钢的热处理原理--课件

材料科学基础12第九章钢的热处理原理本章目的：本章目的：1 阐明明钢的的热处理的基本原理；理的基本原理；2 揭揭示示钢在在热处理理过程程中中工工艺组织性性能能的的变化化规律；律；3本章重点：(1)C曲曲线的的实质、分析和、分析和应用；用；(2)过冷冷奥奥氏氏体体冷冷却却转变及及回回火火转变的的各各种种组织的本的本质、形、形态和性能特点；和性能特点；(3)马氏体高氏体高强度高硬度的本度高硬度的本质4一一 热处理的定理的定义及作用及作用 1 热处理理的的定定义：金金属属或或合合金金在在固固态下下于于一一定定介介质中中加加热到到一一定定温温度度，保保温温一一定定时间，以以一一定定速速度度冷却冷却下来的一种下来的一种综合工合工艺。TtT保温保温t保温保温V冷却冷却V加热加热 2 热处理工艺曲线热处理工艺曲线 四个重要参数：四个重要参数：V加热加热、T保温保温、t保温保温、V冷却冷却 三个基本过程：加热、保温、冷却三个基本过程：加热、保温、冷却 9-1 热处理概述热处理概述5水冷：淬火水冷：淬火空冷：正火空冷：正火673 热处理的意义及作用 意意义：应用广泛、用广泛、效果效果显著著：汽汽车零件零件80%；工模具、；工模具、轴承承100%例：例：45#钢，840加加热，不同方式冷却，不同方式冷却冷却方式冷却方式随炉冷却随炉冷却空气冷却空气冷却油冷油冷水冷却水冷却HRCHRC15181518182418244050405052605260组织组织P+FP+FP+FP+F（少）少）组织细组织细M+PM+PM M作用：作用：(1)显著提高材料的显著提高材料的使用性能使用性能 (2)改善改善加工性能加工性能(切削、热处理切削、热处理)。8二二 热处理的条件热处理的条件(1)有固态相变有固态相变(2)加热时溶解度显著变化的合金。加热时溶解度显著变化的合金。+LL+LLL+L+LL+Fe3C+Fe3CL+Fe3CCESPQGKFDABC%6.69FeT JNHA1Fe3C铁碳相图铁碳相图 为什么钢能热处理为什么钢能热处理?固态相变固态相变 有相变重结晶有相变重结晶 C溶解度显著变化溶解度显著变化(密实度密实度)可固溶强化可固溶强化热处理温度区间：热处理温度区间：A1 T TNJEF 热处理第一步热处理第一步 加热奥氏体化加热奥氏体化11 9-2 钢在加热时的转变钢在加热时的转变一一 奥氏体形成的机理奥氏体形成的机理1 奥氏体组织结构和性能奥氏体组织结构和性能 定义：定义：C 及合金元素固溶于面心立方结构及合金元素固溶于面心立方结构的的-Fe 中形成的固溶体。中形成的固溶体。C溶于溶于相八面体间隙中，相八面体间隙中，R间隙间隙=0.535 A A1 原原因因：以以珠珠光光体体与与奥奥氏氏体体的的体体积自自由由能能之之差差来来提提供供驱动力力以以克克服新相晶核的表面能及服新相晶核的表面能及弹性能性能FTFPFAA1 影响过热度主要因素影响过热度主要因素:V加热加热 V加热加热，过热度，过热度 T；TT实实际际 存在过热度存在过热度T:T实际实际-T理论理论15A1Ac1Ar1SAccmAcmArcmAc3A3Ar3同理，冷却过程的固态相变需同理，冷却过程的固态相变需过冷度过冷度 钢的热处理中六个重要的温度参数：钢的热处理中六个重要的温度参数：A1 A3 Acm；Ac1 Ac3 Accm 加热过程加热过程 Ar1 Ar3 Arcm 冷却过程冷却过程164 奥氏体形成过程（共析钢）奥氏体形成过程（共析钢）（4）奥氏体中）奥氏体中 C 的扩散均匀化。