第四章 钢的热处理

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1、第第4 4章章 钢的热处理钢的热处理第一节 钢在加热时的组织转变第二节 钢在冷却时的组织转变 第三节 钢的退火、正火、淬火、回火 第四节 金属材料的表面处理技术 第四章第四章 钢的热处理钢的热处理 钢的热处理是将钢经过不同方式的加热、保温和冷却来改变钢的内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法 。第一节第一节 钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变整体热处理表面热处理退火表面淬火化学热处理正火感应加热表面淬火渗碳淬火火焰加热表面淬火渗氮回火接触电阻加热表面淬火等碳氮共渗渗金属（铌、钒） A1线（PSK线） A3线（GS线） Acm线（ES线） 一、钢的临界温度一、钢的临界温度加热时的临界温度

2、用加热时的临界温度用Ac1Ac1、Ac3Ac3、AccmAccm表示。表示。 冷却时的临界温度用冷却时的临界温度用Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArcmArcm表示。表示。 以共析钢为例，说明加热时组织转变的情况 。 珠光体转变为奥氏体分为以下四个阶段。 二、奥氏体的形成二、奥氏体的形成 第一步：奥氏体晶核的形成；第一步：奥氏体晶核的形成； 第二步：奥氏体晶核的长大；第二步：奥氏体晶核的长大； 第三步：残余渗碳体的溶解第三步：残余渗碳体的溶解 ； 第四步：奥氏体成分均匀化。奥氏体成分均匀化。 二、奥氏体的形成二、奥氏体的形成 二、奥氏体的形成二、奥氏体的形成 加热温度与加热速度的影响：加热温度与

3、加热速度的影响：加热速度越快加热速度越快，温度越高，温度越高 ，转变越快。，转变越快。 钢中合金元素与碳质量分数对奥氏体形成的钢中合金元素与碳质量分数对奥氏体形成的影响：影响：合金元素会造成奥氏体的形成速度明合金元素会造成奥氏体的形成速度明显减慢；钢中碳质量分数越高，奥氏体的形显减慢；钢中碳质量分数越高，奥氏体的形成速度越快。成速度越快。 三、影响奥氏体形成的因素三、影响奥氏体形成的因素 奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶粒大小的一种奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶粒大小的一种尺度，奥氏体晶粒度分为尺度，奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、本质起始晶粒度、本质晶粒度与实际晶粒度晶粒度与实际晶粒度三种。三种。四、奥氏

4、体晶粒大小及影响因素四、奥氏体晶粒大小及影响因素1.1.奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度的概念 起始晶粒度：起始晶粒度：是珠光体在加热过程中刚刚转变为是珠光体在加热过程中刚刚转变为 奥氏体的晶粒大小，起始晶粒度都非常细小，但奥氏体的晶粒大小，起始晶粒度都非常细小，但 在继续加热或保温时间延长的情况下长大在继续加热或保温时间延长的情况下长大 。 本质晶粒度：本质晶粒度： 四、奥氏体晶粒大小及影响因素四、奥氏体晶粒大小及影响因素l晶粒度在晶粒度在1-41-4级范围内的钢称为本质粗晶粒钢；级范围内的钢称为本质粗晶粒钢；l晶粒度在晶粒度在5-85-8级范围内的钢称为本质细晶粒钢；级范围内的钢称为本质细晶

5、粒钢；l本质晶粒度不代表钢实际晶粒大小，只反映钢本质晶粒度不代表钢实际晶粒大小，只反映钢 在在9009001010以下奥氏体晶粒长大的倾向。以下奥氏体晶粒长大的倾向。 8 8级奥氏体晶粒度标准图级奥氏体晶粒度标准图 四、奥氏体晶粒大小及影响因素四、奥氏体晶粒大小及影响因素实际晶粒度：实际晶粒度：指在实际加热条件下得到的奥指在实际加热条件下得到的奥氏体晶粒度。氏体晶粒度。 四、奥氏体晶粒大小及影响因素四、奥氏体晶粒大小及影响因素2.2.影响奥氏体晶粒大小的因素影响奥氏体晶粒大小的因素 四、奥氏体晶粒大小及影响因素四、奥氏体晶粒大小及影响因素加热温度及保温时间 碳质量分数的影响 钢中合金元素的影响

