第3章钢的热处理

《第3章钢的热处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章钢的热处理（71页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第第3 3章章 钢的热处理钢的热处理一、概述一、概述二、钢在加热时的组织二、钢在加热时的组织三、钢在冷却时的组织三、钢在冷却时的组织四、钢的退火与正火四、钢的退火与正火五、钢的淬火五、钢的淬火六、钢的回火六、钢的回火七、钢的表面热处理七、钢的表面热处理八、热处理工艺的应用八、热处理工艺的应用热处理的概念热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温将固态金属采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织与性能的工艺。和冷却以获得所需组织与性能的工艺。热处理的目的热处理的目的 （1 1）提高钢的力学性能；）提高钢的力学性能； （2 2）改善钢的工艺性能。）改善钢的工艺性能。热处理的理论依

2、据：铁碳合金相图热处理的理论依据：铁碳合金相图概述概述热处理热处理分类分类整体热处理：退火、正火、淬火、回火整体热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理表面热处理表面淬火表面淬火化学热处理化学热处理感应加热感应加热火焰加热火焰加热电接触加热电接触加热激光加热激光加热渗碳渗碳渗氮渗氮碳氮共渗碳氮共渗渗金属等渗金属等热处理工艺曲线热处理工艺曲线热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的，其工艺过程用温度阶段组成的，其工艺过程用温度- -时间坐标系中的时间坐标系中的曲线图表示，曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。这种曲线称为热处理工艺曲线。热处

3、理工艺曲线热处理工艺曲线温温度度时间时间0加热加热保保 温温冷却冷却一、钢在加热时的组织转变一、钢在加热时的组织转变1.1.加热、冷却的临界点加热、冷却的临界点钢在加热和冷却时的相变点钢在加热和冷却时的相变点热处理时将钢加热到一定温度，使其组织全部或热处理时将钢加热到一定温度，使其组织全部或部分转变为奥氏体的过程称为奥氏体化。部分转变为奥氏体的过程称为奥氏体化。下面以共析钢为例说明钢的奥氏体化过程。下面以共析钢为例说明钢的奥氏体化过程。2.2.奥氏体的形成过程奥氏体的形成过程共析钢奥氏体的形成过程示意图共析钢奥氏体的形成过程示意图3.3.奥氏体晶粒的长大及其控制奥氏体晶粒的长大及其控制晶粒度是

4、晶粒大小的尺度。一般认为，晶粒度是晶粒大小的尺度。一般认为，1-41-4级级为粗晶粒度，为粗晶粒度，5-85-8级为细晶粒度，级为细晶粒度，8 8级以上为超级以上为超细晶粒度。细晶粒度。奥氏体晶粒度奥氏体晶粒度起始晶粒度起始晶粒度实际晶粒度实际晶粒度本质晶粒度本质晶粒度为避免加热时奥氏体晶粒的粗化，必须制订合理的为避免加热时奥氏体晶粒的粗化，必须制订合理的热处理工艺规范，严格控制加热温度、保温时间、加热处理工艺规范，严格控制加热温度、保温时间、加热速度和原始组织。热速度和原始组织。奥氏体晶粒均匀细小奥氏体晶粒均匀细小, ,热处理后钢的力学性能提高。热处理后钢的力学性能提高。粗大的奥氏体晶粒在淬

5、火时容易引起工件产生较大粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。的变形甚至开裂。奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响奥氏体晶粒大小的控制奥氏体晶粒大小的控制二、钢在冷却时的组织转变二、钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体：高温时所形成的奥氏体冷却到过冷奥氏体：高温时所形成的奥氏体冷却到A A1 1点以点以下尚未发生转变而处于不稳定状态的奥氏体下尚未发生转变而处于不稳定状态的奥氏体 。冷却方式冷却方式1.1.共析钢奥氏体等温转变曲线的建立共析钢奥氏体等温转变曲线的建立 2.2.共析钢过冷奥氏体等温转变的产物共析钢过冷奥氏体等温转变的产物高温转变产物高

