热处理原理和工艺

钢铁材料热处理一：钢铁材料热处理原理：

1、钢在加热时的转变；

2、奥氏体在冷却时的转变；二：钢铁材料热处理工艺

1、退火与正火；

2、淬火与回火；一：钢铁材料热处理原理1、铁碳合金相图是钢加热转变的理论依据：热处理的加热，多数情况下是先把钢加热至高温，使其组织转变为奥氏体。钢的加热过程就是奥氏体的形成过程，这种组织转变称为奥氏体化。铁碳合金相图是确定钢加热转变的重要理论依据。2、奥氏体化过程共析钢加热到727°C（A1)以上，珠光体转变成奥氏体，经历了奥氏体形核、长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。如下图所示：转变步骤奥氏体形核奥氏体核长大残余渗碳体溶解奥氏体成分均匀化奥氏体晶粒长大及其控制奥氏体的晶粒度及其分类

1、奥氏体起始晶粒度

2、奥氏体实际晶粒度

3、奥氏体本质晶粒度（本质粗晶粒、本质细晶粒）影响奥氏体晶粒大小的主要因素

1、加热温度和保温时间

2、加热速度的影响

3、碳及合金元素的影响奥氏体在冷却时的转变1、过冷奥氏体2、过冷奥氏体等温冷却转变曲线3、过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能4、过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）过冷奥氏体定义：

当奥氏体冷至临界点A1以下时，处于不稳定状态，有自发向稳定状态转化的趋势，这种处于A1温度以下不稳顶的奥氏体称为过冷奥氏体。冷却方式：等温冷却：等温淬火、等温退火……连续冷却：水冷、油冷、空冷、炉冷……冷却方式示意图过冷奥氏体等温转变图过冷奥氏体等温冷却转变曲线（C曲线）1、C曲线的建立2、C曲线分析各条特性线含义各区域组织孕育期3、影响C曲线的因素

a、C质量分数：C曲线的形状C曲线距纵坐标的距离Ms、Mf的温度

b、合金元素：除Co（钴）元素外，其它合金元素溶入奥氏体后使C曲线右移

c、奥氏体化条件过冷奥氏体等等温转变的产产物的组织和和性能1、珠光体转变变（共析转变变A→P）发生温度：727°C---560°C产物：珠光体体珠光体的铁素素体和渗碳体体层片粗细与与转变温度有有关。温度越越低，珠光体体的层片越细细。727°C---650°C：珠光体片层层较粗，P（珠光体）650°C---600°C：珠光体层片片较细，S（索氏体）600°C--560°°C：珠光体层层片极细，T(托氏体)珠光体索氏体托氏体2、马氏体体转变（1）转变温度度：Ms（230°C）－Mf（2）产物：马马氏体（3）马氏体：：碳在a--Fe中形成的过过饱和铁素素体，具有有体心正方方结构。（4）形貌：低碳马氏体体：呈板条条状高碳马氏体体：呈透镜镜状，片状状，中间有有脊线。（5）性能特点点：硬而脆脆，且随Wc的增加而增增加。必须经过回回火才能使使用。回火后：高高碳马氏体体具有高强强度高硬度度、高耐磨磨性。低碳碳马氏体具具有好的综综合性能。。低碳马氏体体高碳马氏体体3、贝氏体转转变（1）转变温度度：560—Ms（230°C）（2）产物：贝贝氏体（3）贝氏体：：由过饱和和铁素体和和渗碳体组组成的混合合物。（4）贝氏体的的形状和性性能：（与与等温温度度有关）560--350°°C:贝氏体呈羽羽毛状，称称为上贝氏氏体，记为为B上.350--Ms（230°C）：贝氏体体呈针叶状状，称之为为下贝氏体体，记为B下。上贝氏体下贝氏体过冷奥氏体体连续冷却却转变曲线线（CCT曲线）1、CCT曲线及分析析2、CCT曲线与C曲线的比较较a、位置关系系b、转化的成成分c、得到的组组织3、过冷奥氏氏体转变曲曲线的应用用a、C曲线的应用用b、CCT曲线的应用用钢铁材料热热处理工艺艺一：退火与与正火退火：把钢钢加热至临临界点Ac1（或Acm）以上或以以下，保温温一段时间间后，使其缓缓慢冷却以以获得接近近平衡状态态的组织。。正火：将钢钢件加热至至Ac3或Accm以上30-50°C，经保温后后在空气中中冷却的热处理理工艺二：淬火与与回火淬火：将钢钢加热加热至临界界点（Ac3或Ac1）以上，保保温后以大大于Vkc的速度冷却，，使奥氏体体转变为马马氏体或下下贝氏体的的热处理工工艺。回火：将淬淬火后的钢钢加热至Ac1以下的某一一温度后进进行冷却的的热处理工工艺。退火与正火火退火：采采用炉冷，，冷却速度度很低分类：完全退火球化退火等温退火扩散退火（（均匀化退退火）去应力退火火（低温退退火）再结晶退火火正火（采用用空冷，冷冷却速度较较快）主要应用低碳钢：调调整硬度（（适当增加加硬度），，利于切削削；过共析钢：：消除网状状二次渗碳碳体，利于于珠光体球球化；中碳钢：普普通零件的的最终热处处理。淬火与回火火淬火的目的的：获得马马氏体淬火的工艺艺：加热－－保温－水水冷（油冷冷）常用的淬火火介质:水、盐水、、油（各自自特点）淬火淬火方法：：单液淬火法法双液淬火法法分级淬火法法等温淬火法法冷处理钢的淬透性性（钢的一一种性能））（1）定义：钢钢在淬火时时获得淬透透层深度的的能力。（2）淬透性的的测定：末末端淬火法法、临界直直径法（3）影响淬透透性的因素素：化学成成分，奥氏氏体化条件件（4）选材与淬淬透性目的：a、降低脆性性，减少或或消除内应应力防止工件变变形和开裂裂。b、获得所需的的力学性能能。c、稳定工工件的尺寸寸。d、获得得马氏体。。回火（与淬淬火配合））回火的类型型低温回火：：温度：150—200°C；得到的组组织：M回；内应力和脆脆性降低，，保持了高高硬度和高高耐磨性。。中温回火温度：350