的扩散均匀化。(万秒万秒)（3）剩余剩余 Fe3C 的溶解；的溶解；(千秒千秒)（2）奥氏体向）奥氏体向 F 及及 Fe3C 两侧长大两侧长大(几百秒几百秒)四个阶段：四个阶段：（1）奥氏体在）奥氏体在FFe3C 界面上形核（界面上形核（10秒）秒）17 *任何固态相变均需形核与长大过程任何固态相变均需形核与长大过程 *形核需要形核需要“三个起伏条件三个起伏条件”：成分起伏、结构起伏、能量起伏成分起伏、结构起伏、能量起伏 故晶界或缺陷处易形核故晶界或缺陷处易形核185 亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程 亚共析钢：亚共析钢：F+P F+A A 过共析钢：过共析钢：Fe3C+P Fe3C+A A19 例：例：球化退火，要求获得粒状珠光体球化退火，要求获得粒状珠光体 要求要求A 中中 C 不均匀不均匀 控制第三、四阶段控制第三、四阶段*奥氏体化的目的奥氏体化的目的：获获成分均匀、晶粒细小成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒的奥氏体晶粒 *实际热处理中实际热处理中 须控制须控制奥氏体化程度奥氏体化程度。20三奥氏体晶粒度及影响因素 1 奥氏体晶粒度概念奥氏体晶粒度概念 奥奥氏氏体体晶晶粒粒度度表表示示奥奥氏氏体体晶晶粒粒大大小小，工工业上上一一般般分分为8级。1-4 级粗，粗，5-8 级细，8级以上极以上极细;计算式：算式：N=2 G-1 G：晶粒度晶粒度级别 N：1平平方方英英寸寸视场中中所所包包含含的的平平均均晶晶粒粒数数(100X)。标准晶粒度准晶粒度级别图 21标准晶粒度级别图标准晶粒度级别图22奥氏体有三种不同概念的晶粒度奥氏体有三种不同概念的晶粒度 (1)初始晶粒度初始晶粒度：奥氏体奥氏体转变刚结束束时的晶粒大小。的晶粒大小。通常极通常极细小小 (2)实际晶粒度晶粒度：具体加具体加热条件下条件下获得的奥氏体晶粒大小得的奥氏体晶粒大小 与具体与具体热处理工理工艺有关：有关：热处理温度理温度，时间，晶粒，晶粒长大。大。与晶粒是否容易与晶粒是否容易长大有关大有关 引入本引入本质晶粒度概念晶粒度概念23（3）本质晶粒度）本质晶粒度 指钢在特定的加热条件下，奥氏体晶粒长大指钢在特定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性，分为本质粗晶粒度和本质细晶粒的倾向性，分为本质粗晶粒度和本质细晶粒度。度。测定方法：加热至测定方法：加热至93010，保温，保温8h，若若A晶粒晶粒1-4 级：级：本质粗晶粒度钢本质粗晶粒度钢，5-8 级：级：本质细晶粒度钢本质细晶粒度钢。24关于本质晶粒度概念的要点：表表征征该钢种种在在通通常常的的热处理理条条件件下下 A 晶晶粒粒长大大的的趋势，不代表真，不代表真实、实际晶粒大小；晶粒大小；本本质粗粗晶晶粒粒度度钢实际晶晶粒粒度度并并非非一一定定粗粗大大，本本质细晶晶粒粒度度钢实际晶晶粒粒度度并并非非一一定定细小小；而而与与具具体体的的热处理工理工艺有关。有关。