热处理基本原理课件

热处理基本原理 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉中国出土的西汉(公元前公元前206公元公元24)中山靖王墓中中山靖王墓中 的宝剑的宝剑,心部含碳量为心部含碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达，而表面含碳量却达 0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手手 艺艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。中金属的氧化和脱碳等。18501880年，对于应用各种气体年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤诸如氢气、煤气、一氧化碳等气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。进行保护加热曾有一系列专利。18891890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。19011925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳渗碳；30年代出现露点电位差计年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；步控制炉内气氛碳势的方法；20世纪世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，发年代以来，热处理技术运用等离子场，发展了离子渗氮、渗碳工艺展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。在在铸铸造造、压压力力加加工工和和焊焊接接成成形形过过程程中中，不不可可避避免免地地存存在在组组织织缺缺陷陷。对对金金属属材材料料进进行行热热处处理理主主要要源源于于提提高高其其综综合合机机械械性性能能，符符合合材材料料在在设设计计和和制制备备过过程程中中所所遵遵循循的的“成分组织性能成分组织性能”的原则的原则。热处理的理论基础热处理的理论基础 热处理是将金属材料以一定的速度加热到预定温度热处理是将金属材料以一定的速度加热到预定温度并保持预定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综并保持预定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法。合工艺方法。q 金属材料的强化机制金属材料的强化机制导致材料失效导致材料失效导致材料失效导致材料失效的最大应力的最大应力的最大应力的最大应力结构材料结构材料结构材料结构材料陶瓷材料陶瓷材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料金属材料金属材料金属材料金属材料 强强强强 度度度度 疲劳强度疲劳强度疲劳强度疲劳强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度断裂强度断裂强度断裂强度断裂强度屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度材料强度的唯一性判据材料强度的唯一性判据材料强度的唯一性判据材料强度的唯一性判据 通常研究的结构材料在室温工作条件下，最需要考虑的是屈服通常研究的结构材料在室温工作条件下，最需要考虑的是屈服强度和断裂强度强度和断裂强度。断裂强度断裂强度断裂强度断裂强度屈服强度屈服强度屈服强度屈服强度 b bk k b bk k脆性材料脆性材料脆性材料脆性材料塑性材料塑性材料塑性材料塑性材料脆性材料的强度脆性材料的强度脆性材料的强度脆性材料的强度通常以通常以通常以通常以 k k表示表示表示表示塑性材料的强度塑性材料的强度塑性材料的强度塑性材料的强度通常以通常以通常以通常以 b b表示表示表示表示 大部分金属材料属于塑性材料，其塑性变形是靠位大部分金属材料属于塑性材料，其塑性变形是靠位错的运动而发生的，因此，任何阻止位错运动的因素都错的运动而发生的，因此，任何阻止位错运动的因素都可以成为提高金属材料强度的途径可以成为提高金属材料强度的途径。