课题7+钢的热处理1.ppt

1、主题7:钢的热处理。学习目标：1)了解钢在加热或冷却过程中的结构转变；2)掌握钢的常规热处理；3)了解钢的表面热处理；4)了解热处理新技术和热处理工人的常识；6)掌握钢材常规热处理操作方法。基本概念：热处理：热处理是在某种介质中加热、保持和冷却固体金属或合金的过程，以改变材料的整体或表面结构，并获得所需的性能。金属热处理是机械制造中的重要工序之一。与其他加工工艺相比，热处理通常不改变工件的形状和整体化学成分，而是通过改变工件内部的微观结构或改变工件表面的化学成分来赋予或改善工件的使用性能。其特点是提高工件的内部质量。热处理的三个要素：加热(温度)、保温(时间)和冷却(速度)。热处理方法：退火、

2、正火、淬火、回火和表面处理。将钢加热到Ac3或Ac1并获得奥氏体的操作称为奥氏体化。在一般情况下，固相转变存在不同程度的过热或过冷。通常，加热过程中的临界温度标记为Ac1、Ac3和Accm。冷却时标为Ar1、Ar3和Arcm。加热或冷却速度对临界点的影响，1。钢在加热过程中的微观结构转变。钢在加热或冷却过程中的相变温度大多数热处理工艺需要将钢加热到临界温度以上，以获得全部或部分奥氏体结构，即奥氏体化。在实际热处理中，加热时相变温度较高，冷却时相变温度较低，加热和冷却速度越快，偏差越大。通常，加热期间的临界温度标记为Ac1、Ac3和Accm。冷却时标为Ar1、Ar3和Arcm。1.钢在加热过程中

3、的微观组织转变。将钢加热到Ac3或Ac1以上以获得奥氏体的操作称为奥氏体化。在一般情况下，固相转变存在不同程度的过热或过冷。通常，加热过程中的临界温度标记为Ac1、Ac3和Accm。冷却时标为Ar1、Ar3和Arcm。加热或冷却速率对临界点1的影响。奥氏体的形成机理和奥氏体形成的热力学条件自然界中的所有运动总是自发地从高能的不稳定状态转变为低能的稳定状态。当共析钢加热到Ac1以上时，珠光体将转变为奥氏体。这包括四个基本过程：奥氏体晶核的形成、奥氏体晶核的生长、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化。2.影响奥氏体转变速度的因素。随着加热温度的升高，奥氏体化速度加快。加热速度加热速度越快，转化发生

4、的温度越高，转化所需的时间越短。随着钢中碳含量的增加，铁素体和渗碳体之间的相界面增加，转变速度加快。合金元素如钴和镍加速奥氏体化过程；铬、钼和钒减缓奥氏体化过程；硅、铝和锰不影响奥氏体化过程。由于合金元素的扩散速度比碳慢得多，合金钢的加热温度一般较高，保温时间较长。原始组织：当渗碳体在原始组织中呈片状时，奥氏体迅速形成，渗碳体间距越小，转变速度越快，奥氏体晶粒中的碳浓度梯度也越大，所以生长速度越快。3.奥氏体晶粒长大及其控制。实际晶粒尺寸和奥氏体晶粒尺寸在特定热处理或热加工条件下的固有晶粒尺寸被称为实际晶粒尺寸，它决定了钢的性能。钢中奥氏体晶粒在加热过程中的生长趋势由固有晶粒尺寸表示。钢在加热

5、到93010，保持8小时并冷却后测得的晶粒尺寸称为固有晶粒尺寸。如果测得的晶粒尺寸很细，这种钢就称为本征细晶粒钢，否则就称为本征粗晶粒钢。通常，奥氏体影响奥氏体晶粒尺寸、加热温度和保温时间的因素会随着加热温度的升高而逐渐增加。温度越高，或在一定温度下，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗。奥氏体中碳含量增加，晶粒长大趋势增加。不溶性碳化物阻碍晶粒生长。在钢中加入钛、钒、铌、锆、铝等元素有利于获得本征细晶粒钢，因为碳化物、氧化物和氮化物分散在晶界上，会阻碍晶粒生长。锰和磷促进谷物生长。2.钢在冷却过程中的微观组织转变。当温度高于A1时，奥氏体稳定。当温度降至A1以下时，奥氏体处于过冷状态，称为过冷奥氏体

6、。过冷奥氏体不稳定，会转变成其他结构。钢在冷却过程中的转变本质上是过冷奥氏体的转变。钢有两种主要的冷却方法：等温冷却和连续冷却。1.共析过冷奥氏体的等温冷却转变：(1)高温相变发生在A1550之间，过冷奥氏体的相变产物为珠光结构，称为珠光体转变区。珠光微结构是铁素体和渗碳体的机械混合物，渗碳体以层状分布在铁素体基体上。转变温度越低，层间间距越小。珠光微结构按层间间距可分为珠光体、索氏体和金莲体。从奥氏体到珠光体的形核和长大过程是通过碳和铁的扩散以及晶体结构的重建来实现的。珠光体3800、索氏体8000和屈氏体8000。(2)中温转变在550毫秒之间，过冷奥氏体的转变产物为贝氏体组织。这个温度区

7、称为贝氏体转变区。贝氏体是一种两相混合物，渗碳体分布在碳过饱和铁素体基体上。奥氏体向贝氏体的转变属于半扩散型，其中铁原子不扩散，而碳原子具有一定的扩散能力。共析过冷奥氏体的连续冷却转变，Vk代表钢中奥氏体在连续冷却过程中产生非马氏体转变所需的最小冷却速率，称为临界冷却速率。在图中，v1相当于用炉冷却获得粗珠光体；V2相当于在空气中冷却，空气基本上会转化成索氏体；V3相当于在油中冷却，并最终获得金莲花马氏体的混合物；V4相当于在水中冷却，因为过冷奥氏体分解太晚，所以可以获得马氏体。(1)转变产物，在共析钢过冷A的连续冷却转变曲线(CCT曲线)中，当共析钢以大于Vk(即临界冷却速率)的速度冷却时，

8、获得的显微组织为马氏体。当冷却速率小于(临界冷却速率较低)时，钢将转变成珠光结构。过冷共析钢在连续冷却转变过程中不能获得贝氏体组织。与共析钢的TTT曲线相比，共析钢的CCT曲线略偏右，表明奥氏体在较低温度下完成珠光体转变的时间较长。马氏体的形态和特征马氏体的形态：当碳含量低于0.25%时，基本上是板条马氏体(也称低碳马氏体)，板条马氏体是显微镜下平行排列的一束细小板条。在高功率透射电子显微镜下，板条马氏体中有大量位错缠结的亚结构，故又称位错马氏体。当碳含量大于1.0%时，大部分为针状马氏体。针状马氏体是光学显微镜中的竹叶或凸透镜，就像太空中的铁饼。马氏体针之间形成一定角度(60)。高倍透射电镜分析表明针状马氏体中有许多孪晶，故又称孪晶马氏体。当碳含量在0。25和1。它是板条马氏体和针状马氏体的混合结构。低碳(板条)马氏体的形态，高碳(针状)马氏体的形态，以及马氏体的性能特征。马