机械工程材料第五章钢的热处理教程.ppt

第五章 钢的热处理;第一节 概述;在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。;2、热处理特点: 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。 ;4、热处理分类 热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理。 热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称热处理工艺。;根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下：;5、预备热处理与最终热处理 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理.; 钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示;冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。 由于加热冷却速度直接影响???变温度，因此一般手册中的数据是以30-50℃/h 的速度加热或冷却时测得的.;第二节 钢在加热时的转变;第一步 奥氏体晶核形成：首先在?与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大：? 晶核通过碳原子的扩散向? 和Fe3C方向长大。 第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。;第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。;共析钢奥氏体化过程;亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析? 或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上.;二、奥氏体晶粒长大及其影响因素; 温来判断。? 晶粒度为1-4 级的是本质粗晶粒钢, 5-8 级的是本质细晶粒钢。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。 ;2、影响奥氏体晶粒长大的因素 ⑴加热温度和保温时间: 加热温度高、保温时间长, ? 晶粒粗大. ⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细.;促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。;第三节 钢在冷却时的转变;㈠ 珠光体转变 1、珠光体的组织形态及性能 过冷奥氏体在 A1到 550℃间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合;⑴ 珠光体： 形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示.;⑵ 索氏体;⑶ 托氏体 形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T 表示。;珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。;2、珠光体转变过程 珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥;珠光体转变;珠光体转变过程;珠光体转变过程观察;㈡ 贝氏体转变 1、贝氏体的组织形态及性能 过冷奥氏体在550℃- 230℃ (Ms)间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表示。 根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下).;⑴ 上贝氏体 形成温度为550-350℃。 在光镜下呈羽毛状. 在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。;⑵下贝氏体 形成温度为350℃-Ms。 在光镜下呈竹叶状。;上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。 ;2、贝氏体转变过程 贝氏体转变也是形核和长大的过程。 发生贝氏体转变时,首先在奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核，其含碳量介于奥氏体与平衡铁素体之间，为过饱和铁素体。;当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上 。;上贝氏体转变过程观察;贝氏体转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散，晶格类型改变是通过切变实现的。 ;㈢ 马氏体转变 当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏体类型组织。 马氏体转变是强化钢的重要途径之一。 1、马氏体的晶体结构 碳在?-Fe中的过饱和固溶体称马氏体，用M表示。;马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.;2、马氏体的形态 马氏体的形态分板条和针状两类。 ⑴ 板条马氏体 立体形态为细长的