本质晶粒度主要与成分或冶炼条件有关本质晶粒度主要与成分或冶炼条件有关 机理：机理：难溶粒子的机械阻碍作用难溶粒子的机械阻碍作用 Al 脱氧镇静钢脱氧镇静钢 含含V、Ti、Nb、Zr 钢钢25机理：机理：难溶粒子的机难溶粒子的机械阻碍作用械阻碍作用 例如：例如：AlN、VN、TiN、NbN、ZrN本质细晶粒钢本质细晶粒钢本质粗晶粒钢本质粗晶粒钢26 是确定热处理工艺参数以及热处理质量的重是确定热处理工艺参数以及热处理质量的重要依据要依据 “过热过热”：热处理加热中：热处理加热中A晶粒显著粗化晶粒显著粗化 本质粗晶粒钢：须严格控制加热本质粗晶粒钢：须严格控制加热T、t 需热处理件尽可能选择本质细晶粒钢需热处理件尽可能选择本质细晶粒钢27 例如例如：渗：渗 C 用钢用钢 20MnVB,20CrMnTi 本质细晶粒度钢本质细晶粒度钢282影响奥氏体晶粒长大的因素 加加热温度和保温温度和保温时间 T、t，A 晶粒晶粒长大；大；T 的影响的影响远大于大于 t12501050 900 保温时间保温时间 t晶晶粒粒度度 加热速度加热速度 常规加热速度下影响不大常规加热速度下影响不大 快速加热，短时保温的超细化工快速加热，短时保温的超细化工艺如高频加热，激光加热等艺如高频加热，激光加热等29 成分成分 强烈阻碍烈阻碍：Al、V、Ti、Zr、Nb 原因：机械阻碍理原因：机械阻碍理论 形成形成难溶碳、氮化物溶碳、氮化物 中等阻碍：中等阻碍：Cr、W、Mo 促促进长大：大：Mn、P、溶入溶入 A 的的 C 降降低低铁原原子子的的结合合力力，促促进铁的的扩散散309-3钢在冷却时的转变 冷却过程冷却过程热处理工艺的关键部分，热处理工艺的关键部分，对控制热处理以后的组织与性能起着极大作对控制热处理以后的组织与性能起着极大作用，不同的冷却速度获不同的组织与性能。用，不同的冷却速度获不同的组织与性能。31 1 高温转变产物高温转变产物 Fe、C均扩散均扩散 亚共析钢：亚共析钢：F+P;共析钢：共析钢：P；过共析钢：过共析钢：P+Fe3C 珠光体类型珠光体类型 化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现 扩散类型扩散类型322 中温转变产物中温转变产物Fe不扩散，不扩散，C部分扩散部分扩散 (C过饱和的）过饱和的）+Fe3C的机械混合物的机械混合物 贝氏体类型贝氏体类型(B)化学成分的变化靠扩散实现化学成分的变化靠扩散实现 晶格类型的转变非扩散性晶格类型的转变非扩散性 半扩散性半扩散性33 3 低温转变产物低温转变产物 Fe、C均不扩散均不扩散非扩散型非扩散型 得得 C 在在-Fe 中的中的过饱和过饱和固溶体固溶体 马氏体马氏体 马氏体类型马氏体类型(M)34热处理的两种冷却方式：理的两种冷却方式：等温冷却等温冷却 过冷奥氏体等温冷奥氏体等温转变动力学曲力学曲线连续冷却冷却过冷奥氏体冷奥氏体连续转变动力学曲力学曲线35一一过冷奥氏体等温冷奥氏体等温转变动力学曲力学曲线T A1MsMfAMM+ARA过冷过冷ABAPAPB700500200 孕孕HRC154045 5560110102103104105过冷奥氏体过冷奥氏体与与奥氏体奥氏体的区别的区别C曲线曲线 产物：产物：P：珠光体珠光体B：贝氏体贝氏体M：马氏体马氏体 鼻点鼻点3637 2 要点要点;不同温度下不同温度下转变产物不同；物不同；高温高温转变产物物(A1550)：珠光体珠光体(P)扩散型散型 中温中温转变产物物(550MS)：贝氏体氏体(B)半半扩散型散型 低温低温转变产物物(MSMf)：马氏体氏体(M)非非扩散型散型38 存在孕育期存在孕育期 过冷奥氏体等温分解所需的准冷奥氏体等温分解所需的准备时间 代表代表 A过冷冷稳定性。