第4章--钢的热处理.ppt

1、第四章钢的热处理，引言：1，热处理的概念，2，热处理的目的，以适当的方式加热、保温和冷却固体钢材，改变钢内部的组织结构，获得所需组织和性能的工艺方法。(1)提高钢的力学性能，(2)提高钢的工艺性能，3，热处理工艺曲线，金属材料的变形(性能变化，改善)处理，金属材料的性能提高，主要通过合金化，添加合金元素，以及材料的化学成分曹征等多种茄子方法实现。可以大大提高钢的强度、硬度和韧性。通过耐腐蚀性、耐热性等特殊性能热处理，通过金属材料不同的加热、隔热和冷却方式，改变内部组织结构，达到提高加工工艺性能、加强力学性能的目的。加强微观粒子，即增加过冷度和变质处理，细化晶粒，提高金属材料的强度、硬度和塑料、

2、韧性。冷变形强化主要介绍了金属材料的冷塑性变形，组织、结构发生变化，提高强度、硬度，塑性、韧性下降的牙齿章节，主要介绍了钢的热处理、钢的表面强化处理、铸铁的修饰处理等。金属材料的修正处理理论基础，加热时钢的组织转换为Fe-Fe3C相图，PSC时，为了区别平衡临界温度，将实际冷却标记为Ac1、Ac3、Accm，以便相变临界温度低于平衡时的临界温度，分别标记为Ar1、Ar3、Arcm显示了这些临界温度善意Fe-Fe3C相位置图。上述实际临界温度不固定。取决于碳含量、合金元素含量、奥氏体温度、加热和冷却速度等因素。1.以奥氏体形成、碳钢的联合分析为例，常温组织是珠光体。温度加热到Acl以上时，会发生

3、奥氏体转换，转换也是核和核生长的两个茄子基础。这时珠光体很不稳定。铁素体和渗碳体的界面处于成分和结构变化的有利条件。首先在此形成奥氏体结晶核，在奥氏体、铁氧体、奥氏体、三碳体之间取得平衡，依靠铁和碳原子的扩散，将相邻的铁素体晶格改编为面芯立方体的晶格的奥氏体。同时，相邻的三碳体持续溶解在奥氏体中，直至铁索体全部变成奥氏体，每个奥氏体结晶核都生长到徐璐其他奥氏体晶种。由于炭体的晶体结构及碳含量都与奥氏体大不相同，因此从铁索体到奥氏体的切换速度比从炭体到奥氏体的溶解速度快得多。渗碳体完全溶解后，奥氏体碳浓度的分布不均匀。原来是渗碳体的地方碳浓度高，原来是铁素体的地方碳浓度低，所以要继续保温，通过碳

4、扩散均匀奥氏体。以上奥氏体形成过程可以看作是奥氏体核、结晶核的生长、残留渗碳体的溶解、奥氏体均匀化的四个阶段。图2-1-2显示了过渡的整个过程。亚共融河和超共融河的完全奥氏体过程几乎与共融河相似。亚共晶钢加热到Ac1以上时，组织的珠光体首先转变为奥氏体()，组织的铁素体只有加热到Ac3以上时，才能全部转变为奥氏体()。同样，共晶钢必须加热到Accm以上才能得到均匀的单相奥氏体组织。2 .奥氏体晶粒大小及影响因素，影响钢的奥氏体晶粒大小直接冷却后获得的组织和性能。奥氏体颗粒越细，冷却后组织也越细，强度、可塑性和韧性越好。因此，在材料和热处理工艺上获得微小奥氏体粒子的方法对工件的最终性能和质量具有

5、重要意义。(1)奥氏体晶粒大小是表示晶粒大小(粒子)的指标。奥氏体晶粒尺寸有三个茄子概念。起始晶粒大小是当珍珠岩刚全部转化为奥氏体时，该晶胞的大小实际晶粒大小是在特定热处理或热处理条件下钢得到的奥氏体晶胞的大小本质晶胞大小，表示在规定条件下奥氏体晶胞的增长趋势。根据奥氏体晶粒在加热时生长的趋势，将钢分为两类茄子，是晶粒生长倾向较小的钢。据说，本质微细粒钢的另一种是晶粒生长倾向较大的。本质粗晶粒钢根据冶金部标准规定，本质晶粒大小不是将钢加热到93010，保温38小时冷却后，在显微镜下扩大100倍的奥氏体晶粒大小，本质晶粒钢加热到临界点Ac1以上，直到930晶粒长大不太大为止，超过牙齿温度的话，阻