固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化：当合金由单相固溶体构成时，随溶质原子含量的增当合金由单相固溶体构成时，随溶质原子含量的增加，其塑性变形抗力大大提高，表现为强度和硬度上升，加，其塑性变形抗力大大提高，表现为强度和硬度上升，塑性和韧性值下降。塑性和韧性值下降。CuCuNiNi固溶体的机械固溶体的机械 性能与成分的关系性能与成分的关系AlAlMgMg固溶体的应力应变曲线固溶体的应力应变曲线b 固溶强化的实质固溶强化的实质固溶强化的实质固溶强化的实质：晶体结构中的弹性交互作用、晶体结构中的弹性交互作用、电电 交互作用和化学交互作用。其中最主要的是：溶质交互作用和化学交互作用。其中最主要的是：溶质 原子与位错的弹性交互作用阻碍了位错的运动。原子与位错的弹性交互作用阻碍了位错的运动。不同溶质原子在位错周围的分布状态不同溶质原子在位错周围的分布状态CotrellCotrell气团模型气团模型气团模型气团模型：溶质原子与位错弹性交互作用的结果，溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错的周围，以减小点阵畸变，使溶质原子趋于聚集在位错的周围，以减小点阵畸变，降低体系的能量。（它对位错有降低体系的能量。（它对位错有“钉扎钉扎”作用）作用）细晶强化细晶强化细晶强化细晶强化：合金的晶粒越细小，内部的晶粒和晶界的数目就越合金的晶粒越细小，内部的晶粒和晶界的数目就越多。细晶强化利用晶界上原子排列的不规则性，原子能多。细晶强化利用晶界上原子排列的不规则性，原子能量高这一特点，对材料进行强化。量高这一特点，对材料进行强化。双晶粒的拉伸试验说明：晶界对形变有阻碍作用。双晶粒的拉伸试验说明：晶界对形变有阻碍作用。双晶粒拉伸示意图双晶粒拉伸示意图低碳钢的低碳钢的 s s 与晶粒大小的关系与晶粒大小的关系 在右图中，低碳钢的在右图中，低碳钢的s 与晶粒直径平方根的倒数呈线与晶粒直径平方根的倒数呈线性关系，可用下式表示：性关系，可用下式表示：s 0+Kd1/2 HallPetch公式公式细晶强化理论的提出：细晶强化理论的提出：（1）针对不同常规材料，探索抑制其晶粒长大的办法。）针对不同常规材料，探索抑制其晶粒长大的办法。（2）在世界范围掀起了研究纳米材料的狂潮。）在世界范围掀起了研究纳米材料的狂潮。可以实现在提高材料强度的同时，也改善材料的塑性可以实现在提高材料强度的同时，也改善材料的塑性和韧性，获得最佳的强韧性配合。和韧性，获得最佳的强韧性配合。加工硬化加工硬化加工硬化加工硬化：加工硬化是指金属材料随着塑性变形程度的增加，强加工硬化是指金属材料随着塑性变形程度的增加，强度、硬度升高；塑性、韧性下降的现象。加工硬化（冷变度、硬度升高；塑性、韧性下降的现象。加工硬化（冷变形）是热处理不能强化的金属材料的主要强化方法。形）是热处理不能强化的金属材料的主要强化方法。曲线分为三阶段曲线分为三阶段1）易滑移阶段（位错少干扰）易滑移阶段（位错少干扰）2）线性硬化阶段（位错塞积）线性硬化阶段（位错塞积）3）抛物线硬化阶段（螺旋位错）抛物线硬化阶段（螺旋位错 启动，位错密度下降）启动，位错密度下降）加工硬化曲线：加工硬化曲线：加工硬化曲线：加工硬化曲线：晶粒度对加工硬化曲线的影响晶粒度对加工硬化曲线的影响晶粒度对加工硬化曲线的影响晶粒度对加工硬化曲线的影响加工硬化的实质加工硬化的实质：是金属塑性变形时内部产生滑移，使是金属塑性变形时内部产生滑移，使晶粒变形和细化亚组织，因而产生大量的位错，晶格严重晶粒变形和细化亚组织，因而产生大量的位错，晶格严重畸变，内部应力增加，其宏观效应就是加工硬化。畸变，内部应力增加，其宏观效应就是加工硬化。