定性。存在鼻点：存在鼻点：孕育期最短，孕育期最短，A过冷冷最不最不稳定；定；T转，产物硬度物硬度。马氏氏体体是是过冷冷奥奥氏氏体体连续冷冷却却中中的的一一种种转变组织，非非等等温温转变产物物。将将其其画画入入，使使过冷冷奥奥氏氏体体等温等温转变曲曲线更完更完备、实用用39亚共析钢、过共析钢亚共析钢、过共析钢C曲线曲线：40亚共析钢、过共析钢亚共析钢、过共析钢C曲线曲线：以珠光体转变为例：以珠光体转变为例：亚共析钢珠光体型转变式：亚共析钢珠光体型转变式：AF先共析先共析+P 过共析钢珠光体型转变式：过共析钢珠光体型转变式：A Fe3C先共析先共析+P 41 多一条先共析相析出线；多一条先共析相析出线；先共析相量随转变温度下降而减少，鼻先共析相量随转变温度下降而减少，鼻点温度以下无先共析相析出。点温度以下无先共析相析出。转变温度的降低会抑制先共析相的析转变温度的降低会抑制先共析相的析出；出；当转变温度足够低，先共析相的析出当转变温度足够低，先共析相的析出被完全抑制被完全抑制由由非共析成分非共析成分获得的共获得的共析组织称为析组织称为伪共析体伪共析体42二影响C曲线的因素 与奥氏体状与奥氏体状态有关有关 1 化学成分化学成分 (1)含碳量含碳量：理理论：奥氏体中：奥氏体中 C%，C 曲曲线右移。右移。F 相相难析出析出，珠光体珠光体转变难进行，行，实际：亚共析共析钢：C%，C 曲曲线右移右移；过共析：共析：C%，左移左移；未溶未溶 Fe3C指溶入奥氏体中的指溶入奥氏体中的C430.9%C0.9C+0.5Mn0.9C+1.2Mn 0.9+2.8MnTT0.5C0.5C+2%Cr0.5C+4%Cr0.5C+8%Cr(2)合金元素合金元素 除除Co、Al(WAl2.5%)外，外，其它合金元素随其它合金元素随 Me%，C曲线右曲线右移移 须溶入须溶入 A 中中 44TMsCo,AlNi,Si,Cu,MnSiNi,Cu,MnCo,Al 外所外所有合金元素有合金元素非碳化物形成元素：只改变非碳化物形成元素：只改变C曲线位置曲线位置 Co、Al、Ni、Cu、Si45 碳化物形成元素使碳化物形成元素使 C 曲线左移。曲线左移。Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、Zr 等；等；对对Ms点的影响点的影响：Co、Al 使使 Ms，其它合金元素使其它合金元素使 Ms46 2 奥氏体组织奥氏体组织：愈细，成分及组织愈不均匀，未溶愈细，成分及组织愈不均匀，未溶第二相愈多第二相愈多左移。左移。T、t，晶粒粗大，成分、组织均晶粒粗大，成分、组织均匀，匀，A 稳定性稳定性 右移。右移。