6、止晶粒生长的氧化铝等，结晶立即迅速增长。本质粗晶粒钢没有阻止氧化物等晶粒生长的因素，被加热到临界点Acl以上，晶粒开始继续生长，在工业生产中，通常经过铝脱氧的钢大部分是本质上的细晶粒钢，只有硅脱氧钢被用作本质上的粗晶粒钢。(威廉莎士比亚，硅脱氧，脱氧，脱氧，脱氧，脱氧，脱氧)沸腾的钢一般是本质的粗晶粒钢，而镇静钢一般是本质的细晶粒钢。需要经过热处理的工件一般采用本质的微晶钢。为测定奥氏体粒子的大小，开发了奥氏体晶粒等级标准(参见图5-3)，如图5-3所示。一般结构钢的奥氏体晶粒大小为8级，1级最粗，8级最细，一般认为14级为粗晶粒，58级为细晶粒。(2)影响奥氏体晶粒大小的因素、加热温度和保温

7、时间随着奥氏体晶粒长大，晶界的总面积减少，系统的能量减少。因此，奥氏体粒子在高温下生长是一个自发的过程。奥氏体温度越高，颗粒越大，越明显。在一定温度下，保温时间越长，晶界总面积减少，产生晶粒粗，随着钢的成分奥氏体中碳量的增加，奥氏体晶界的增长趋势也越大。碳是促进钢的奥氏体晶粒长大的元素。如果碳作为不溶解的碳化物存在，在阻碍晶粒生长的作用河里添加形成稳定碳化物的元素(如Ti、V、Nb、Zr等)，就能产生氧化物和氮化物的元素(如A1)，从而大大阻碍奥氏体晶粒生长。因为牙齿碳化物、氧化物、氮化物分散在晶界，起到阻碍晶粒生长的作用。Mn和P是促进奥氏体晶粒增长的元素。要小心，不要因热处理加热温度选择和

8、温度控制中晶粒生长而导致工件性能下降，冷却时钢的组织变化，钢加热奥氏体化后冷却，奥氏体变化。冷却条件不同，转化产物的组织结构也不同，性能也可能大不相同。因此，冷却过程是热处理后决定钢组织和性能的关键程序。热处理的冷却方法可分为两种。奥氏体温度快速冷却到Ar1以下的温度，在等温停留一段时间后继续冷却，通常称为“等温冷却”。图2-1-4中的曲线1和另一个是以固定速度(如液体冷却、液体冷却、空冷)冷却奥氏体。现在以共晶钢为例，讨论了徐璐不同冷却条件下冷奥氏体转换的形式及其切换产物的组织和性能。1 .过冷奥氏体等温变换曲线(C曲线)、(1)过冷奥氏体等温变换曲线(TTT图表，图5所示)。将一系列空缺碳

9、钢片状样品加热到奥氏体化，然后分别快速投入Ac1以下徐璐不同温度的等温桶内，在等温条件下转换，每隔一定时间去除一片，立即在水中冷却，对每个样品进行金相观察，并测定硬度，从而得出徐璐不同温度、徐璐不同恒温时间下的奥氏体变异量。(威廉莎士比亚、温度、温度、温度、温度、温度、温度、温度、温度、温度、温度冷奥氏体变化分别测量开始时间和切换结束时间，将结果显示在温度和时间的坐标系中，然后连接具有相同含义的点，TTT图中的曲线形状也称为C曲线，因为它与字母“C”相同。图-6是整个共晶钢C曲线，显示了每个温度范围内冷却奥氏体等温引起的组织和硬度。需要注意的是，这里的时间是对数坐标索引，(2)过冷奥氏体等温转

10、换产物的组织和性能，C曲线上的水平线是A1线，可以奥氏体稳定地存在于A1线以上的区域。在c曲线中，左侧曲线为变换起始线，A 1线下方和变换起始线为左侧的过冷奥氏体区域。从纵坐标轴到变换起始线的水平距离表示过冷奥氏体等温变换之前经历的时间。这称为孕育期。C曲线形状表明，过冷奥氏体等温变化的孕育期随等温温度变化。C曲线鼻尖的孕育期最短，过冷奥氏体最不稳定，升高或降低等温温度会延长孕育期，过冷奥氏体稳定性将C曲线中右侧的一条线增加到转换终止线，右侧区域为转换产物区域，两条曲线之间的区域为转换过渡区，即转换产物和过冷奥氏体共存区域C曲线下的两条水平线：Ms(230)以共析钢为例，根据转换产物的特征，珠

11、光体类型组织转换区域过冷温度A1550之间的转换产物首先在奥氏体晶系或缺陷密集的地方形成渗碳体晶核，然后依靠周围奥氏体供给，持续供给碳原子而生长，如珠光体类型组织图2-1-5所示。同时，渗碳体结晶核周围的奥氏体中碳量逐渐减少，因此-Fe晶格转换为-Fe晶格，成为铁素体。铁素体的溶碳能力很低，在生长过程中，过剩的碳扩散到相邻的奥氏体中，从而提高碳含量，创造产生新的渗碳体核晶体的条件。这样反复，奥氏体逐渐变细，随着渗碳体和铁素体层之间的珠光体组织牙齿变化温度的下降，形成渗碳体核和生长加速的珠光体逐渐变细，为区别。层间间距的大小、珠光体组织分为珠光体、消氏体、土氏体，温度范围、组织和性能显示在表2-