6、 钢在热处理过程中，冷却是关键工序，它决定钢在冷却钢在热处理过程中，冷却是关键工序，它决定钢在冷却后的组织和力学性能后的组织和力学性能 。 在生产中，常用的热处理冷却方式有两种，即在生产中，常用的热处理冷却方式有两种，即等温冷却等温冷却和连续冷却。和连续冷却。 第二节第二节 钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变通过过冷奥氏体等温转通过过冷奥氏体等温转变图，又称变图，又称TTTTTT曲线或曲线或C C曲曲线线，来分析过冷奥氏体在，来分析过冷奥氏体在不同冷却条件下组织转变不同冷却条件下组织转变的规律。的规律。一、过冷奥氏体的等温转变图一、过冷奥氏体的等温转变图 过冷奥氏体的等温转变图就是通过对

7、过过冷奥氏体的等温转变图就是通过对过冷奥氏体等温转变的冷奥氏体等温转变的温度、时间和转变温度、时间和转变量量三者之间的关系所作出的曲线图。三者之间的关系所作出的曲线图。 这种处于不稳定状态将要发生转变的奥氏体这种处于不稳定状态将要发生转变的奥氏体称为称为过冷奥氏体过冷奥氏体。 1.1.共析钢过冷奥氏体等温转变图的建立共析钢过冷奥氏体等温转变图的建立 C-C-曲线曲线 2.C-2.C-曲线的分析曲线的分析时间时间温度温度A1MSMfA过冷过冷PBMAMABAP转变开始转变开始线线转变终了转变终了线线奥氏体奥氏体 A1-Ms A1-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冷奥氏

8、体区过冷奥氏体区。 转变终了线以右及转变终了线以右及MfMf以下为以下为转变产物转变产物区区。 两线之间及两线之间及MsMs与与MfMf之间为之间为转变区转变区。 过冷奥氏体转变分三种类型：过冷奥氏体转变分三种类型：珠光体型转变珠光体型转变、贝氏体型转变及马氏体型转变。、贝氏体型转变及马氏体型转变。 二、过冷奥氏体等温转变过程、产物及性能二、过冷奥氏体等温转变过程、产物及性能以共析钢为例加以说明以共析钢为例加以说明 过冷奥氏体在过冷奥氏体在 A A1 1到到 550550间将转变为珠光体类间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物。

9、混合物。 根据片层厚薄不同，又细分为根据片层厚薄不同，又细分为珠光体珠光体、索氏体索氏体和和托氏体托氏体。1.1.珠光体型转变珠光体型转变高温转变（高温转变（A1A1550550） 珠光体珠光体索氏体索氏体托氏体托氏体1.1.珠光体型转变珠光体型转变高温转变（高温转变（A1A1550550） 1.1.珠光体型转变珠光体型转变高温转变（高温转变（A1A1550550） 珠光体，用符号珠光体，用符号P P表示，表示，形成温度为形成温度为A1-650A1-650，片层较厚。片层较厚。 珠光体显微组织珠光体显微组织 1.1.珠光体型转变珠光体型转变高温转变（高温转变（A1A1550550） 索氏体，用

10、符号索氏体，用符号S S表示，表示，形成温度为形成温度为650-600 650-600 ，片层较薄。片层较薄。 索氏体显微组织索氏体显微组织 1.1.珠光体型转变珠光体型转变高温转变（高温转变（A1A1550550） 托氏体显微组织托氏体显微组织 托氏体，用符号托氏体，用符号T T表示，表示，形成温度为形成温度为600-550 600-550 ，片层极薄。片层极薄。 2.2.贝氏体型转变贝氏体型转变中温转变（中温转变（550550MsMs） 贝氏体转变是在贝氏体转变是在550550M Ms s温度内进行的，贝氏温度内进行的，贝氏体通常用符号体通常用符号B B表示。表示。 贝氏体是由含碳过饱和的

11、铁素体与渗碳体贝氏体是由含碳过饱和的铁素体与渗碳体（或碳化物）组成的两相混合物。（或碳化物）组成的两相混合物。 根据其组织形态不同，贝氏体又分为根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体上贝氏体(B(B上上) )和和下贝氏体下贝氏体(B(B下下) )。2.2.贝氏体型转变贝氏体型转变中温转变（中温转变（550550MsMs）上贝氏体在上贝氏体在550550350350温度范围内形成的，用符温度范围内形成的，用符号号B B上上表示。表示。 上贝氏体上贝氏体上贝氏体形成过程上贝氏体形成过程2.2.贝氏体型转变贝氏体型转变中温转变（中温转变（550550MsMs）上贝氏体金相显微组织上贝氏体金相显微组