[工学]第五章 钢的热处理.pptVIP

第五章 钢的热处理 改善钢的性能，主要有两条途径： 一是合金化 二是热处理 5.1 概述 1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。 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。 3、热处理适用范围:只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。 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. 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转变温度，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. 5.2 钢在加热时的转变 加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 一、奥氏体的形成过程 奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例说明： 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。 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 1、奥氏体的晶粒度 奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度,此时晶粒细小均匀。 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同。 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. ⑶合金元素： 阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。 促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P。 ⑷ 原始组织: 接近平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 5.3 钢在冷却时的转变 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。随过冷度不同，过冷奥氏体将发生珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。 现以共析钢为例说明： ㈠ 珠光体转变 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物，根据片层厚薄不同,又细分为珠光体、索氏体和托氏体。 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 形成温度为650-600℃,片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S 表示。 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。 片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。 ㈡ 贝氏体转变 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。 在电镜下为细片状碳化物分布于铁素体针内，并与铁素体针长轴方向呈55-60o角。 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。 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