《热处理原理》PPT课件

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1、金属热处理原理金属热处理原理 主讲：朱正吼主讲：朱正吼金属热处理原理一、热处理的定义与分类 二、钢在加热时的转变 1、以共析碳钢为例说明奥氏体化过程 2、影响奥氏体化的因素 3、奥氏体晶粒大小及其影响因素 三、钢在冷却时的转变 1、过冷奥氏体的等温转变 2、过冷奥氏体等温转变的产物组织及性能 （1）珠光体 （2）贝氏体 （3）马氏体 4、过冷奥氏体的连续冷却转变 3、影响过冷奥氏体等温转变的因素 金属热处理原理一、热处理的定义及分类一、热处理的定义及分类 1、什么是热处理？、什么是热处理？ 有三个基本参数： 加热、保温、冷却。 热处理质量就是通过控制这三个工艺参数来保证的。 2、分类、分类 普

2、通热处理： 退火、正火、淬火、回火。 表面热处理： 表面淬火及化学热处理。 3、热处理中用到的几个重要温度、热处理中用到的几个重要温度 A1温度： 共析转变温度（727）。 A3温度： A与F的转变温度。 Acm温度： A与Fe3C的转变温度。 实际加热时的临界点：Ac1、Ac3、Accm 实际冷却时的临界点：Ar1、Ar3、Arcm 金属热处理原理二、钢在加热时的转变二、钢在加热时的转变 1、以共析碳钢为例说明钢的奥氏体化过程、以共析碳钢为例说明钢的奥氏体化过程 共析碳钢的室温组织为： P = F + Fe3C A 0.0218%C 6.69%C 0.77%C b.c.c. 复杂立方 f.c

3、.c. PA 既有碳的扩散，也有晶格的重组。 遵循形核与长大的基本规律。 具体地，P A转变包括4个阶段。 （1）形核。）形核。 形核部位： 相界。 原因是： 这些地方原子排列紊乱，能量高，能提供形核所需的能量； A的含碳量在F与Fe3C之间，便于C的扩散。 （2）长大。）长大。 包括 浓差扩散、 相界推移 Fe3C F ， 同时伴随晶格的重组。 （3 3）剩余）剩余FeFe3 3C C的溶解：的溶解： V VFFV VFeFe3 3C C， 转变刚结束时，C平衡CP平衡（4 4）A A 体均匀化：体均匀化： 因为刚形成的A各处C浓度不均匀。 金属热处理原理顺便说明一下亚共析钢和过共析钢的A化

4、。首先，P A， 然后，先共析相（F、Fe3C）A。2、影响、影响A化的因素化的因素 （1）T加热 ，原子扩散， A化。 （2）V加热 ， T转变 ， A化。 （3）化学成分： C% ， F与Fe3C的相界 ， A化。 （4）原始组织： P越细， VA化 ， P片P粒。3、A晶粒大小及其影响因素晶粒大小及其影响因素 （1）晶粒度）晶粒度 起始晶粒度： 奥氏体化刚结束，晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。 实际晶粒度： 钢在具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒大小。 本质晶粒度： 根据标准实验方法，钢在93010，保温8h后的A晶粒度。 金属热处理原理A晶粒度共有12级：（粗）00， 0， 1， 2，

5、 ，10（细） 1-4级：本质粗晶粒钢。 5-8级：本质细晶粒钢。8级：超细晶粒钢。本质粗、细晶粒钢，只是表明钢在一定温度范围内的过热敏感性。（2）影响）影响A晶粒长大的因素晶粒长大的因素 T加热、t保温 ， 晶粒长大； C% ，有利于长大； 合金元素Me： carbide形成元素， V、Ti、Nb、W、Mo、Zr等； nitride形成元素，Al； 促进石墨化元素，Si、Ni、Co、Cu， 都阻碍长大。 Mn、P促使晶粒长大，使钢容易过热。 金属热处理原理三、钢在冷却时的转变三、钢在冷却时的转变 钢的冷却有等温冷却和连续冷却（炉冷、空冷、液冷） 1、过冷、过冷A的等温转变的等温转变 是指冷却

