钢热处理PPT课件

马氏体具有体心正方晶格马氏体具有体心正方晶格（a=bca=bc）轴比轴比c/a c/a 称马氏体的正方度。称马氏体的正方度。C%C%越高，正方度越大，越高，正方度越大，正方畸变正方畸变越严重。越严重。当当0.25%C0.25%C时，时，c/a=1c/a=1，马氏体为体心立方晶格。，马氏体为体心立方晶格。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第1页/共32页 马氏体的形态马氏体的形态 马氏体的形态分板马氏体的形态分板条和针状两类。条和针状两类。 板条马氏体板条马氏体 立体形态为细长的立体形态为细长的扁棒状。扁棒状。在光镜下板在光镜下板条马氏体为一束束的条马氏体为一束束的细条组织。细条组织。光镜下电镜下4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第2页/共32页 每束内，条与条之每束内，条与条之间尺寸大致相同并呈平间尺寸大致相同并呈平行排列，一个奥氏体晶行排列，一个奥氏体晶粒内可形成几个取向不粒内可形成几个取向不同的马氏体束。同的马氏体束。 在电镜下，板条内在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的亚结构主要是高密度的位错的位错，=10=101212/cm/cm2 2，又称又称位错马氏体位错马氏体。SEMTEM4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第3页/共32页 针状马氏体针状马氏体 立体形态为双凸透镜形的立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。片状。显微组织为针状。 在电镜下，亚结构主要是在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶马氏体。孪晶，又称孪晶马氏体。电镜下电镜下光镜下光镜下4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第4页/共32页 马氏体的形态主马氏体的形态主要取决于其含碳量要取决于其含碳量 C% C%小于小于0.2%0.2%时时，组织几乎全部是板组织几乎全部是板条马氏体。条马氏体。 C% C%大于大于1.0%1.0%时时，组织几乎全部是针组织几乎全部是针状马氏体。状马氏体。 C% C%在在0.20.21.0% 1.0% 之间之间，为板条与针，为板条与针状的混合组织。状的混合组织。马氏体形态与含碳量的关系0.45%C0.2%C1.2%C4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第5页/共32页45钢正常淬火组织钢正常淬火组织 先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒，但不能，但不能穿过晶界和孪晶界。后形成的马氏体片不能穿过先穿过晶界和孪晶界。后形成的马氏体片不能穿过先形成的马氏体片，所以形成的马氏体片，所以越是后形成的马氏体片越细越是后形成的马氏体片越细小小。 原始奥氏体晶粒细，原始奥氏体晶粒细，转变后的马氏体片也转变后的马氏体片也细。细。当最大马氏体片当最大马氏体片细到光镜下无法分辨细到光镜下无法分辨时，该马氏体称时，该马氏体称隐晶隐晶马氏体。马氏体。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第6页/共32页 马氏体的性能马氏体的性能 高硬度是马氏体高硬度是马氏体性能的主要特点。性能的主要特点。 马氏体的硬度主马氏体的硬度主要取决于其含碳量。要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬含碳量增加，其硬度随之增加。度随之增加。当含碳量大于当含碳量大于0.6%0.6%时，其硬度趋于平缓。时，其硬度趋于平缓。合金元素对马氏体硬度的影响不大。合金元素对马氏体硬度的影响不大。马氏体硬度、韧性与含碳量的关系马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第7页/共32页 马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化强化。此外，马氏体转变产生的组织细化也有强。此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。马氏体的化作用。马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式构的形式。针状马氏体脆性大，板条马氏体具有。针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性。较好的塑性和韧性。针状马氏体板条马氏体马氏体的透射电镜形貌4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第8页/共32页 马氏体转变的特点马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程马氏体转变也是形核和长大的过程。其特点：。其特点： 无扩散性无扩散性 铁和碳原子铁和碳原子都不扩散，因都不扩散，因而而马氏体的含马氏体的含碳量碳量与奥氏体与奥氏体的含碳量完全的含碳量完全相同。相同。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第9页/共32页 共格切变性共格切变性 由于无扩散，晶格转变是以切变机制进行的。由于无扩散，晶格转变是以切变机制进行的。使使切变部分的形状和体积切变部分的形状和体积发生变化，引起相邻发生变化，引起相邻的奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产生的奥氏体随之变形，在预先抛光的表面上产生浮凸现象浮凸现象。 