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工程材料及热处理-材料的强化和处理 3.2 材料的表面技术 3.3 热处理工艺的应用 第三章 3.1 钢铁材料的热处理　　 3.1.1　 钢的热处理原理　　 3.1.2　 钢的热处理工艺　　 3.2 材料的表面技术 3.3 热处理工艺的应用 第三章 钢的热处理 热处理是强化金属材料、提高产品质量和寿命的主要途径之一。绝大部分重要的机械零件，在制造过程中都必须进行热处理。 定义：将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺。 第三章 热处理的基本过程：加热、保温和冷却 最基本的热处理曲线 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 如图， 将钢实际加热时的相变点称为 Ac1、Ac3、Accm、Ar1、Ar3、Arcm 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 共析钢在加热至Ac1以上温度时，珠光体便逐渐转变成奥氏体，这一过程称为钢的奥氏体化。 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 钢的奥氏体化，是通过四个过程完成的： 奥氏体形核 奥氏体晶核长大 残余渗碳体的溶解 奥氏体成分的均匀化 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 共析钢的奥氏体形成过程示意图 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 奥氏体晶粒细小，则冷却后转变产物的晶粒也细小，其强度、塑性和韧性较好 粗大的奥氏体晶粒冷却后转变产物也粗大，其强度、塑性较差，特别是韧性显著降低。 　　钢在加热时获得的奥氏体晶粒大小，直接影响到冷却后转变产物的晶粒大小和力学性能。 因此，奥氏体晶粒的大小是评定热处理加热质量的主要指标之一 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 　　奥氏体晶粒大小用奥氏体晶粒度来表示。国家标准将奥氏体标准晶粒度分为00，0，1，……10等十二个等级 通常认为，4级以下为粗晶粒，5~8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 通常采用以下措施来控制奥氏体晶粒的长大： 合理选择加热温度和保温时间加热温度愈高，保温时间越长，则奥氏体晶粒长大的倾向愈大。特别是加热温度对其影响更大。 选用含有一定合金元素的钢大多数合金元素，如铬、钨、钼、钒、钛等，在钢中可以形成难溶于奥氏体的碳化物，分布在晶粒边界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 钢在冷却时的组织转变 钢的冷却方式和冷却速度不同，所得到的组织和性能也不同。 等温冷却 连续冷却 钢的冷却方式有两种： 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 等温冷却时 以共析钢为例，把奥氏体化以后的试样分成若干组，分别冷却至不同温度下进行等温冷却，可以测得在不同温度下奥氏体开始转变和转变终了的时间点，绘在“温度－时间”坐标图中，然后把开始转变的时间点和转变终了的时间点连接起来，即得到共析钢的奥氏体等温转变曲线，简称TTT曲线，此曲线也称为C曲线。 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 等温冷却时 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 由C曲线可知，共析钢过冷奥氏体的等温转变有三种类型。 在A1~550℃左右进行等温冷却，得到珠光体型组织。 第一种类型 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 根据珠光体中铁素体和渗碳体的片层大小和薄厚不同，分为粗珠光体（也称珠光体，以P表示）、细珠光体（也称索氏体，以S表示）和极细珠光体（也称托氏体，以T表示）三种。它们都是由铁素体和渗碳体构成的机械混合物，其硬度托氏体最高，索氏体次之，珠光体最低。 第一种类型 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 在550℃左右～Ms（马氏体开始转变温度）间进行等温冷却，得到贝氏体型组织。 第二种类型 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 贝氏体是含碳过饱和的铁素体和微小渗碳体颗粒组成的机械混合物。根据贝氏体的组织形态的不同，分为上贝氏体（以B上 表示）和下贝氏体（以B下表示）两种。 第二种类型 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 上贝氏体的组织形态为羽毛状，下贝氏体的组织形态为针叶状。由于上贝氏体中渗碳体颗粒集中分布在铁素体边界，故强度低，塑性、韧性差，不太实用；而下贝氏体中的渗碳体颗粒比较均匀地分布在铁素体针叶中 ，故具有高的强度和较高的韧性，性能较好，实用性强，是生产中常采用等温淬火获得的组织。 第二种类型 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 在Ms温度以下冷却，得到马氏体组织。马氏体组织是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，用M表示。 第三种类型 第三章 3.1.1 钢的热处理原理　　 马氏体型转变是在Ms以下连续冷却过程中高速进行的。马氏体开始转变的温度以