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第五章 钢的热处理 本章主要任务 任务：热处理对于金属材料的改性 任务描述： 目的：改变钢的内部组织结构，改善钢的性能 1、热处理强化金属材料、充分挖掘材料潜能； 2、消除铸、锻、焊热加工工艺缺陷，均匀组织和性能； 3、改善加工工艺性能； 4、保证抗磨损、耐腐蚀等特殊性能。 任务分解 主要模块一：热处理加热和冷却组织转变： 1、结合铁碳相图，掌握材料的奥氏体化过程，以及加热之后的组织状态对于冷却最终组织的影响。 2、掌握C曲线和CCT曲线冷却转变中的作用，能据此判定冷却之后的组织状态；并能理解不同材料的热处理工艺参数。 主要模块二：热处理工艺： 钢的加热与冷却组织转变规律为制定正确的热处理工艺提供了理论依据，热处理参数的确定必须使具体工件满足组织转变规律性 能掌握普通热处理和表面热处理工艺，并能解决具体的情景问题，理解和应用于热处理工程领域。 模块一 热处理概念 模块二 钢材在加热时的组织转变 模块三 钢材在冷却时的组织转变 模块四 退火与正火 模块五 淬火 模块六 回火 模块七 表面热处理与化学热处理 模块二 钢材在加热时的组织转变 1、复习“钢在室温下的组织”：亚共析钢，共析钢，过共析钢的组织组成物。 2、以共析钢为例，了解钢在加热时（727°C以上）组织的转变。（相图上组织和相的转变是可逆的。） 3、影响奥氏体晶粒大小的因素。 一 钢在加热时组织的转变（以共析钢为例） 共析钢加热到727°C（A1)以上，珠光体转变成奥氏体。（四个阶段） 模块三 钢材在冷却时的组织转变 冷却过程——热处理工艺的关键部分，对控制热处理以后的组织与性能起着极大作用，不同的冷却速度获不同的组织与性能。 二 过冷奥氏体等温转变类型及其产物 1、珠光体转变 （共析转变A → P ） 发生温度： 7270C---5600C T8 钢退火组织 P 2、贝氏体转变 560--3500C: 贝氏体呈羽毛状，称为上贝氏体，记为B上 350-- Ms（2300C）：贝氏体呈针叶状，称之为下贝氏体，记为B下。 （5) 性能： 上贝氏体的硬度高，塑性、韧性差，不用。 下贝氏体高强度、硬度、塑性韧性较好。 工业中应用于中碳钢和中碳合金钢制造的零件中。 四 影响C曲线的主要因素 1 含碳量 案例分析一 情景： 将45钢和T12A钢加热至700℃，770℃，840℃淬火，说明淬火温度是否正确？为什么45钢在770℃淬火后的硬度较T12A钢为低。 目的：理解不同的加热温度，对加热相变和最终组织的影响 案例解析 700℃ 770℃ 840℃ 45钢 F+P（无相变） M+F M T12钢 P球 M+ Fe3C+AR M粗+ AR 注： 45钢的正常淬火温度：840℃；T12钢的正常淬火温度：770℃。 45钢770℃淬火组织：M+F，而T12钢淬火组织：M+ Fe3C+AR，相比较T12钢固溶碳量高，其淬硬性高。 金属材料加工过程： 冶炼→铸造 退火可以达到以下目的： (1) 消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化； (2) 消除铸、锻件中存在的魏氏组织或带状组织，细化晶粒和均匀组织； (3) 降低硬度，提高塑性，以便于切削加工； (4) 改善高碳钢中碳化物的形态和分布，为淬火作好组织准备。 完全退火的目的为： (1) 消除铸、锻件中存在的魏氏组织或带状组织，细化晶粒和均匀组织； (2) 消除铸、锻件中存在的内应力，降低硬度，便于切削加工。 完全退火只适用于亚共析钢，不适用于过共析钢。 45钢锻造后与完全退火后机械性能 3 淬透性测定方法 顶端淬火法 回火的主要目的为： (1) 获得所需组织以改善性能；(2) 稳定组织与尺寸；(3) 消除内应力。 按回火温度的不同，可将回火分为以下三类： 1. 低温回火 在150~250℃之间进行，回火后组织为回火马氏体。 目的是在保持高强度、高硬度的前提下，降低钢的淬火内应力，减小其脆性。 主要用来处理刀具、量具、冷作模具、滚动轴承和渗碳件等。 将低碳钢件放入增碳活性介质中，在900~950℃加热保温，使活性碳原子渗入钢的表面以达到高碳，这种热处理工艺称为渗碳。 过程：吸附：活性碳原子吸附至工件表面；扩散：碳原子向工件里层扩散。 根据渗碳介质状态的不同，渗碳工艺有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳三种。其中应用最广泛的是气体渗碳。 案例讨论二 轴和齿轮，是常见的机械零部件，应用非常广泛； 请思考： 1、轴和齿轮