金工第5章课件.pptVIP

第5章 钢的热处理 5.1 钢在加热时的组织转变 5.2 钢在冷却时的组织转变 5.3 退火与正火 5.4 淬火和回火 5.5 钢的表面热处理与化学热处理 5.6 热处理工艺应用 5.7 热处理新技术简介 第5章 钢的热处理 　　　 钢的热处理就是在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，改变其组织，从而获得所需性能的一种工艺。热处理工艺方法较多，但都由加热、保温、冷却三阶段组成。　 第5章 钢的热处理 钢的热处理具有以下特点： ⑴ 只改变机械零件的内部组织及其性能，而不改变其外形和尺寸，是改善钢材性能的重要措施。 ⑵ 热处理能充分发挥钢材的性能潜力，显著提高零件使用寿命，节省金属材料，节约能源。 ⑶ 机械零件毛坯通过热处理可以改善其加工性能。 第5章 钢的热处理 　 热处理工艺种类很多，根据其加热、冷却方法的不同及钢组织和性能变化特点可分为： (1) 整体热处理 主要包括退火、正火、淬火和回火等。 (2) 表面热处理 主要包括表面淬火。 (3) 化学热处理 主要包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属等。 5.1 钢在加热时的组织转变 5.1.1 奥氏体的形成 以共析钢为例，介绍奥氏体的形成过程。共析钢在室温的平衡组织为珠光体，将其加热到相变温度Ac1时，就会发生珠光体向奥氏体的转变。如图5-4所示。 图5-4共析钢奥氏体形成过程示意图 5.1 钢在加热时的组织转变 5.1.1.1 奥氏体晶核的形成 通常奥氏体晶核总是优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。 5.1 钢在加热时的组织转变 5.1.1.2 奥氏体晶核的长大渗碳体的 溶解 奥氏体晶核形成后，立即向铁素体和渗碳体两方面推移，奥氏体晶核不断长大。与此同时，新的晶核不断形成和长大，直至珠光体全部转变为奥氏体。 5.1 钢在加热时的组织转变 5.1.1.3 残余渗碳体的溶解 奥氏体向两侧的长大速度是不同的，铁素体向奥氏体的转变比渗碳体的溶解速度快得多，当铁素体全部消失后，仍有部分Fe3C尚未分解溶入，需延长保温时间，使Fe3C继续溶入奥氏体中。 5.1 钢在加热时的组织转变 5.1.1.4 奥氏体成分均匀化 残余Fe3C全部溶解后，奥氏体的成分是不均匀的，原渗碳体处碳的质量分数较高，原铁素体处碳的质量分数较低，需经一段时间的保温，通过碳原子的扩散，使奥氏体成分均匀。 5.1 钢在加热时的组织转变 5.1.2 奥氏体晶粒长大及控制措施 钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织和性能。奥氏体晶粒细小，则其转变产物的晶粒也较细小，其性能也较好；反之，转变产物的晶粒粗大，其性能则较差。 5.1 钢在加热时的组织转变 若使钢在加热时获得细小均匀的奥氏体晶粒，可在生产中采取以下措施来控制奥氏体晶粒的长大： 1．合理选择加热温度和保温时间 2．合适的加热速度 3．选用含有合金元素的钢 4．原始组织? 5.2 钢在冷却时的组织转变 5.2.1 过冷奥氏体 钢的温度高于临界点（A1、A3、Acm）以上时，其奥氏体是稳定的，当温度处于临界点以下时，奥氏体将发生转变和分解。 处于临界点以下的奥氏体成为过冷奥氏体。 5.2 钢在冷却时的组织转变 奥氏体钢冷却至室温有两种方式： 1、等温转变； 2、连续冷却。 5.2 钢在冷却时的组织转变 5.2.2 过冷奥氏体的等温转变 5.2.2.1 过冷奥氏体等温转变曲线 过冷奥氏体等温转变曲线是表示过冷奥氏体等温转变的温度、转变时间与转变产物及转变量(转变开始及终了)的关系曲线图，又称为C曲线，另外还称TTT图。 如图5-6所示。 图5-6 共析钢奥氏体等温转变图 5.2 钢在冷却时的组织转变 5.2.2.2 影响C曲线的因素 影响C曲线的因素很多，主要是碳的质量分数和合金元素含量。 (1) 碳的质量分数的影响 (2) 合金元素的影响 5.2 钢在冷却时的组织转变 5.2.2.3 过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 1. 高温转变(珠光体转变) 温度范围在A1～550℃之间。转变产物为铁素体片层与渗碳体片层交替重叠的层状组织。分为三类。 5.2 钢在冷却时的组织转变 在A1～650℃之间，过冷度小，形成的珠光体比较粗(层片间距约为0.3μm)，硬度约为160～250HBS。 5.2 钢在冷却时的组织转变 在650～600℃之间，过冷度稍大，