晶体结构对加工硬化曲线的影响晶体结构对加工硬化曲线的影响 时效强化时效强化时效强化时效强化：时效强化是指获得过饱和固溶体后，在一定温度下时效强化是指获得过饱和固溶体后，在一定温度下保温析出过渡相、第二相等而实现对材料强化的方法。保温析出过渡相、第二相等而实现对材料强化的方法。第二相强化第二相强化第二相强化第二相强化（弥散强化弥散强化弥散强化弥散强化）：通过各种工艺手段使第二相质点弥散分布，可以阻通过各种工艺手段使第二相质点弥散分布，可以阻碍合金内部的位错运动，从而提高合金强度的方法。碍合金内部的位错运动，从而提高合金强度的方法。第二相一般指各种化合物质点。第二相一般指各种化合物质点。1 1 1 1）生产中可通过对马氏体进行回火的方法获得弥散分布生产中可通过对马氏体进行回火的方法获得弥散分布 的第二相；的第二相；2 2 2 2）也可通过共晶化合物进行热压力加工获得；也可通过共晶化合物进行热压力加工获得；3 3 3 3）还可通过共析反应获得；还可通过共析反应获得；4 4 4 4）另外还可通过粉末冶金方法获得。另外还可通过粉末冶金方法获得。获得第二相的途径：获得第二相的途径：获得第二相的途径：获得第二相的途径：第二相在基体中的形态及分布：第二相在基体中的形态及分布：第二相在基体中的形态及分布：第二相在基体中的形态及分布：以钢中以钢中Fe3C的形态与分布为例：的形态与分布为例：a：过共析钢中，：过共析钢中，Fe3C呈连续网状分布在呈连续网状分布在晶界上。晶界上。塑性、强度下降。塑性、强度下降。b：珠光体中，：珠光体中，Fe3C与铁素体呈平行间隔分布。与铁素体呈平行间隔分布。塑性、强度较高。塑性、强度较高。（要求珠光体细小，片层间距小）（要求珠光体细小，片层间距小）c：共析钢或过共析钢经球化退火后，共析钢或过共析钢经球化退火后，Fe3C呈颗粒呈颗粒 状分布在状分布在晶界上。晶界上。强度下降，塑性上升，便于加工。强度下降，塑性上升，便于加工。弥散型两相合金强化的主要影响因素：弥散型两相合金强化的主要影响因素：弥散型两相合金强化的主要影响因素：弥散型两相合金强化的主要影响因素：1 1）颗粒直径颗粒直径 2 2）第二相含量（体积分数）第二相含量（体积分数）3 3）第二相的分布状态第二相的分布状态第二相的强化机制：第二相的强化机制：第二相的强化机制：第二相的强化机制：绕过机制绕过机制绕过机制绕过机制切割机制切割机制切割机制切割机制 复合强化复合强化复合强化复合强化：利用两种或两种以上的强化方法，来达到塑性金属利用两种或两种以上的强化方法，来达到塑性金属材料强化的目的。材料强化的目的。钢的形变热处理钢的形变热处理钢的形变热处理钢的形变热处理固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化加工硬化加工硬化加工硬化加工硬化 回火索氏体回火索氏体回火索氏体回火索氏体 第二相强化第二相强化第二相强化第二相强化细晶强化细晶强化细晶强化细晶强化固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化q 固态相变固态相变 塑性金属材料的强化机制表明塑性金属材料的强化机制表明塑性金属材料的强化机制表明塑性金属材料的强化机制表明：通过热处理中的加通过热处理中的加热和冷却过程使合金产生固态相变，从而合金组织发生热和冷却过程使合金产生固态相变，从而合金组织发生变化，最终导致材料性能产生变化。变化，最终导致材料性能产生变化。固态相变固态相变固态相变固态相变是指固态物质在温度、压力、电场、磁场是指固态物质在温度、压力、电场、磁场改变时，从一种组织结构会转变成另一种组织结构。改变时，从一种组织结构会转变成另一种组织结构。材料科学研究中的固态相变主要是指温度改变而产材料科学研究中的固态相变主要是指温度改变而产生的相变。生的相变。固态相变主要包括三种基本变化固态相变主要包括三种基本变化固态相变主要包括三种基本变化固态相变主要包括三种基本变化：1 1）晶体结）晶体结构的变化；构的变化；2 2）化学成分的变化；）化学成分的变化；3 3）有序程度的变化。）