工程材料第7章 钢热处理与相变强化11.ppt

第7章 钢的热处理与相变强化 §7.1 概述 1. 热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的内部或表面组织，获得所需要性能的一种工艺. 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. 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： 根据热处理目的的不同 可分为： 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。 §7.2 钢在加热时的组织转变 加热是热处理的第一道工序。 在临界点A1以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 奥氏体晶核形成：首先在?与Fe3C相界形核。 奥氏体晶核长大：? 晶核通过碳原子的扩散向? 和Fe3C方向长大。 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。 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? 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、影响奥氏体转变的因素 ⑴加热温度: 加热温度越高，加速奥氏体形成. ⑵加热速度: 加热速度越快,转变所需的时间越短. 三、奥氏体晶粒大小及其影响因素 1、奥氏体的晶粒度 珠光体刚刚全部转变成为奥氏体时奥氏体的晶粒度称起始晶粒度,此时晶粒细小均匀。 2. 影响奥氏体晶粒大小的因素 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. 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。 过冷奥氏体的转变方式有等温冷却和连续冷却转变两种。 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 曲线或TTT曲线。 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。 1. C 曲线的分析 转变开始点的连线称转变开始线。转变终了点的连线称转变终了线。 A1-Ms 间及转变开始线以左的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。 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℃。 2. 过冷奥氏体转变产物（共析钢为例） （1）珠光体类型组织形态及性能 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物，根据片层 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，其两侧奥氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团。 珠光体转变 珠光体转变过程 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. 索氏体 屈氏体 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。 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. 钢在加热时的组织转变 在临界点A1以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。 过冷奥氏体的转变方式有等温冷却和连续冷却转变两种。 过冷奥氏体转变产物（共析钢） 过冷奥氏体在550℃~ Ms (共析钢的Ms为230 ℃ )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). 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晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。 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。 贝氏体转变过程