马氏体转变马氏体转变切变示意图切变示意图马氏体转变产生的表面浮凸马氏体转变产生的表面浮凸4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第10页/共32页 降温形成降温形成 马氏体转变开始温度称马氏体转变开始温度称上马氏体点上马氏体点，用，用MsMs表示。表示。 马氏体转变终了温度称马氏体转变终了温度称下马氏体点下马氏体点，用，用MfMf表示。表示。 只要温度达到只要温度达到MsMs以下即以下即发生马氏体转变。发生马氏体转变。 在在MsMs温度以下，随温度温度以下，随温度下降，转变量增加，冷却下降，转变量增加，冷却中断，转变停止。中断，转变停止。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第11页/共32页 高速长大高速长大 马氏体形成速度极快，马氏体形成速度极快，瞬间形核，瞬间长大。瞬间形核，瞬间长大。 当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成当一片马氏体形成时，可能因撞击作用使已形成的马氏体产生裂纹。的马氏体产生裂纹。 转变不完全转变不完全 即使冷却到即使冷却到MfMf点，也点，也不可能获得不可能获得100%100%的马氏的马氏体，总有部分奥氏体未体，总有部分奥氏体未能转变而残留下来，称能转变而残留下来，称残余奥氏体残余奥氏体，用，用A A或或表示。表示。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第12页/共32页 Ms Ms、M Mf f 与冷速无关，与冷速无关，主要取决于奥氏体中的主要取决于奥氏体中的合金元素含量（包括碳含量）。合金元素含量（包括碳含量）。 马氏体转变后，马氏体转变后，A A量随含碳量的增加而增加量随含碳量的增加而增加，当含碳量达当含碳量达0.5%0.5%后，后，A A量才显著。量才显著。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第13页/共32页过冷奥氏体转变产物（共析钢）过冷奥氏体转变产物（共析钢） 转变转变类型类型转变转变产物产物形成温形成温度度 转变转变机制机制显微组织特征显微组织特征HRC获得获得工艺工艺珠珠光光体体PA1650扩扩散散型型粗片状，粗片状，F、Fe3C相间分布相间分布5-20退火退火S650600细片状，细片状，F、Fe3C相间分布相间分布20-30正火正火T600550极细片状，极细片状，F、Fe3C相间分布相间分布30-40等温等温处理处理贝贝氏氏体体B上上550350半扩半扩散型散型羽毛状，短棒状羽毛状，短棒状Fe3C分布于过分布于过饱和饱和F条之间条之间40-50等温等温处理处理B下下350MS竹叶状，细片状竹叶状，细片状Fe3C分布于过分布于过饱和饱和F针上针上50-60等温等温淬火淬火马马氏氏体体M针针MSMf无扩无扩散型散型针状针状60-65淬火淬火M*板条板条MSMf板条状板条状50淬火淬火第14页/共32页 5 5、过冷奥氏体的等、过冷奥氏体的等温温转变图转变图 表示奥氏体急速冷却表示奥氏体急速冷却到到临界点临界点A A1 1以下在各不同温以下在各不同温度下的保温过程中转变度下的保温过程中转变量量与转变时间的关系曲线。与转变时间的关系曲线。又称又称C C曲线、曲线、S S曲线或曲线或TTTTTT曲线曲线。 Time-Temperature-Time-Temperature-Transformation Transformation diagramdiagram4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第15页/共32页 C C曲线的建立曲线的建立 以共析钢为例：以共析钢为例： 取一批小试样并进取一批小试样并进行奥氏体化行奥氏体化. . 将试样分组淬入低将试样分组淬入低于于A A1 1点的不同温度的盐点的不同温度的盐浴中，隔一定时间取一浴中，隔一定时间取一试样淬入水中。试样淬入水中。 4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第16页/共32页 测定每个试样的转变测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。与转变时间的关系。 将各温度下转变开始将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度时间及终了时间标在温度时间坐标中，并分别连时间坐标中，并分别连线。线。 转变开始点的连线称转变开始点的连线称转转变开始线变开始线。转变终了点的。转变终了点的连线称连线称转变终了线转变终了线。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第17页/共32页 A A1 1-Ms -Ms 间及转变开间及转变开始线以左的区域为始线以左的区域为过过冷奥氏体区。冷奥氏体区。 转变终了线以右及转变终了线以右及M Mf f以下为以下为转变产物区转变产物区。 两线之间及两线之间及MsMs与与M Mf f之间为之间为转变区转变区。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第18页/共32页2s10s5s2s5s10s30s40s第19页/共32页 C C曲线的分析曲线的分析 转变开始线与纵转变开始线与纵坐标之间的距离为坐标之间的距离为孕孕育期育期。 孕育期越小，过冷孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。奥氏体稳定性越小。 孕育期最小处称孕育期最小处称C C 曲线的曲线的“鼻尖鼻尖”。碳。碳素钢鼻尖处的温度为素钢鼻尖处的温度为550550。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第20页/共32页 在鼻尖以上在鼻尖以上, , 温度温度较高，相变驱动力小。较高，相变驱动力小。 在鼻尖以下，温度在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增而使奥氏体稳定性增加。