有序程度的变化。一种相变可同时包括一种、两种或三种变化。一种相变可同时包括一种、两种或三种变化。材料科学遇到的相变习惯上分为材料科学遇到的相变习惯上分为扩散型相变和无扩扩散型相变和无扩散型相变散型相变两大类。两大类。扩散型相变的特点扩散型相变的特点是通过激活原子运动而产生，要是通过激活原子运动而产生，要求温度高，原子活动能力强。纯金属的同素异构转变、求温度高，原子活动能力强。纯金属的同素异构转变、固溶体的多形性转变、以及脱溶转变等均属于此类。固溶体的多形性转变、以及脱溶转变等均属于此类。无扩散型相变的特点无扩散型相变的特点是相变中原子不发生扩散、原是相变中原子不发生扩散、原子作有规则的近程迁移，以使点阵改组；相变中相邻原子作有规则的近程迁移，以使点阵改组；相变中相邻原子的相互位置不变。在低温下原子不能扩散时易发生这子的相互位置不变。在低温下原子不能扩散时易发生这类转变，如一些合金中的马氏体相变，某些低温进行的类转变，如一些合金中的马氏体相变，某些低温进行的同素异构转变（同素异构转变（-Co-Co（hcphcp）与）与-Co-Co（fccfcc）。固态相变的热力学条件固态相变的热力学条件固态相变的热力学条件固态相变的热力学条件：固态相变的热力学所涉及的问题主要是反应能不能固态相变的热力学所涉及的问题主要是反应能不能进行，即新相能否形成，最根本的就是反应过程进行，即新相能否形成，最根本的就是反应过程GG0 0是否成立。是否成立。与液态凝固时相比较，固态相变形核增加了一项应与液态凝固时相比较，固态相变形核增加了一项应变能，即变能，即G VGV S VGe 式中：式中：V为新相体积；为新相体积；S为新、旧相的界面积；为新、旧相的界面积；GV和和Ge分别表示形成单位体积新相时自由能和应变能；分别表示形成单位体积新相时自由能和应变能；表示新、旧相界单位面积的界面能。表示新、旧相界单位面积的界面能。固态相变的动力力学条件固态相变的动力力学条件固态相变的动力力学条件固态相变的动力力学条件：固态相变的动力学主要讨论固态相变的动力学主要讨论相变进行的速率问题相变进行的速率问题，固态相变的速率是形核率和长大速率的函数，即与相变固态相变的速率是形核率和长大速率的函数，即与相变温度有关的函数。温度有关的函数。动力学除了讨论固态相变过程中的形核和晶粒长大动力学除了讨论固态相变过程中的形核和晶粒长大的速率问题，还包括外界条件（温度、压力和磁场）和的速率问题，还包括外界条件（温度、压力和磁场）和组分对相变过程的影响及控制相变产物的组成等内容。组分对相变过程的影响及控制相变产物的组成等内容。固态相变的晶体学固态相变的晶体学固态相变的晶体学固态相变的晶体学：固态相变的晶体学主要描述晶体中原有相与新相之固态相变的晶体学主要描述晶体中原有相与新相之间的晶体学关系，如晶体结构、点阵常数等，分析新相间的晶体学关系，如晶体结构、点阵常数等，分析新相形成的原子迁移过程。形成的原子迁移过程。钢钢铁铁材材料料热热处处理理是是通通过过加加热热、保保温温和和冷冷却却方方式式借借以以改改变变合合金金的的组组织织与与性性能能的的一一种种工工艺艺方方法法，其其基基本本内内容容包包括热处理原理及热处理工艺两大方面。括热处理原理及热处理工艺两大方面。第三节第三节 钢的热处理钢的热处理 钢铁材料的强韧化重要有两个途径：一是对钢铁材钢铁材料的强韧化重要有两个途径：一是对钢铁材料实施热处理；二是通过调整钢的化学成分，加入合金料实施热处理；二是通过调整钢的化学成分，加入合金元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。元素（亦即钢的合金化原理），以改善钢的性能。q 钢的热处理原理钢的热处理原理钢的热处理相变温度钢的热处理相变温度钢的热处理相变温度钢的热处理相变温度 钢钢在在加加热热时时，实实际际转转变变温温度度往往往往要要偏偏离离平平衡衡的的临临界界温温度度，冷冷却却时时也也是是如如此此。随随着着加加热热和和冷却速度的增加，滞后冷却速度的增加，滞后现现象象将将越越加加严严重重。