Chapter 9 钢的热处理.ppt

第九章 钢的热处理原理;本章主要内容;本章目的;本章重点;提出问题;1. 热处理的定义(什么是热处理?) ：金属或合金在固态下于一定介质中加热到一定温度，保温一定时间，以一定速度冷却下来的一种综合工艺。;例：45#钢，840℃加热，不同方式冷却;2. 热处理的作用(为什么要进行热处理?);;制定正确的热处理工艺规范，保证热处理质量，必须了解钢在不同加热和冷却条件下的组织变化规律。钢中组织转变的规律，就是热处理的原理。 ;二、热处理与相图;2. 相图; 为什么钢能热处理?;实际上，钢进行热处理时组织转变并不按相图上所示的平衡温度进行，通常有不同程度的滞后现象，即实际转变温度要偏离平衡的临界温度。图中表示钢加热和冷却速度对临界温度的影响。;;三、固态相变的特点;ω为固态相变产生的单位体积应变能， ω∝Eε2；E和ε分布为金属的弹性模量和线应变。设新相半径为r的球体，可求得新相的临界晶核半径rk和临界形核功△Gk分别为：;(二)新相晶核与母相存在一定位向关系;(三)母相晶体缺陷对相变起促进作用;(四)易于出现过渡相;四、固态相变的类型;如何进行热处理?;热处理三个阶段：加热、保温、冷却。通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为“奥氏体化”。由加热转变所得的奥氏体组织状态，其中包括奥氏体晶粒的大小、形状、空间取向、亚结构、成分及其均匀性等，均将直接影响在随后的冷却过程中所发生的转变及转变所得产物和性能。因此，弄清钢的加热转变过程，即奥氏体的形成过程是非常重要的。 ;一、共析钢奥氏体的形成过程 以共析钢为例说明奥氏体的形成过程。从珠光体向奥氏体转变的转变方程， α + Fe3C → γ 碳含量C% 0.0218 6.69 0.77 晶格类型 体心立方 复杂斜方 面心立方 我们可以看出：珠光体向奥氏体转变包括铁原子的点阵改组，碳原子的扩散和渗碳体的溶解。 ; 以上共析碳钢珠光体向奥氏体等温形成过程，可以用下图形象地表示出来。 ;2、奥氏体的长大 奥氏体晶核形成后便开始长大。奥氏体长大的机制可做如下的解释。;3、剩余渗碳体的溶解 珠光体向奥转变过程中，总是铁素体首先消失，将有一部分渗碳体残留下来。直到渗碳体全部溶入奥氏体中，此阶段便告结束。 ;二、影响奥氏体形成速度的因素 加热温度和保温时间 在低温下长时间加热和在高温下短时间加热都可以得到相同的奥氏体状态。 2. 原始组织的影响 如果钢的化学成分相同，原始组织中碳化物的分散度越大，相界面越多，形核率便越大；珠光体片间距离越小，奥氏体中碳浓度梯度越大，扩散速度便越快；碳化物分散度越大，使得碳原子扩散距离缩短，奥氏体晶体长大速度增加。 3. 化学元素的影响 （1） 碳含量 钢中碳含量越高，奥氏体的形成速度越快。增加了奥氏体的形核部位，同时碳的扩散距离相对减小。; （2） 合金元素的影响 ①通过对碳扩散速度影响奥氏体的形成速度 ②合金元素改变钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度 ③合金元素的均匀化 ;三、奥氏体晶粒度及影响因素;奥氏体晶粒度测定;2. 影响奥氏体晶粒长大的因素; § 9-3 钢在冷却时的转变;一、概述;过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。 ;在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体，叫做过冷奥氏体。 过冷奥氏体等温转变图TTT图或C曲线是获得等温转变组织的主要依据，是等温淬火获得马氏体组织或贝氏体组织的主要依据。;由于过冷奥氏体在转变过程中有体积膨胀和磁性转变，有组织和性能的变化，因此可用膨胀法、磁性法、电阻法、热分析法、金相-硬度法显示出过冷奥氏体恒温转变过程。 以金相-硬度法为例，测定共析钢等温转变动力学曲线。;过冷奥氏体的等温转变图是表示奥氏体急速冷却到临界点A1 以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线.又称C曲线、S 曲线或TTT曲线。;A1-Ms 间及转变开始线以左区域为过冷奥氏体区。 转变终了线以右及Mf以下为转变产物区。 两线之间及Ms与Mf之间为转变区。;⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小. 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃。 在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小. 在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏 体稳定性增加。 ;⑵ C曲线明确表示 了过冷奥氏体在不同 温度下的等温转变产 物。;① 不同温度下转变产物不同 高温转变产物(A1~550℃) 珠光体( P)——扩散型 ;② 存在孕育期--过冷奥氏体等温分解所需的准备时间，代表 A过冷稳定性 ③ 存在鼻点--孕育期最短，