钢的热处理原理.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除授课章节钢的热处理原理授课时数2教学目的与要求钢的热处理原理难点过冷奥氏体的连续、等温冷却转变 重点过冷奥氏体的连续、等温冷却转变授课方式课堂讲授 钢的热处理 钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。第一节 钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（A）的形成奥氏体晶核的形成 以共析钢为例A1点则Wc0.0218（体心立方晶格F）Wc6.69（复杂斜方渗碳体）当T上升到Ac1后Wc0.77（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间原子排列不规则，空位和位错密度高。1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。2、残余Fe3C的溶解A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。（F比Fe3C先消失）3、奥氏体成分的均匀化残余Fe3C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为00，0，1，210等十二个等级，其中常用的110级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。影响A晶粒粗大因素1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930950以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）。2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。二、钢在冷却时的转变生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却。（一）过冷奥氏体的等温转变A在相变点A1以上是稳定相，冷却至A1以下就成了不稳定相，必然要发生转变。1、奥氏体等温转变图：表示奥氏体过冷在不同温度下的等温过程中，转变温度、转变时间与转变产物量的关系曲线图。曲线形状与“C”字相似，所以又称C曲线。2、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能1）高温珠光体型转变：A1550（1）珠光体（P）A1650粗层状约0.3mVK时，奥氏体发生M转变，即碳溶于Fe中的过饱和固溶体，称为M（马氏体）。（VK马氏体临界冷却速度）（1）转变特点：M转变是在一定温度范围内进行（MsMf）M转变是在一个非扩散型转变（碳、铁原子不能扩散）M转变速度极快（大于Vk）M转变具有不完全性（少量的残A）M转变只有Fe、Fe的晶格转变（2）M的组织形态WC（）M形态b/Mpas/MPa(%)Ak/JHRC0.1-0.25板条状1020153082013309176018030500.77片状2350204011066(3)M的力学性能M的强度与硬度C的上升M的硬度、强度上升