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体中所形成的过饱和间隙固溶体钢在冷却时的转变AB 快速共格切变 50m/s bcc0.77
7、%C fcc0.77%CM的形貌板条状M片状M（针叶状）钢在冷却时的转变M形态与含碳量的关系混合MM的形貌W Wc c（% %）0.30.30.30.31.01.01.01.0M形态板条状混合M片状材料：40Cr（800X）工艺情况：淬火、回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：板条马氏体及针状马氏体，为典型中碳马氏体500正常淬火组织：隐晶马氏体 高速钢隐晶M产生体积膨胀（浮凸现象）产生组织应力在 MsMf 之间进行不能进行到底 产生残余奥氏体 （Ar、AR、A）钢在冷却时的转变M的组织特征bccMM转变终止终止温度M转变开始开始温度硬度：与wc（%）有关板条状M： 强度高、有一定的塑性
8、和韧性片状M 硬而脆钢在冷却时的转变M的性能u 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线 TTT曲线的建立曲线的建立 （以金相硬度法为例）l制成金相试样并奥氏体化l分组快冷至A1以下不同温度保温 每隔一定时间取出一试样水淬l观察显微组织（辅以硬度测定） 确定相变点l连接具有相同意义的点钢在冷却时的转变共析钢共析钢 C 曲线简介曲线简介l点、线、面分析 l关于孕育期（）u 过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线 影响TTT曲线（曲线（C 曲线）的因素曲线）的因素l含碳量的影响 l合金元素的影响l加热条件的影响钢在冷却时的转变u 用过冷奥氏体等温转变曲线分析钢的连续转变过程用过冷奥氏体等
9、温转变曲线分析钢的连续转变过程 钢在冷却时的转变v=v1：炉冷， a1 开始点 ， b1 终了点 ， 转变在一温度区间内（T1）进行，转变产物Pv=v2：空冷， a2 开始点 ， b2 终了点 ， 转变温度降低，温度区间变大，转变产物Sv=v3：油冷， a3开始点 ， a3 无意义， 转变分段进行，转变产物T+M+ Av=v4：水冷， A在Ms 以前不分解，转变产物 M+ AT1v1v2vk kv3v4a1b1a3b2a2a3T2vk k：淬火临界冷却速度（M临界冷却速度） 获得 100%100% M M 的最小冷却速度钢在冷却时的转变u 过冷奥氏体连续转变曲线（过冷奥氏体连续转变曲线（CCT曲线）曲线） CCT曲线的建立 CCT曲线的分析与C曲线比较CCT曲线的应用钢的CCT曲线APBFMMSA1A30.30%C 930 30minAPBFMMSA1A316Mn 900 5minAPBFMMSA1A340Cr 850 10minAPMMSA1Acm0.90%C 930 30min