47三三 过冷奥氏体连续冷却转变曲线过冷奥氏体连续冷却转变曲线(Continous Cooling Transformation-CCT)Vc：连续冷却中全部连续冷却中全部 A过过 M的最小的最小V冷冷 临界淬火速度临界淬火速度 上临界冷却速度上临界冷却速度 VC：连续冷却中全部连续冷却中全部 A过过 P 的最大的最大V冷冷 下临界冷却速度下临界冷却速度：P；：M；：P+M共析碳钢共析碳钢 TTT 与与 CCT 曲线曲线MsMfTVcVcMM+PP 共析碳钢共析碳钢 CCT曲线曲线 共析碳钢共析碳钢 TTT曲线曲线PS PkVc48 冷却速度对转变产物类型的影响：冷却速度对转变产物类型的影响：可用可用VC、VC判断。判断。当当 V VC 时，时，A过冷过冷M；当当VVC时，时，A过冷过冷P；当当 VC V VC 时，时，A过冷过冷P+M49*实际中由于实际中由于CCT曲线测量难，可用曲线测量难，可用TTT曲线代替曲线代替CCT曲线作定性分析，判断获得曲线作定性分析，判断获得M的难易程度。的难易程度。*连续冷却的连续冷却的VC值是等温冷却值是等温冷却C曲线中与曲线中与鼻点相切的鼻点相切的VC的的1.5倍，故可用等温冷却倍，故可用等温冷却C曲曲线中线中VC代替或估算。代替或估算。50四钢的珠光体转变1 珠光体的珠光体的组织形形态 片状珠光体与球片状珠光体与球(粒粒)状珠光体状珠光体(1)片状珠光体片状珠光体 按按层片片间距不同又分距不同又分为：粗珠光体粗珠光体：S0=0.6-1.0m，索氏体索氏体(S)：S0=0.25-0.3m，托氏体托氏体(T)：S0=0.1-0.15m 取决于取决于过冷度：冷度：过冷度冷度T，S051Ar165065060060055052B上上B下下53珠光体珠光体晶团晶团54球（粒）状珠光体球（粒）状珠光体 珠光体的形态取决于加热时奥氏体化的程度珠光体的形态取决于加热时奥氏体化的程度 奥氏体成分奥氏体成分较较均匀均匀时时片片状；状；不均匀不均匀时时球球(粒粒)状状55F/Fe3C相界面多少相界面多少 Fe3C 形态分布；形态分布；P粒粒的的HB、b P 片片真实应变真实应变1002：粒状珠光体：粒状珠光体1：片状珠光体：片状珠光体真真实实应应力力 20 40 60 802004006008002珠光体的性能56S0 550 600 650 700 转变温度，转变温度，00.20.4HRC20304050b608010012003050573伪共析组织 通过加快钢冷却速通过加快钢冷却速度，可获得强硬度较好度，可获得强硬度较好的伪共析组织的伪共析组织(1)定义：偏离共析成定义：偏离共析成分的分的A过冷过冷形成的珠光体。形成的珠光体。(2)形成条件：形成条件：58(3)应用：应用：亚共析钢热轧后即水冷或喷雾冷却，亚共析钢热轧后即水冷或喷雾冷却，F先先%，P%，b；V冷冷，(正火代替退火正火代替退火)，抑制过共析钢，抑制过共析钢Fe3C先先，消除网状渗碳体。，消除网状渗碳体。59五钢的马氏体转变 VVc 转变式：式：A(f.c.c,0.77C%)M(b.c.c or b.c.t,0.77C%)只有晶格改只有晶格改组而无成分而无成分变化化1 马氏体晶体结构马氏体晶体结构 马氏体：马氏体：C 在在-Fe 中的中的过饱和过饱和固溶体固溶体。