金属热处理原理与工艺课件

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,*,*,*,金属热处理原理和工艺1-5章复习课,材料科学与工程学院,第一章 金属热处理概述,材 料 的 性 能,使用性能,工艺性能,焊接性,力学性能,物理性能,化学性能,铸造性,热处理工艺性,锻造性,经济性,原材料费,加工费,热处理,金属材料的强化机制,1.固溶强化,2.细晶强化,3.位错强化,4.沉淀相颗粒强化,热处理,普通（整体）热处理,表面热处理,退火,正火,淬火,回火,固溶时效,表面淬火,表面化学热处理,感应加热表面淬火,火焰加热表面淬火,激光加热表面淬火等,渗碳,渗氮,碳氮共渗,渗金属等,钢的分类方法,按化学成分分类,碳素钢按含碳量多少可分为,合金钢按合金元素的含量又可分为,合金钢按合金元素的种类可分为,合金元素在钢中的作用,非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B；弱碳化物形成元素：Mn；,强碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr。,合金元素对加热转变的影响,合金元素对冷却转变的影响,合金元素对淬火钢回火转变的影响,碳钢分类,按钢中含碳量多少分,：,低碳钢,中碳钢,高碳钢,Wc 0.6%,固态相变的定义：,固体材料的组织、结构在温度、压力、成分改变时所发生的转变统称为固态相变。,固态相变的根本动力,：,新相与旧相的自由焓差。,固态相变的阻力,:,界面能和应变能。,第二章 金属的加热,1.热传导,2.热对流,3、热辐射,传热的基本方式,零件加热曲线示意图,加热温度和时间,金属在含有氧气、二氧化碳、水蒸气等氧化气氛中加热时都会不同程度的发生氧化反应，使金属被氧化。,脱碳是指钢件表层部分碳被加热气氛氧化，而使表层碳质量分数降低的现象。脱碳也是材料的氧化过程。,影响钢脱碳的因素。,要在热处理时不发生氧化脱碳，可采取的措施,第三章 合金的时效,定义：,1.固溶处理,2.析出,3.时效,4.时效硬化,5.时效合金,Al-Cu合金的析出过程为：相（Al基过饱和固溶体）、G.P.区、相、相、相（平衡相CuAl,2,)。,析出的类型：局部析出、连续析出、不连续析出。,连续析出与不连续析出的区别,（1）基体浓度变化，连续与不连续；,（2）析出过程有无再结晶；,（3）析出物分散于晶粒内，较均匀。析出物集中在晶界逐步向晶内发展；,（4）扩散性质，长程扩散，短程扩散；,（5）析出物组织形态不同。,影响析出过程的因素：,溶质浓度的影响,微量元素的影响,固溶处理工艺的影响,固溶处理后时效处理前的冷加工变形,时效处理的温度与持续时间,第四章 钢中奥氏体的形成,钢在加热过程中，由加热前的组织转变为奥,氏体被称为钢的加热转变或奥氏体化过程。,奥氏体的结构,奥氏体是碳溶于-Fe所形成的固溶体。在合金钢中，除了碳原子外，溶于-Fe中的还有合金元素原子。,奥氏体的组织,在一般的情况下奥氏体的组织是由多边形的等轴晶粒所组成，在晶粒内部有时可以看到相变孪晶。,奥氏体的性能,平衡 转变温度：,A,1,、A,3,、A,cm,实际加热时转变温度：,Ac,1,、Ac,3,、Ac,cm,实际冷却时转变温度：,Ar,1,、Ar,3,、Ar,cm,钢的临界转变温度,共析钢从珠光体向奥氏体转变的转变方程：,碳含量C%0.0218 6.69 0.77,晶格类型 体心立方 复杂斜方 面心立方,Ac,1,P（Fe,3,C）,A,s,（,）,A形核,A晶核,长大,剩余,Fe,3,C溶解,A,均匀化,A形成包括四个阶段,：,未溶Fe,3,C,未溶Fe,3,C,奥氏体形成动力学可分为等温形成动力学和连续加热形成动力学。,奥氏体等温形成动力学,等温形成动力学即在一定温度下的转变量和转变时间的关系（即在一定温度下的转变速度）。,奥氏体等温形成动力学的分析,（1）奥氏体的形核率,（2）奥氏体晶体的长大速度G,影响奥氏体形成速度的因素,（1）温度,（2）碳含量,（3）原始组织的影响,（4）合金元素的影响,连续加热时奥氏体的形成,实验表明连续加热时奥氏体形成的基本过程和等温转变相似，也是由奥氏体的形核、长大、残留碳化物溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段组成。,奥氏体晶粒度,晶粒度：是表示晶粒大小的一种尺度。,1、起始晶粒度：,2、实际晶粒度：,3、本质晶粒度：,影响奥氏体晶粒度的因素,1、加热温度和保温时间,2、加热速度,3、钢的含碳量的影响,4、脱氧剂及合金元素,第五章 过冷奥氏体转变动力学,冷却条件,平衡冷却,非平衡冷却,等温冷却,恒速冷却,变速冷却,共析碳钢 TTT 曲线,稳定的奥氏体区,过冷奥氏体区,A向产,物转变开始线,A向产物,转变终止线,A,+,产,物,区,产物区,A,1,550,;高温转变区;,扩散型转变;P 转变区。,550230,;中温转变,区;半扩散型转变;,贝氏体(B)转变区;,230-50,;低温转,变区;非扩散型转变;,马氏体(M)转变区。,时间(s),300,10,2,10,3,10,4,10,1,0,800,-100,100,200,500,600,700,温度,(),0,400,A,1,Ms,M,f,奥氏体等温转变图的特点：,1、过冷奥氏体在不同温度等温分解都有一个孕育期。,2、在不同温度下等温具有不同的转变产物。,影响奥氏体等温转变图的因素,1、化学成分,（1）碳含量的影响,（2）合金元素的影响,2、奥氏体晶粒尺寸的影响,3、原始组织、加热温度和保温时间的影响,4、塑性变形的影响,共析碳钢的等温和连续冷却转变图的比较,