12、1-1中。表2-1-1碳钢的三个茄子珠光体停留组织和性能，海湾转换区过冷温度在550毫秒之间，转换产物在托架(B)托架(B)托架(B)牙齿温度下，碳仍然具有一定的扩散能力。铁素生长后可以扩散到铁素体外围，在板的边界分布在木板长轴方向排列的碳化物单峰或小块，形成羽状组织，如图7，图8所示，温度在350毫秒之间下降，铁素晶核首先在奥氏体晶系或晶系中，因为温度低，碳原子的扩散能力更小，因此只能在铁素体内沿一定晶面以微碳化物粒子形式析出，铁素体叶片的长轴和50Ms之间。牙齿组织称为下贝氏体(B下)，如图9、图10所示，光学显微镜下有暗黑色针叶树，贝氏体的力学性能完全取决于显微组织结构和形态。上贝氏体的

13、铁素体较宽，塑料变形阻力较低。同时渗碳体分布在铁素体之间，容易破碎，在工业生产中应用价值低。河北组织的片状铁素体小，碳的超饱和率大，前卫密度高。而且碳化物在铁素体内沉淀分散，硬度高，韧性好，综合力学性能好。共析钢下海湾体质的硬度为4555HRC，生产中等温淬火的方法通常得到河北组织。当马氏体切换钢从奥氏体状态快速冷却到Ms温度以下时，会发生马氏体转换。由于温度很低，碳没有扩散，所有都留在-Fe-Fe，碳过度饱和的固溶体，即马氏体(M)牙齿转移是非扩散型转换，Ms，Mf分别是马氏体转换的开始和结束点。过冷奥氏体快速冷却Ms(230)开始马氏体过渡，直到Mf(-50)过渡结束。如果仅通过室温冷却，

14、部分奥氏体保持不变。一般来说，奥氏体在冷却过程中相变后留在周围温度的奥氏体称为剩余奥氏体，因此马氏体转化率主要取决于Mf线。奥氏体中碳含量越高，Mf点越低，转换后的残留奥氏体量也越多，如图11所示。马氏体显微组织形态主要由板材条和板材两种茄子碳含量低于0.2的情况下，如图12所示，碳量大于1.0的情况下，如图13所示，碳量为0.21.0的马氏体、板块条马氏体和板材马氏体混合构成，随着奥氏体碳含量的增加，板材条。表2-1-2板块条带马氏体和片状马氏体性能，马氏体硬度主要与碳含量密切相关。如图14所示，随着碳含量的增加，马氏体硬度增加。硬度增加，尤其是碳含量低的情况下，但当碳含量超过0.6%时，硬

15、度不再继续增加。这是因为奥氏体中碳含量增加，淬火后残留奥氏体杨怡增加，整体硬度减少。马氏体塑性和韧性也与碳含量有关。高碳马氏体晶格的畸变增加，淬火应力也大，往往有很多内部微裂纹，因此塑性和韧性都下降了。低碳板块杆马氏体中，碳的过饱和率低，淬火内部应力低，一般没有微裂纹，而板块杆马氏体中的高密度电位在没有均匀分布的情况下有低密度区域，为前卫运动提供了活动空间。因此，板块杆马氏体具有良好的塑性和韧性。在生产中使用低碳马氏体的优点是使用低碳钢淬火和低温回火工艺等获得性能优良的回火马氏体，这不仅降低了成本，还能获得综合力学性能。(3)影响C曲线的因素，碳含量的影响对C曲线的形状和位置有很大影响。随着奥

16、氏体中碳含量的增加，过冷奥氏体稳定性增加，C曲线的位置向右移动。在常热热处理加热条件下，对超共晶钢，淬火热温度定为Ac1以上3050，必须指出，钢的碳含量增加，但奥氏体中碳含量不增加，未溶解碳量增加，可以促进以珠光体转变为核心的奥氏体分解，C曲线向左移动。因此，在一般热处理加热条件下，碳对亚共晶钢的增加使C曲线向右移动。对于共晶钢，增加碳会使c曲线向左移动。共析钢的过冷奥氏体中最稳定，C曲线位于最右侧，如图15所示。亚共析钢，亚共析钢的C曲线，共析钢的C曲线比较，亚共析钢转换为奥氏体珠光体之前，先有空位小体析出，C曲线先有空位小体线(图5-15a)牙齿，超共析钢有二次渗碳体的析出线(图5-15A)，合金元素的影响除了钴以外，全部合金元素牙齿奥氏体熔化后，提高了其稳定性，C曲线向右移动。碳化物形成大量的元素含量也会改变C曲线的形状，如图2-1-16所示。合金元素牙齿奥氏体没有完全融化，化合物(如碳化物)形式牙齿存在的时候，奥氏体切换过程中发生结晶核作用，过冷奥氏体稳定性下降，C曲线向左移动。除Co，Al外，溶于奥氏体的合金元素在一定程度上降低了马氏体转换的开始温度Ms和马氏体转换的结束温度Mf，使钢在室