通通常常把把加加热热时时的的临临界界温温度度标标以以字字母母“C”“C”，如如A AC1C1、A AC3C3、A ACmCm等等；把把冷冷却却时时的的临临界界温温度度标标以以字字母母“r”“r”，如，如A Ar1r1、A Ar3r3、A Armrm等等。加热时钢的组织转变加热时钢的组织转变加热时钢的组织转变加热时钢的组织转变1 1 1 1、奥氏体的形成过程、奥氏体的形成过程、奥氏体的形成过程、奥氏体的形成过程 钢钢在在加加热热时时奥奥氏氏体体的的形形成成过过程程又又称称为为奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体化化化化。以以共析钢的奥氏体形成过程为例。共析钢的奥氏体形成过程为例。3 3 3 3）残留渗碳体的溶解：）残留渗碳体的溶解：）残留渗碳体的溶解：）残留渗碳体的溶解：铁素体全部消失以后，仍有部铁素体全部消失以后，仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。1 1 1 1）奥氏体形核：）奥氏体形核：）奥氏体形核：）奥氏体形核：奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体的界面上形成。的界面上形成。2 2 2 2）奥氏体晶核长大：）奥氏体晶核长大：）奥氏体晶核长大：）奥氏体晶核长大：奥氏体晶核形成以后，依靠铁、奥氏体晶核形成以后，依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。断溶入到奥氏体中去而进行的。4 4 4 4）奥氏体均匀化：）奥氏体均匀化：）奥氏体均匀化：）奥氏体均匀化：渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩成分是不均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体。散才能获得均匀化的奥氏体。亚共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：2 2 2 2、奥氏体晶粒大小及其控制、奥氏体晶粒大小及其控制、奥氏体晶粒大小及其控制、奥氏体晶粒大小及其控制 1 1 1 1）晶粒大小的表示方法）晶粒大小的表示方法）晶粒大小的表示方法）晶粒大小的表示方法 晶粒大小广泛采用的是与标准金相图片（标准评级晶粒大小广泛采用的是与标准金相图片（标准评级图）相比较的方法来评定晶粒大小的级别。通常将晶粒图）相比较的方法来评定晶粒大小的级别。通常将晶粒大小分为大小分为8 8级，级，1 1级最粗，级最粗，8 8级最细。通常级最细。通常1 14 4级为粗晶粒级为粗晶粒度，度，5 58 8级为细晶粒度。级为细晶粒度。2 2 2 2）奥氏体晶粒大小的控制）奥氏体晶粒大小的控制）奥氏体晶粒大小的控制）奥氏体晶粒大小的控制加热温度与保温时间加热温度与保温时间加热温度与保温时间加热温度与保温时间 加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，因为这与原子扩散密切相关。因为这与原子扩散密切相关。合金元素合金元素TiTi、ZrZr、V V、NbNb、AlAl等，当其形成弥散稳等，当其形成弥散稳定的碳化物和氮化物时，由于分布在晶界上，因而阻碍定的碳化物和氮化物时，由于分布在晶界上，因而阻碍晶界的迁移，阻止奥氏体晶粒长大，有利于得到细晶粒晶界的迁移，阻止奥氏体晶粒长大，有利于得到细晶粒钢。钢。MnMn和和P P是促进奥氏体晶粒长大的元素。是促进奥氏体晶粒长大的元素。加热速度加热速度加热速度加热速度 加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度越高，可获得细小的起始晶粒。越高，可获得细小的起始晶粒。钢的化学成分钢的化学成分钢的化学成分钢的化学成分 碳全部溶于奥氏体时，随奥氏体中含碳量的增加，碳全部溶于奥氏体时，随奥氏体中含碳量的增加，晶粒长大倾向增大。晶粒长大倾向增大。