单相单相 亚稳亚稳60正方度：正方度：c/a-c/a=1+0.046C%马氏体：马氏体：体心立方体心立方,C%1另：体心斜方另：体心斜方,C%1.4%,c/a1,b/a1bac612马氏体组织特征(1)板条状板条状马氏体氏体 单元体元体(单晶体晶体)板条状板条状组合特征合特征：0.10.3m10 m马氏体束 一些位向相同的板条晶构成马氏体束；一些位向相同的板条晶构成马氏体束；原奥氏体晶粒中含原奥氏体晶粒中含35个位向不同的个位向不同的 M 束束 块状马氏体块状马氏体62主主 要要 存存 在在 于于 低低 碳碳 钢 中中(C%0.2%)低碳低碳马氏体氏体 形成温度形成温度较高高 高温高温马氏体氏体63片状马氏体组织形形态及特点及特点：单元体：片状元体：片状，中中间厚厚、两两边薄薄凸凸透透镜状状或或针状状；组合特征：合特征：片与片之间不平行，约呈片与片之间不平行，约呈60；晶粒大小不等，先大后小，晶粒大小不等，先大后小，先形成的先形成的 M 片贯穿片贯穿A晶粒；晶粒；64亚结构构：平行的平行的细小小孪晶晶 孪晶晶马氏体氏体。形成的温度形成的温度较低低低温低温马氏体氏体高碳高碳钢中常出中常出现高碳高碳马氏体氏体孪晶孪晶65 其它形态马氏体其它形态马氏体 闪电状、蝴蝶状等闪电状、蝴蝶状等66(4)工业用钢中淬火马氏体金相形态 低碳低碳钢：C 1.0%，片状，片状0 0.4 0.8 1.2 C,%7550 25100板板条条马马氏氏体体量量，%6768淬火马氏体金相形态影响因素：实质取决于取决于转变温度温度：高于高于200 板条状板条状马氏体；氏体；低于低于200 片状片状马氏体氏体因因 C%，Ms及及Mf 形形态与与C%关系关系:低碳，低碳，1.0%片状片状 C%MsMf温度，温度，69 Ms，A强度低（强度低（210Mpa），易孪生（所需应），易孪生（所需应力小）力小）孪晶孪晶,片状。片状。分界温度大约为分界温度大约为200；滑移或孪生所需应力与温滑移或孪生所需应力与温度及马氏体亚结构的关系度及马氏体亚结构的关系应应力力温度温度孪生孪生滑移滑移板条状板条状片状片状200 本质：奥氏体变形方式的分界温度本质：奥氏体变形方式的分界温度703马氏体的性能(1)硬度和硬度和强度度 特点：特点：总体：高硬度、高体：高硬度、高强度度 注意：注意：、硬度、硬度、强度主要取决于度主要取决于C%,Me影响小。影响小。C%,马氏体氏体 HRC。、须注意注意马氏体硬度氏体硬度与与钢硬度硬度的差异。的差异。C%,淬火淬火钢HRC,0.6%C后基本后基本趋于定于定值。71AR%高于高于ACm淬火淬火高于高于AC1淬火淬火马氏体硬度马氏体硬度 注意注意马氏体硬度马氏体硬度与与钢硬度钢硬度的差异。的差异。Fe3CAR%72钢中马氏体强化机制钢中马氏体强化机制：C 的的固溶强化固溶强化：相变强化相变强化(亚结构强化亚结构强化)：高密度位错、孪晶、层错；高密度位错、孪晶、层错；时效时效(沉淀沉淀)强化强化：C 向缺陷处扩散偏聚或析出，钉扎位错。向缺陷处扩散偏聚或析出，钉扎位错。C%0.6121：未时效：未时效2：0时效时效3hFe-Ni-C合金马氏体合金马氏体 低碳低碳 M“自回火自回火”。73（2）塑性与韧性片状片状M：硬而脆；硬而脆；板条板条M：强而而韧与与亚结构有关构有关板条板条M 塑塑韧性好的原因：性好的原因：含碳量低含碳量低,过饱和度小；和度小；淬火内淬火内应力小，形成微裂力小，形成微裂纹的敏感度小；的敏感度小；高碳片状高碳片状M塑塑韧性差的原因：性差的原因：C过饱和度高，畸和度高，畸变大，大，淬火内淬火内应力大，形成微裂力大，形成微裂纹的敏感度高。的敏感度高。