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上海工程技术大学工程材料第四章钢的热处理工程材料第4章第1页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章学习内容热处理的概念与分类4.1钢的加热转变4.2钢的冷却转变4.3钢的普通热处理4.4第2页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.1热处理的概念与分类4.1.1热处理的概念热处理：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。只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。只适用于在固态下能够发生相变的材料第3页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.1热处理的概念与分类(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少）(e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织第4页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章其他热处理普通热处理热处理退火正火淬火回火真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理表面热处理表面淬火—感应加热、火焰加热、电接触加热等4.1.2热处理分类化学热处理—渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等4.1热处理的概念与分类第5页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.2钢的加热转变加热分两种：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。4.2.1奥氏体化奥氏体化也是形核和长大的过程，分为形核、长大、溶解、均匀化四步第6页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章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。4.2钢的加热转变第7页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.2钢的加热转变4.2.2临界温度与实际转变温度第8页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.2钢的加热转变4.2.3晶粒长大控制奥氏体化刚结束时，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，这是一个自发的过程。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9页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.3钢的冷却转变4.3.1过冷奥氏体的冷却方式与转变产物处于临界点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。冷却方式转变产物等温转变和连续冷却转变两种。第10页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.3钢的冷却转变4.3.2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。珠光体是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物。片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。根据片层厚薄不同,珠光体又细分为珠光体、索氏体和托氏体。光镜下形貌电镜下形貌第11页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.3钢的冷却转变珠光体的形态与性能第12页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.3钢的冷却转变珠光体转变属于扩散型转变，首先形成渗碳体晶核。珠光体的转变特点第13页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.3钢的冷却转变4.3.3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，用B表示。贝氏体是在铁素体的基体上弥散分布着渗碳体。根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上，羽毛状)和下贝氏体(B下，针状)。上贝氏体下贝氏体第14页，共38页，星期日，2025年，2月5日工程材料第4章4.3钢的冷却转变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。上贝氏体形成温度为550-350℃。在光镜下