第六章 钢的热处理2 机械工程材料

（三）马氏体的转变TransformationofMartensite,1.马氏体形成过程：1）转变温度230（Ms)-50（Mf)2）转变条件快速冷却（冷却过程中不与C曲线相遇）3）转变特点M转变是非扩散性的，Fe、C不能扩散。快速冷至Ms以下，-Fe要转变为-Fe，C在-Fe中的溶解度极小。但又不能扩散出去，形成C在-Fe中的过饱和固溶体M。,晶格严重畸变，形成大量位错。M和原A含C量是一样的，使-Fe的体心立方晶格被歪曲成为体心正方晶格。0.25%，（c/a1,正方度）体心正方晶格。C%，正方度愈大、硬度极高、比容增大。,马氏体的体心正方晶格,转变是在一段温度区间形成，不是恒温转变。AM相变是不完全的。即使冷却至Mf点温度，也不能获得100%M，总有A不能转变残余奥氏体A。A10%会影响HB。Ms、Mf温度线由A的成分决定，不受冷却速度及其它因素影响。C%，Ms、Mf。0.5%C以上，Mf点下降室温以下。（图6-15，P69）,奥氏体含碳量对Ms、Mf及Ar的影响,2.M组织形态低碳M（1.0%），针片状、大量孪晶；0.21.0%C，混合M。3.性能HB：决定于含碳量。C%HB。0.6以后处于平缓（图6-14）。合金元素对M硬度影响不大。含碳量对M硬度的影响主要是由于过饱和碳原子与M中的晶体缺陷的交互作用引起的固溶强化所造成。,板条状马氏体,100,粗大片壮马氏体,500,含碳量对马氏体硬度的影响,板条状M的塑性、韧性k好：原因：（1）C在M过饱和程度小c/a1,晶格畸变轻微，残余应力小；（2）亚结构是位错。针片状M的塑性、韧性k差：原因：（1）C在M过饱和程度大c/a1，晶格严重畸变，残余应力大；（2）亚结构是孪晶。,三.影响C曲线的因素,1.含碳量的影响：亚共析钢C%“C”曲线右移过亚共析钢C%“C”曲线左移说明共析钢的过冷A最稳定。注意：图-1，P113(a)AF先析出线。,含碳量对C曲线的影响,含碳量对C曲线的影响,2.合金元素的影响：（1）除钴（Co）外，所有溶入A的合金元素都使“C”曲线右移。缓慢冷却，也得M，可淬硬。（2）碳化物形成元素能改变“C”曲线形状。3.加热温度、保温时间的影响：升高加热温度，延长保温时间提高过冷A的稳定性，使“C”曲线右移。,合金元素使C曲线右移（除Co外）,碳化物形成元素改变C曲线形状,四.过冷奥氏体连续冷却转变图,生产实践中，A大多是在连续冷却中转变的，就要利用连续转变曲线，用膨胀法测定。常借用“C”曲线来说明连续冷却曲线。1.曲线建立将一组试样A化以后，以不同冷却速度连续冷却，测转变开始、转变结束的温度和时间，记录组织、硬度，连接开始点、结束点曲线。（图5-13，P113）Vk临界冷却速度，获得全部M的最小速度。,过冷奥氏体连续冷却转变图,2.用TTT曲线代替CCT曲线应注意以下几点：共析钢及过共析钢在连续冷却条件下，没有贝氏体转变；连续冷却条件下所获得的P类组织，其片层间距不相等；TTT曲线的孕育期要比CCT曲线短。3.由“C”曲线来估计连续冷却时的转变情况（共析钢）,由“C”曲线来估计连续冷却时的转变情况,。,V1随炉冷却P；,V2空冷S；,V3油冷T+M；,V4水冷M+A,VK临界冷却速度,第三节钢的整体热处理,一.钢的退火1.退火的概念是将钢加热到临界点温度以上，经保温后缓慢冷却下来的热处理方法。2.退火的目的1）细化晶粒（铸、锻件）；2）清除内应力（铸、锻件冷却不均，变形不均）；,3）降低硬度便于进行切割；4）为最终热处理作好组织上的准备。3.退火操作及其应用完全退火：片间距不等的P类组织等温退火：片间距相等的P类组织适用范围：适用于亚共析钢和合金钢的铸、锻件球化退火：球状珠光体适用范围：适用于亚共析钢和过共析钢（包括高碳合金钢）去应力退火：组织不变，去掉工件的残余应力,完全退火和等温退火工艺,特点完全退火操作简单，工件尺寸不受限制，但时间较长；等温退火操作较复杂，工件尺寸不能太大，但节约时间,球化退火工艺,过共析钢的球化退火显微组织500,去应力退火工艺,加热温度碳钢和低合金钢500650；高合金工具钢600750,二.钢的正火,1.正火是将钢加热到AC3以上3050或ACcm以上3050保温后从炉中取出在空气中冷却。2.目的1）细化晶粒；2）对于低、中碳钢正火后，有利于切削加工（HB170250）；3）对于过共析钢，可抑制或消除网状二次渗碳体，有利于球化退火；4）对于不太重要的普通零件，作为最终热处理。,各种退火和正火的加热温度范围,三、钢的淬火,淬火：将钢加热到AC3或AC1以上，保温后进行快速冷却的热处理（AM）目的：为了获得M，提高钢的硬度和耐磨度。（一）淬火工艺1、加热温度亚共析钢：AC3+3050，淬火后细小的M。温度过高粗晶，变形大；温度过低有F，硬度不足。,过共析钢：AC1+3050，M+Fe3C（粒状）耐磨性若加热到Accm以上:粗M，脆性大；A含碳量过高，Ar；变形大，开裂。合金元素（除Mn，P外）都阻止A长大，所以淬火温度高；又因为温度高，合金元素可溶解到A里去，使C曲线右移。碳钢的加热温度范围（p117，图5-17）,碳钢的加热温度范围,2、冷却速度,淬火：V冷V临界理想淬火速率：既要获得M，又要少变形、开裂；鼻尖处快，其它处可慢，650-400快。冷却速度过快：引起热应力；马氏体转变将使体积胀大（M比容量大，A比容最小）V冷大，内外温差大，组织应力；应力引起变形与开裂。,关于理想的淬火冷却速度,3、冷却介质(P11表53)常用的有水、盐水、油。水：650400冷却很大，300200仍很大，产生很大的应力，工