6、温转变产物FeFe、C C的扩散性相变的扩散性相变（727727550550）珠光珠光体体P P索氏体索氏体S托氏体托氏体T T，又称屈氏体，又称屈氏体Fe、C的扩散性的扩散性相变相变中温转变产物中温转变产物半扩散相变半扩散相变( 550( 550230 )230 )550550350350形成上贝氏体，组织为过饱和片状形成上贝氏体，组织为过饱和片状F F渗碳体，呈羽毛状，性脆无实用价值渗碳体，呈羽毛状，性脆无实用价值 。350350230230形成下贝氏体，组织为过饱和针状形成下贝氏体，组织为过饱和针状F F弥散碳化物，呈黑色针状，综合性能好。弥散碳化物，呈黑色针状，综合性能好。上上贝贝氏氏

7、体体B B上上下下贝贝氏氏体体B B下下低温转变产物低温转变产物非扩散相变（非扩散相变（MsMs点以下）点以下）马氏体马氏体M M就是碳在就是碳在-Fe-Fe中的过饱和固溶体，其组织中的过饱和固溶体，其组织形态有两种：形态有两种：板条状板条状M M ：含：含C C低，硬度、强度较高，低，硬度、强度较高，且塑性、韧性也较好；且塑性、韧性也较好；针片状针片状M M ：含：含C C高，硬而脆。高，硬而脆。l钢中含碳量越高，淬火组织中针片状钢中含碳量越高，淬火组织中针片状M M就越多，板条就越多，板条状状M M就越少。就越少。板板条条状状针针片片状状3.3.亚共析钢和过共析钢的等温转变曲线亚共析钢和过

8、共析钢的等温转变曲线亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢4.4.奥奥氏氏体体等等温温转转变变曲曲线线的的应应用用 用等温转变曲线用等温转变曲线作为依据来分析作为依据来分析连续冷却转变过连续冷却转变过程，估计连续冷程，估计连续冷却时转变产物。却时转变产物。V Vk k临界冷却速度：临界冷却速度：转变为马氏体和转变为马氏体和少量残余奥氏体少量残余奥氏体的最小冷却速度，的最小冷却速度，其大小与其大小与C C曲线位曲线位置有关。置有关。影响影响C C曲线的主要因素是曲线的主要因素是奥氏体的成分奥氏体的成分和和奥氏体化条件奥氏体化条件。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

9、稳定，C C曲线最曲线最靠右。由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都使靠右。由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都使C C曲线曲线左移。左移。合金元素的影响合金元素的影响 除除CoCo外，凡溶入奥氏体的合金元素都外，凡溶入奥氏体的合金元素都使使C C曲线右移。曲线右移。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，增加了过冷奥氏体的稳定性，使加了过冷奥氏体的稳定性，使C C曲线右移。曲线右移。作业：1、什么叫钢的热处理？2、热处理工艺一般分为哪两类，各自

10、包括那些内容？3、分别写出钢在平衡条件下的固态相变点、加热时实际的相变点、冷却时实际的相变点。4、写出过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产物。5、什么叫马氏体？其组织形态分为哪两类，各自的力学性能如何？6、解释：临界冷却速度vk将钢加热到适当的温度，保温一定时间，然后缓慢冷将钢加热到适当的温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火。却的热处理工艺称为退火。三、整体热处理三、整体热处理概念概念1.1.退火退火降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。形加工。细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善

11、钢的性能或为以后的热处理做准备。为以后的热处理做准备。消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。目的目的根据钢的成分和退火目的不同，可分为完全退火、球根据钢的成分和退火目的不同，可分为完全退火、球化退火、再结晶退火、低温退火和扩散退火等。化退火、再结晶退火、低温退火和扩散退火等。方法方法应用：主要用于亚共析成分的碳钢及应用：主要用于亚共析成分的碳钢及合金钢的锻件、铸件、热轧型材等，有合金钢的锻件、铸件、热轧型材等，有时也用于焊接结构件。时也用于焊接结构件。目的：细化晶粒、均匀组织、降低硬目的：细化晶粒、均匀组织、降低硬度、消除内应力。度、消除内应力。组织：