热处理原理(一、二)(7、8)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,1,2.4.1,钢热处理基本原理,一、钢在加热时的组织转变,大多数热处理工艺都要将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，即进行,奥氏体化,，加热时形成的,奥氏体的质量，对冷却转变过程及组织,.,性能有极大的影响,。,1.,奥氏体的形成,通常将加热时的临界温度标为,Ac1.Ac3.Accm,；冷却时标为,Ar1.Ar3.Arcm,。,共析钢（,T8,）的室温平衡组织为珠光体，当加热到,Ac1,以上时，珠光体将转变为奥氏体,。,奥氏体转变过程：奥氏体晶核的形成；奥氏体晶核的长大；剩余渗碳体的溶解及奥氏体成分的均匀化四个基本过程。,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,2,2.,影响奥氏体转变速度的因素,（,1,）,加热温度,随加热温度的提高，碳原子扩散速度增大，奥氏体化速度加快,。,（但奥氏体晶粒容易粗大）,（,2,）,加热速度,加热速度越快过热度越大，发生转变的温度越高，转变所需时间就越短,。,（快，容易细化,奥氏体晶粒）,（,3,）,钢中碳质量分数,碳质量分数增加时，渗碳体量增多，铁素体和渗碳体的相界面增大，因而奥氏体的核心增多，转变速度加快,。,（多，,容易细化奥氏体晶粒）,（,4,）,合金元素,钴,.,镍等加快奥氏体化过程；铬,.,钼,.,钒等减慢奥氏体化过程；,（,细化奥氏体晶粒）,（,5,）,原始组织,原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快。,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,3,3.,奥氏体的晶粒度及其影响因素,钢的奥氏体晶粒大小直接影响冷却所得组织和性能,。奥氏体晶粒细时，退火后所得的组织亦细，则钢的强度,.,塑性,.,韧性较好。而淬火后得到的马氏体也细小，因而韧性得到改善。,生产中一般采用标准晶粒度等级图，由比较的方法来测定钢的奥氏体晶粒大小。晶粒度通常分,8,级，,14,级为粗晶粒度，,58,级为细晶粒度。,钢加热到,930,+-10,.,保温,8,小时,.,冷却后测得的晶粒度叫本质晶粒度。可表示奥氏体晶粒长大的倾向。,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,4,影响奥氏体晶粒度的因素：,加热温度和保温时间,温度高，时间长促进奥氏体晶粒长大。,钢的成分,碳含量,增高时，晶粒长大的倾向增多。钢中加入能形成稳定碳化物的,合金元素,和能生成氧化物和氮化物的元素，有利于得到本质细晶粒钢，,加热速度,热处理保温的目的：,把钢件热透,奥氏体成分均匀化,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,5,二、钢在冷却时组织的转变,等温转变,将钢迅速冷却到临界点以下给定温度，进行保温，使其在该温度下恒温转变。,连续冷却转变,将钢以某种速度连续冷却，使其在临界点以下变温连续转变。,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,6,1.,过冷奥氏体的等温转变,共析钢过冷奥氏体的温度转变过程和转变产物可用其等温转变曲线图来分析。该曲线可简称为,C,曲线,。转变分如下三个区域。,高温转变（在,A1550,之间）,组织名称,符号,转变温度范围,硬度,放大倍数,珠光体,P,Ac,1,650,17,0,200HB,500,索氏体,S,65,0,600,2,5,35HRC,1000,屈氏体,T,60,0,550,3,5,40HRC,2000,中温转变,550 Ms,之间,(,过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织,),550,350,为上贝氏体。上,B,呈羽毛状，,强度和韧性都较差,。,350,Mf,为下贝氏体。为黑色针状，硬度高，韧性好，,具有较高的综合机械性能。,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,7,低温转变,Ms,点以下,（过冷奥氏体冷却到,Ms,点以下后发生马氏体转变）,马氏体,M,碳溶于,Fe,中的,过饱和,固溶体,。过冷,A,转变为马氏体是一种非扩散型转变，形成速度很快，其转变不是彻底的，要,残留少量的奥氏体,。马氏体形成时体积膨胀,在钢中,造成很大的内应力,严重时将使被处理的零件开裂。,马氏体的形态,有,板条状,和,针状,(,或称片状,),两种,.,其形态决定于奥氏体的碳质量分数,.,碳质量分数在,0.25%,以下时,基本上是板条状马氏体,(,亦称低碳马氏体,),碳质量分数在,0.25%1.0%,之间时，为板条马氏体和针状马氏体的混合结构,。当碳质量分数,大于,1.0%,时,则大多数是针状马氏体,.,马氏体的硬度很高，碳质量分数越高，马氏体的硬度越高。,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,8,2.,过冷奥氏体的连续冷却转变,共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变，其连续冷却转变曲线又称,TTT,曲线。,淬火临界冷却速度,淬火时能获得马氏体的最小冷却速度。,3,、影响,C,曲线位置的因素：,含碳量,合金元素（主要）：除钴以外，所有合金元素,溶入,奥氏体,均能增大过冷,奥氏体的稳定性，使,C,曲线,右移。,加热温度和保温时间,4,、,C,曲线位置（左右）有什么意义？,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,单元,9,9,转变过程及产物：,缓慢冷却时,过冷,A,将转变为珠光体，呈粗片状，硬度为,170HB220HB,。,稍快速度冷却时,过冷,A,转变为索氏体，为细片状组织，硬度为,25HRC35HRC,。,采用油冷时,得到的组织为屈氏体,+,马氏体,+,残余奥氏体。硬度为,45HRC55HRC,。,快速度冷却时,奥氏体将过冷到,M,。点以下，得到的组织是马氏体,+,残余奥氏体。,综上所述，钢在冷却时，过冷奥氏体的转变产物根据其转变温度的高低可分为高温转变产物珠光体、索氏体、屈氏体，中温转变产物上贝氏体、下贝氏体，低温转变产物马氏体等几种。,随着转变温度的降低，其转变产物的,硬度,增高，而,韧性,的变化则较为复杂。,本课小节,：,1,、钢热处理的定义、目的,2,、热处理加热和保温的目的,3,、钢热处理加热和冷却的临界温度,4,、如何细化奥氏体晶粒？,5,、过冷奥氏体的转变方式,6,、,C,曲线的分析，转变温度与转变产物以及之间的关系,7,、过冷奥氏体连续冷却转变曲线（熟练掌握）,8,什么是马氏体？性能特点,影响曲线位置的因素？曲线位置有什么意义？,冷处理的目的,2.,金属材料组织和性能的控制,2.4,钢的热处理,10,单元,9,