加。 C C曲线明确表示曲线明确表示了了过冷奥氏体在不同过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产温度下的等温转变产物物。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第21页/共32页 影响影响C C曲线的因素曲线的因素 含碳量的影响：含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最稳定，共析钢的过冷奥氏体最稳定，C C曲线最靠右。曲线最靠右。MsMs与与M Mf f 点随含碳量增加而下降。点随含碳量增加而下降。 与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C C曲线的曲线的上部上部各多一条先共析相的析出线。各多一条先共析相的析出线。 4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第22页/共32页合金元素的影响合金元素的影响除除CoCo外外, , 凡溶入奥氏体的合金元素都使凡溶入奥氏体的合金元素都使C C曲线右曲线右移。移。除除CoCo和和AlAl外，所有合金元素都使外，所有合金元素都使MsMs与与MfMf点下降。点下降。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第23页/共32页 奥氏体化条件的影响奥氏体化条件的影响 奥氏体化温度提高和保温时间延长，使奥氏体成奥氏体化温度提高和保温时间延长，使奥氏体成分均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少，增加了过冷分均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少，增加了过冷奥氏体的稳定性，使奥氏体的稳定性，使C C曲线右移。曲线右移。 使用使用C C曲线时，应注意奥氏体化条件及晶粒度的曲线时，应注意奥氏体化条件及晶粒度的影响。影响。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第24页/共32页 6 6、过冷奥氏体连续冷却转变图、过冷奥氏体连续冷却转变图 过冷奥氏体连续冷却转变图又称过冷奥氏体连续冷却转变图又称CCTCCT曲线。曲线。(Continuous-Cooling-Transformation (Continuous-Cooling-Transformation diagram)diagram) 是通过测定不同冷速下，过冷奥氏体的转变量是通过测定不同冷速下，过冷奥氏体的转变量获得的。获得的。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第25页/共32页 共析钢的共析钢的CCTCCT曲线曲线 共析钢的共析钢的 CCTCCT曲线没有贝氏体转变区，在曲线没有贝氏体转变区，在珠光珠光体转变区之下多了一条转变中止线体转变区之下多了一条转变中止线。 当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转变中止，变中止，余下的奥氏体一直保余下的奥氏体一直保持到持到MsMs以下转变为马氏体以下转变为马氏体。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第26页/共32页 图中的图中的V Vk k 为为 CCTCCT曲线的曲线的临界冷却速度临界冷却速度，即获得全部马氏体组即获得全部马氏体组织时织时最小冷却速度最小冷却速度。 V Vk k 为为TTTTTT曲线的曲线的临界冷却速度临界冷却速度。 V Vk k 1.5 V1.5 Vk k4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第27页/共32页 CCT CCT曲线位于曲线位于TTTTTT曲线曲线的右下方。的右下方。 CCTCCT曲线获曲线获得困难得困难，TTTTTT曲线容易测曲线容易测得。得。 可用可用 TTTTTT曲线定性说曲线定性说明连续冷却时的组织转明连续冷却时的组织转变情况。方法是将连续变情况。方法是将连续冷却曲线绘在冷却曲线绘在C C 曲线上，曲线上，依其依其与与C C 曲线交点的位曲线交点的位置来说明最终转变产物置来说明最终转变产物。4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第28页/共32页P均匀均匀A细细AP退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+AM+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf时间时间6506005504.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第29页/共32页4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变4545钢钢850850油冷组织油冷组织第30页/共32页 过共析钢过共析钢CCTCCT曲线也无贝氏体转变区曲线也无贝氏体转变区, , 但比共析但比共析钢钢CCTCCT曲线曲线多一条多一条AFeAFe3 3C C转变开始线转变开始线。由于由于FeFe3 3C C的的析出析出, , 奥氏体中含碳量下降奥氏体中含碳量下降, , 因而因而MsMs线右端升高线右端升高。 亚共析钢亚共析钢CCT CCT 曲线有贝氏体转变区曲线有贝氏体转变区，还还多多AFAF开开始线始线, F, F析出使析出使A A含碳量升高含碳量升高, , 因而因而MsMs线右端下降线右端下降。过共析钢过共析钢CCT曲线曲线亚共析钢亚共析钢CCT曲线曲线4.3 4.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页