冷却时钢的组织转变冷却时钢的组织转变冷却时钢的组织转变冷却时钢的组织转变1 1 1 1、钢的冷却方式、钢的冷却方式、钢的冷却方式、钢的冷却方式 热处理时常用的冷却方热处理时常用的冷却方式有两种：一是等温冷却式有两种：一是等温冷却（常用于理论研究）；二是（常用于理论研究）；二是连续冷却（常用于生产）。连续冷却（常用于生产）。A A1 12 2 2 2、过冷奥氏体等温冷却曲线的绘制、过冷奥氏体等温冷却曲线的绘制、过冷奥氏体等温冷却曲线的绘制、过冷奥氏体等温冷却曲线的绘制 通常将处于通常将处于A1A1以下温度尚未发生转变的奥氏体称为以下温度尚未发生转变的奥氏体称为过冷过冷过冷过冷奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体。钢在冷却时的组织转变实质上是过冷奥氏体的组织。钢在冷却时的组织转变实质上是过冷奥氏体的组织转变。转变。1 1 1 1）等温冷却试验：）等温冷却试验：）等温冷却试验：）等温冷却试验：（a a a a）首先将若干薄圆片状试样放入锡熔炉中，在高于共首先将若干薄圆片状试样放入锡熔炉中，在高于共析温度的条件下进行奥氏体化；析温度的条件下进行奥氏体化；（b b）将上述奥氏体化后将上述奥氏体化后的试样迅速放入另一锡熔炉保温，炉温低于共析温度；的试样迅速放入另一锡熔炉保温，炉温低于共析温度；（c c）依据试样保温时间的差异，分别从炉中取出试样，依据试样保温时间的差异，分别从炉中取出试样，置于水中快冷；置于水中快冷；（d d）磨制金相试磨制金相试样，并观察显微样，并观察显微组织。组织。在不同温度重复上述等温转变试验，可根据试验结在不同温度重复上述等温转变试验，可根据试验结果绘制出果绘制出奥氏体钢的等温冷却曲线奥氏体钢的等温冷却曲线。曲曲线线的的左左边边一一条条线线为为过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变开开始始线线；右右边边一一条条线线为为过过冷冷奥奥氏氏体体转转变变终终了了线线。该该曲曲线线下下部部还还有有两两条条水水平平线线，分分别别表表示示奥奥氏氏体体向向马马氏氏体体转转变变的的开开始始温温度度MsMs线线和和转变结束温度转变结束温度M Mf f线线。2 2 2 2）过冷奥氏体等温冷却曲线曲线分析）过冷奥氏体等温冷却曲线曲线分析）过冷奥氏体等温冷却曲线曲线分析）过冷奥氏体等温冷却曲线曲线分析 在在C C曲曲线线中中，在在不不同同过过冷冷奥奥氏氏体体开开始始出出现现组组织织转转变变的的时时间间不不同同，这这段段时时间间称称为为“孕孕育育期期”。其其中中，以以C C曲曲线最突出处（凸点）所对应的温度孕育期最短。线最突出处（凸点）所对应的温度孕育期最短。过过冷冷奥奥氏氏体体等等温温冷冷却却曲曲线线形形似似“C”“C”字字，故故俗俗称称C C曲曲线线，反反应应了了“温温度度时时间间转转变变量量”的的关关系系，所所以以C C曲曲线线又又 称称 为为 TTTTTT图图（Temperature-TimeTemperature-Time Transformation Transformation DiagramDiagram）。）。板状马板状马板状马板状马氏体氏体氏体氏体马氏体变温形成，与马氏体变温形成，与马氏体变温形成，与马氏体变温形成，与t t保保保保无关；无关；无关；无关；马氏体转变不完全性，钢马氏体转变不完全性，钢马氏体转变不完全性，钢马氏体转变不完全性，钢中常存在残余中常存在残余中常存在残余中常存在残余AA（性能下降）（性能下降）（性能下降）（性能下降）,常要求淬火常要求淬火常要求淬火常要求淬火T T接近接近接近接近MMf f“冷处理冷处理冷处理冷处理”.”.马氏体性能与含碳量有关马氏体性能与含碳量有关马氏体性能与含碳量有关马氏体性能与含碳量有关 非扩散型非扩散型非扩散型非扩散型（FeFe和和和和C C均不扩散）均不扩散）均不扩散）均不扩散）C C在在在在-FeFe中中中中的过饱的过饱的过饱的过饱和固溶和固溶和固溶和固溶体体体体（bccbcc）240240-5050MM片（针）片（针）片（针）片（针）状马氏状马氏状马氏状马氏体体体体马马马马氏氏氏氏体体体体板状：低碳钢中，板状：低碳钢中，板状：低碳钢中，板状：低碳钢中，F F和和和和 Fe Fe2.42.4C C的复相组织。