74754马氏体转变的特点无无扩散性散性切切变共格共格不完全性不完全性:转变在在一一定定温温度度范范围内内进行行，存在残余奥氏体。存在残余奥氏体。转变快速性：转变快速性：M形成速度极快，形成速度极快，10-510-7S76(1)形成原因形成原因 、比容因素比容因素：M的形成的形成为体体积膨膨胀过程程 、淬火温度通常高于淬火温度通常高于Mf 中高碳中高碳钢、合金、合金钢的的 Mf 室温室温,5残余奥氏体及其控制因素C%MsMf温度，温度，0.677(2)(2)影响影响A残残%的因素的因素主要取决于主要取决于MS 化学成分化学成分C%AR%60 40 20 0.5 0.7 0.9 1.1 经验式经验式：MS()=535-317wc-33wMn-28wCr-17wNi -11(wSi+wMo+wW)注注：非简单迭加；非简单迭加；须固溶入须固溶入 A 中。中。C%，Me ,MS、Mf,AR ；1%C 使使MS 约约300 78(3)残余奥氏体的作用及控制 有害作用：有害作用：组织不稳定；组织不稳定；尺寸不稳定；尺寸不稳定；软，耐磨性差。软，耐磨性差。有益作用：适量有益作用：适量 AR 可一定程度提高韧性。可一定程度提高韧性。例如：轴承钢中保留适量例如：轴承钢中保留适量AR 控制方法：控制方法：热处理分解热处理分解 冷处理冷处理转变为转变为M：-40 -60 791组织形态 上上贝氏体氏体(550 350)组织构成构成：(C)+Fe3C 铁素体素体：碳碳过饱和和(0.03%)；成束、板条状平行排列；成束、板条状平行排列；位位错（108109cm-2)；渗渗碳碳体体：粒粒状状或或短短杆杆状状分分布布在在 F 板条之板条之间。六六 钢的贝氏体转变钢的贝氏体转变上贝氏体上贝氏体Fe3C过饱和过饱和相相羽毛状羽毛状80下贝氏体(350Ms)组织:(C)+FexC 铁素体：素体：碳碳过饱和和(0.3%)(0.3%)针、片状，互不平行；、片状，互不平行；更高密度位更高密度位错。渗渗碳碳体体：粒粒状状或或短短杆杆状状平平行行分分布在布在 F 相内部。相内部。过饱和过饱和相相Fe3C针状针状81针状针状片状片状+微细微细FexC羽毛状羽毛状平行平行+断续短杆断续短杆Fe3C823贝氏体的机械性能(1)强度和硬度度和硬度 铁素体：素体：取取决决于于晶晶粒粒大大小小、C及及Me固固溶溶强化、位化、位错密度密度 碳化物：取决于弥散度、数量碳化物：取决于弥散度、数量 s(B上上)ak(B上上)原原因因：B上上中中碳碳化化物物分分布布条条间，有有明明显方向性，尺寸方向性，尺寸较大；大；834魏氏组织及性能魏魏氏氏组织：在在奥奥氏氏体体晶晶粒粒较粗粗大大，冷冷却却速速度度相相对较快快时，钢中中先先共共析析相相（先先共共析析铁素素体体或或先先共共析析渗渗碳碳体体）以以针状状或或片片状状形形态从从原原奥奥氏氏体体晶晶界界沿沿奥奥氏氏体体一一定定晶晶面面往往晶晶内内平平行行或或规则生生长，并并与与片片状状珠光体混合存在，珠光体混合存在，该组织称称为。84 形成条件：形成条件：A晶粒粗大；冷速适当晶粒粗大；冷速适当 缓慢：慢：Fe扩散散网状网状F；过快：快：C来不及来不及扩散，抑制散，抑制F形成形成 总体：体：冷速冷速较大大时易易形成形成 魏氏魏氏组织的机械性能：的机械性能：韧性性;消除方法：正火消除方法：正火85 珠光体、珠光体、贝氏体、氏体、马氏体氏体转变特点比特点比较转变类型转变类型珠光体珠光体贝氏体贝氏体马氏体马氏体转变温度转变温度高温高温(Ar1550)中温中温(550MS)低温低温(V临界界M。