第6章钢的热处理原理ppt课件

重点 热处理组织性能转变难点 热处理原理要求 工作条件 性能 组织 热处理工艺 第六章钢的热处理原理 6 1热处理概述 6 2钢在加热时的转变 第六章钢的热处理原理 6 3钢在冷却时的转变 一 热处理的概念 将材料在一定的介质中加热 保温 冷却 以改变其整体或表面的组织 从而获得所需性能的一种热加工工艺 6 1热处理概述 1 改善使用性能如 耐磨性 强韧性 弹性等 2 改善工艺性能如 机加工性能 成型性能 后续热处理等 3 消除成型缺陷如 组织粗大 成分偏析 残余应力等 二 热处理的作用 生产工艺路线 下料 锻造 正火 粗机加工 渗碳 淬火 低温回火 精加工 成品 汽车齿轮零件 热处理可改善性能且不改变形状 应用十分广泛 例如 机床制造中60 70 的零件需热处理 汽车制造中需热处理的零件多达70 80 工模具及滚动轴承 100 需要热处理 重要机械零件一般都必须进行适当的热处理 三 热处理的应用 加热和冷却时钢的临界温度的变化 1原子扩散2固态相变 注 钢的热处理加热工艺的制定通常参考Fe C相图 四 热处理的理论基础 1 根据工艺参数及组织转变特征不同分为 普通热处理 包括退火 正火 淬火 回火 表面热处理 包括表面淬火 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 及化学热处理 渗碳 渗氮 等 其它热处理 真空热处理 可控气氛热处理 形变热处理等 五 热处理的分类 2 根据热处理阶段和作用不同分为 预备热处理 改善铸 锻 焊毛坯件的组织 消除应力 为后续的机加工或进一步的热处理做准备 最终热处理 使经过成形工艺达到形状和尺寸要求的零件的性能达到所需的使用性能 五 热处理的分类 生产工艺路线 下料 锻造 正火 粗机加工 调质处理 轴颈表面淬火 低温回火 精加工 成品 曲轴 冲模的生产工艺路线 下料 锻造 球化退火 粗机加工 淬火 低温回火 精加工 成品 6 2钢在加热时的转变 目的 获得细小均匀的奥氏体 1 形成过程 一 奥氏体的形成 共析钢 2 奥氏体形成条件 1 温度条件 加热温度高于Ac12 时间条件 在Ac1以上保温足够的时间 100倍显微镜下观察比较 确定晶粒度 3 奥氏体的晶粒度 1 晶粒度的概念表示晶粒的大小的程度 2 晶粒度等级奥氏体晶粒度分为8级 3 晶粒度等级评定对比法和测量法 4 奥氏体晶粒度的影响因素1 加热温度和保温时间 2 加热速度 3 钢的原始组织 4 钢的化学成分 例 若钢中加入适量能形成难熔中间相的合金元素 如Ti Zr V Nb等 能强烈阻碍奥氏体晶粒长大 达到细化晶粒的目的 二 钢的加热工艺选择 1 加热温度以相图为参考 结合热处理类型及钢的具体成分来确定 2 加热时间确定升温时间和保温时间 三 钢的加热缺陷及防止 1缺陷氧化 影响尺寸精度 表面粗糙度 脱碳 降低机械性能 如强度 硬度 耐磨性 过热 导致晶粒粗大 性能下降 可重新在较低温度下加热获得细小奥氏体 过烧 导致晶界氧化甚至熔化 很脆 无法挽救 2防止制定合理的热处理工艺 把缺陷控制在一定的范围内 采用特殊方法 真空加热 可控气氛加热等 6 3钢在冷却时的转变 一 钢的冷却方式 二 过冷奥氏体的等温转变 一 C曲线 的建立 TTT曲线 二 影响C曲线的主要因素1 碳含量对碳钢C曲线的影响 2 合金元素对C曲线的影响 Co 三 两种等温转变产物的组织和性能 1 珠光体类型转变过冷A在临界温度A1以下比较高的温度范围内进行的转变 是典型的扩散型相变 2 珠光体组织由铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物 通常呈片层状 1 珠光体类型组织与性能 3 分类 根据珠光体片间距的大小 可分为三种 珠光体 索氏体 屈氏体 珠光体1000 屈氏体1000 珠光体 索氏体 屈氏体之间无本质区别 其形成温度也无严格界线 只是其片层厚薄和间距不同 综合性能好 可制作性能要求不高的零件 性能主要取决于片层间距的大小 片层间距愈小 其强度 硬度愈高 同时塑性 韧性也有所改善 4 机械性能 2 贝氏体类型组织与性能贝氏体 B 过饱和F Fe3C 1 贝氏体的组织形态 下贝氏体 350 Ms 上贝氏体 550 350 2 贝氏体的力学性能上贝氏体 强度和韧性较低 下贝氏体 不但强度高 而且韧性也好 3 应用上贝氏体 无应用价值 工艺上应避免 下贝氏体 综合性能好 应用较多 通过等温淬火工艺获得 三 碳钢过冷奥氏体连续冷却转变 1 马氏体类型组织与性能 1 马氏体转变 是指钢从奥氏体状态快速冷却 即淬火 而发生的无扩散型相变 2 马氏体结构 是碳溶于 Fe中的过饱和间隙式固溶体 记为M 3 马氏体转变特点a 无扩散性通过切变方式完成 转变速度极快 b 降温转变c 转变不完全室温时仍有部分未转变的奥氏体存在 称之为残余奥氏体 记为Ar 原因 多数钢的Mf在室温以下 消除方法 冷处理 片状马氏体 板条马氏体 4 马氏体的组织形态a 低碳钢 板条马氏体b 高碳钢 片状马氏体c 中碳钢 混合马氏体 5 马氏体的性能特点 片状马氏体 脆性较大 主要原因是含碳量高 晶格畸变大 存在许多显微裂纹 板条马氏体 有较好的塑 韧性 VK 2 C曲线 的应用 将冷却曲线与C曲线叠加 可确定钢冷却后的组织与性能 是制定热处理工艺的理论依据 连续冷却转变产物 P 均匀A 细A P S M A T M A 内容回顾 650 600 550 350 P S T B上 B下