的复相组织。的复相组织。的复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。F F饱和饱和饱和饱和+FeFe2.42.4C C350350240240BB下下下下下贝氏下贝氏下贝氏下贝氏体体体体羽毛状：在平行密排的过饱和羽毛状：在平行密排的过饱和羽毛状：在平行密排的过饱和羽毛状：在平行密排的过饱和F F板条间，不均匀分布短杆（片状）板条间，不均匀分布短杆（片状）板条间，不均匀分布短杆（片状）板条间，不均匀分布短杆（片状）FeFe3 3C,C,脆性大，工业上不应用脆性大，工业上不应用脆性大，工业上不应用脆性大，工业上不应用半扩散型半扩散型半扩散型半扩散型（只有（只有（只有（只有C C扩散）扩散）扩散）扩散）F F饱和饱和饱和饱和+FeFe3 3C C550550350350BB上上上上上贝氏上贝氏上贝氏上贝氏体体体体贝贝贝贝氏氏氏氏体体体体间距：间距：间距：间距：0.030.030.08m0.08m，2000 2000 600600550550T T屈氏体屈氏体屈氏体屈氏体间距：间距：间距：间距：0.250.08m0.250.08m，10001000 650650600600S S索氏体索氏体索氏体索氏体片层间距：片层间距：0.250.251.9m1.9m，500500扩散型扩散型扩散型扩散型（FeFe和和和和C C均扩散）均扩散）均扩散）均扩散）F+FeF+Fe3 3C CA1A1650650P P珠光体珠光体珠光体珠光体珠珠珠珠光光光光体体体体 特特特特 征征征征转变类型转变类型转变类型转变类型相组成相组成相组成相组成转变温转变温转变温转变温度度度度/符符符符号号号号组织名称组织名称组织名称组织名称注：注：w w（c c）1.01.0时形成片状马氏体，时形成片状马氏体，HRCHRC：64646666；w w（c c）0.20.2时形成板状时形成板状马氏体，马氏体，HRC HRC：303050 50。3 3 3 3、非共析成分碳钢的等温转变、非共析成分碳钢的等温转变、非共析成分碳钢的等温转变、非共析成分碳钢的等温转变 非共析钢的非共析钢的C C曲线与共析钢的曲线与共析钢的C C曲线不同。区别在于：曲线不同。区别在于：亚共析钢亚共析钢曲线曲线左移左移，在其上方多了一条过冷奥氏体转变，在其上方多了一条过冷奥氏体转变为铁素体的转变为铁素体的转变开始线；开始线；过共析钢过共析钢曲曲线线右移右移，在其上，在其上方多了一条过冷方多了一条过冷奥氏体析出二次奥氏体析出二次渗碳体的开始线。渗碳体的开始线。亚共析钢的等温转变图亚共析钢的等温转变图亚共析钢的等温转变图亚共析钢的等温转变图4 4 4 4、共析钢的连续冷却转变、共析钢的连续冷却转变、共析钢的连续冷却转变、共析钢的连续冷却转变 C C曲线（曲线（TTTTTT图）图）反应了过冷奥氏体等反应了过冷奥氏体等温转变的全貌，但在温转变的全貌，但在实际生产中，钢的热实际生产中，钢的热处理大多是采用连续处理大多是采用连续冷却，因此，测出奥冷却，因此，测出奥氏体的连续冷却曲线，氏体的连续冷却曲线，即即CCTCCT图图（右图阴影右图阴影部分部分），有很大的现），有很大的现实意义。实意义。Continuous Cooling Transformation DiagramContinuous Cooling Transformation DiagramContinuous Cooling Transformation DiagramContinuous Cooling Transformation DiagramVcVc临界冷却速度：临界冷却速度：临界冷却速度：临界冷却速度：是指使奥氏体在冷却过程中直接转变成是指使奥氏体在冷却过程中直接转变成马氏体而不发生其它转变的最小冷却速度，即临界淬火马氏体而不发生其它转变的最小冷却速度，即临界淬火速度。速度。汇报结束谢谢大家!请各位批评指正