金属热处理知识点剖析.docVIP

1 热处理的目的、分类、条件； 定义：通过加热、保温和冷却的方法，使金属的内部组织结构发生变化，从而获得所要求的性能的一种工艺方法。 目的： 1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长零件使用寿命。 分类： 特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 热处理条件： （1）有固态相变发生的金属或合金 （2）加热时溶解度有显著变化的合金 热处理过程中四个重要因素: (1)加热速度V； (2)最高加热温度T; (3)保温时间h; (4)冷却速度Vt. 2 什么是铁素体、奥氏体、渗碳体？其结构与性能； Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm临界温度的意义；奥氏体的形成条件；奥氏体界面形核的原因/条件；以共析钢为例，详细分析奥氏体的形成机理；影响奥氏体转变速度的因素；影响奥氏体晶粒长大的因素； 铁素体：碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体,以F或α表示； 结构：体心立方结构；组织：多边形晶粒 性能：铁素体的塑性、韧性很好（δ=30～50%、aKU=160～200J／cm2），但强度、硬度较低(σb=180～280MPa、σs=100～170MPa、硬度为50～80HBS)。其力学性能几乎与纯铁相同。 奥氏体：碳溶于? γ-Fe中的间隙固溶体；用A或 γ 表示 结构：面心立方晶格 性能：奥氏体常存在于727℃以上，是铁碳合金中重要的高温相，强度和硬度不高，但塑性和韧性很好(σb≈400 MPa、δ≈40～50%、硬度为160～200HBS)，易锻压成形。钢材热加工都在γ区进行。 组织：多边形等轴晶粒，在晶粒内部往往存在孪晶亚结构 渗碳体：铁与碳形成的金属化合物，是钢铁中的强化相，高温下可分解， Fe3C →3Fe+C(石墨) 。 结构：复杂斜方 性能：渗碳体中碳的质量分数为6.69%，熔点为1227℃，硬度很高(800HBW)，塑性和韧性极低(δ≈0、aKU≈0)，脆性大。渗碳体是钢中的主要强化相，其数量、形状、大小及分布状况对钢的性能影响很大。 由于碳在?α-Fe中的溶解度很小，因而常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。 五个重要的成份点: P、S、E、C、F。 四条重要的线: ECF、ES、GS、PSK。 三个重要转变: 包晶转变反应式、共晶转变反应式、共析转变反应式。 两个重要温度: 1148 ℃ 、727 ℃ 。 奥氏体 1.奥氏体：碳溶于? γ-Fe中的间隙固溶体；用A或 γ 表示 结构：面心立方晶格 组织：多边形等轴晶粒，在晶粒内部往往存在孪晶亚结构 性能：奥氏体常存在于727℃以上，是铁碳合金中重要的高温相，强度和硬度不高，但塑性和韧性很好(σb≈400 MPa、δ≈40～50%、硬度为160～200HBS)，易锻压成形。钢材热加工都在γ区进行。 室温不稳定相 高塑性、低屈服强度（利用奥氏体量改善材料塑性） 顺磁性能（测残余奥氏体和相变点） 线膨胀系数大（应用于仪表元件） 导热性能差（耐热钢） 比容最小（ 利用残余奥氏体量减少材料淬火变形） 2.Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm临界温度的意义 Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度； Ar1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度； Ac3——加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度； Ar3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度； Accm--加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度 Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度 奥氏体的形成条件 过热（TA1） 奥氏体界面形核的原因/条件 (1) 易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏. (2) 在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。 △G = -△Gv + △Gs + △Ge △Gv—体积自由能差， △Gs —表面能， △Ge —弹性应变能 相界面△Gs 、△Ge 较小，更易满足热力学条件△G0. 以共析钢为例，详细分析奥氏体的形成机理 （1）奥氏体的形核 球状珠光体中：优先在F/Fe3C界面形核 片状珠光体中：优先在珠光体团的界面形核，也在F/Fe3C片层界面 形核 奥氏体的长大 片状珠光体：奥氏体向垂直于片层和平行于片层方向长大. 球状珠光体：奥氏体的长大首先包围渗碳体,把渗碳体和铁素体隔开,然后通过A/F界面向铁素体一侧推移, A / Fe3C界面向Fe3C