6、到A1以下的A。 过冷A的等温转变是指将A迅速冷到Ar1以下某一温度等温过程中发生的转变。 C曲线 研究过冷A等温转变的一个重要工具。 C曲线综合反映了过冷A在不同温度下的等温转变过程： 转变开始及终了时间、产物类型、转变温度及转变量的关系等。 C曲线分析：曲线分析： （1）线：开始、终了线； 区：过冷A区、产物区、共存区。金属热处理原理（2）过冷）过冷A在各个等温温度都有一个孕育期在各个等温温度都有一个孕育期 等温温度不同，孕育期长短不同，A的稳定性也就不同。 高温： 稳定， 因为此时，T，N、V； 中温： 不稳定， 因为此时，T，N、V； T为控制因素。 低温： 又稳定， 此时T太大，温度

7、很低，原子扩散成为控制因素。 当TMs时， 原子扩散已经停止， 此时相变为无扩散性相变， M以共格切变的方式完成了晶格改组。 （3）共析）共析C钢的过冷钢的过冷A有三种转变有三种转变 高温（A1-550）， AP， 珠光体转变； 中温（550-Ms）， AB， 贝氏体转变； 低温（Ms）， AM， 马氏体转变。 金属热处理原理2、过冷、过冷A等温转变的产物组织及性能等温转变的产物组织及性能 （1）珠光体）珠光体P 片状P： 粗片P， 片层厚度为1500-4500； 细片状P， 又称索氏体， 片层厚度为800-1500； 极细片状P， 又称屈氏体， 片层厚度为300-800 粒状P， 通过球化退

8、火得到。 转变过程： 一般认为是“交替形核、端向长大”， 片状P也有人发现是由Fe3C片分枝长大的结果。 金属热处理原理（2）贝氏体）贝氏体B含碳过饱和+ Fe3C B上， 550350之间形成， 4045HRC， 呈羽毛状； B下， 350Ms之间形成， 4555HRC， 黑色针片状。 （3）马氏体）马氏体MMs以下，以下， A （含碳过饱和）， 即马氏体。 M结构：结构： 体心正方结构， C原子处于面心及铅直棱边的中央位置。 c/a称为马氏体的正方度。 C%， c/a， M的比容。 M形态：形态：片状： 高C马氏体， 其内部亚结构为孪晶， 又称为孪晶M； 板条状： 低C马氏体， 其内部亚结

9、构为位错， 又称为位错M。 金属热处理原理M性能：性能：b、HR高： 、k低： C%， b、HR。 但当C%0.6%后，变化趋缓。 C%， 、k 总之，M板硬、强韧；M片硬、脆。 M转变特点：转变特点：a：无扩散性； b：速度快，瞬间形成（10-7s）； c：有一定的转变温度范围（MsMf）； d：转变不完全，总存在Ar。 3、影响过冷、影响过冷A等温转变的因素等温转变的因素（1）C%亚共析钢： C%， 先共析F析出变慢， C曲线右移； 过共析钢： C%， 未熔Fe3C， 有利于过冷A分解， C曲线左移。 金属热处理原理（2）合金元素）合金元素Me除Co以外的所有合金元素都使C曲线右移，甚至影响C曲线的形状。（3）A化条件化条件T加热、t保温， 成分越均匀、 晶粒越大， 形核率， A稳定性， C曲线右移。 4、过冷、过冷A的连冷转变的连冷转变 特点： （1）有Ps、Pf线、ab线、Ms点；（2）只有高温的P转变，而无B转变；（3）连冷曲线在C曲线的右下方； （4）当b时，AP；当ba时，AP+M；当a时，AM。 （5）临界冷速c： 获得M组织的最小冷速。 （6）C曲线在连冷中的应用（定性分析）。 ab炉冷空冷T/A1PsPfbaMst/h