回回火火：淬淬火火钢加加热到到低低于于临界界点点A1的的某某温温度度，保保温后以适当方式冷却到室温的温后以适当方式冷却到室温的热处理工理工艺。目目的的：(1)调整整钢强硬硬度度与与塑塑韧性性的的配配合合，获要要求的性能；求的性能；(2)降低内降低内应力，防止工件力，防止工件变形或开裂；形或开裂；(3)稳定定组织，防尺寸，防尺寸变化。化。871回火过程中的组织转变 M+AR不不稳定定组织C的析出，四个的析出，四个过程：程：(1)马氏体分解（氏体分解（250）；M+(FexC,x 2.4)过饱和和 弥散、共格、弥散、共格、亚稳回火马氏体回火马氏体88(2)残余奥氏体分解（残余奥氏体分解（200300）；）；(3)碳化物碳化物类型的型的转变（250400）；）；（Fe5C2）(Fe3C)(4)相相 回回 复复 与与 再再 结 晶晶，碳碳 化化 物物 聚聚 集集 长 大大（400650）相等相等轴化；化；相球化相球化 回复回复态相相相相(Fe3C)回火托氏体回火托氏体 再再结晶晶相球化与聚集相球化与聚集长大的大的(Fe3C)回火索氏体回火索氏体892回火钢的机械性能(1)硬硬强度及塑度及塑韧性性 :回火回火T,强硬度硬度,塑塑韧性性；但但ak有低谷有低谷回火脆性回火脆性90强硬度硬度,塑塑韧性性的原因：的原因：C 脱溶，脱溶，相相过饱和度和度 +或或 位位错密度密度或或孪晶消失；晶消失；碳化物的聚集碳化物的聚集长大；大；相的回复、再相的回复、再结晶晶 畸畸变片状晶片状晶平衡等平衡等轴晶晶 回火温度，100 200 300 400 500 600 700AR%内应力内应力M中中C%渗碳体尺寸渗碳体尺寸91（3）回火脆性 分分类：第一第一类回火脆性回火脆性(低温低温）250400，不可逆性；，不可逆性；第二第二类回火脆性（高温回火脆性（高温）450650，可逆性；，可逆性；定义定义：随回火温度提高，淬火钢韧性在某随回火温度提高，淬火钢韧性在某些温度区间显著下降的现象。些温度区间显著下降的现象。100 200 300 400 500 600 700回火温度，回火温度，510152025 ak快冷快冷慢冷慢冷0.3%C-1.7%Cr-3.4Ni92 低温回火脆性形成原因及防止方法低温回火脆性形成原因及防止方法 形成原因：形成原因：片状碳化物沉淀理论片状碳化物沉淀理论;杂质偏聚：杂质偏聚：防止方法防止方法：a.避免在此温度区间回火；避免在此温度区间回火；b.使使 的温度的温度：c.采用等温淬火采用等温淬火.注：无论碳钢、合金钢，只要在该温区回火，注：无论碳钢、合金钢，只要在该温区回火，就会产生低温回火脆性就会产生低温回火脆性93 第二类第二类 回火脆性形成原因及防止方法回火脆性形成原因及防止方法 特点特点：a.与回火后冷却速度有关；与回火后冷却速度有关；b.可逆性；可逆性；产生原因产生原因：P、Sn、As、Sb等杂质元素晶界偏聚等杂质元素晶界偏聚 防止方法防止方法：a.钢纯度；钢纯度；b.回火后快冷；回火后快冷；c.加入加入Mo、W等元素；等元素；注：碳钢不产生高温回火脆性，合金钢尤含注：碳钢不产生高温回火脆性，合金钢尤含Mn、Cr的合金钢易产生的合金钢易产生