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1、鋼的熱處理工藝王德寶馬鋼技術中心檢驗技術研究所第一部分鋼中各種組織和相第三部分鋼的退火與正火第四部分鋼的淬火與回火第二部分熱處理原理概述第五部分其他類型熱處理內(nèi)容概要第一部分鋼中各種組織和相1.鐵素體強度、硬度不高,但具有良好的塑性與韌性,性能和純鐵幾乎相同。2.珠光體鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復相物,即鐵素體和滲碳體機械混合物,性能其力學性能介于鐵素體與滲碳體之間,決定于珠光體片層間距。3.滲碳體冷卻轉變時析出的Fe3C型碳化物。含碳量為6.69%,其硬度很高(相當于HB800),而塑性和沖擊韌性幾乎等于零,脆性極大。形態(tài)呈片狀、粒狀、網(wǎng)狀或板狀4.奧氏體鋼在高溫下的組織,塑性好,
2、強度較低,具有一定韌性,容易塑性變形加工成型。5.馬氏體碳溶于α-Fe的過飽和的固溶體,它由奧氏體轉變而來,特點是硬度高,強度高,比容大,沖擊韌性低。常用碳鋼的淬火,就是將材料中部分金相結構變成馬氏體的過程,易產(chǎn)生淬火應力。6.屈氏體和索氏體屈氏體和索氏體組織屬于珠光體類型的組織,但其組織比珠光體組織細,鐵索體和較細的粒狀滲碳體組成的組織組成,具有良好的綜合機械性能。7.貝氏體鋼在奧氏體化后被過冷到珠光體轉變溫度區(qū)間以下,馬氏體轉變溫度區(qū)間以上這一中溫度區(qū)間轉變而成的,由鐵素體及其內(nèi)分布著彌散的碳化物所形成的亞穩(wěn)組織??煞譃榱钬愂象w、上貝氏體和下貝氏體。第二部分熱處理原理概述1.熱處理及其作
3、用熱處理是將鋼在固態(tài)下加熱到預定的溫度,保溫一定的時間,然后以預定的方式冷卻到室溫的一種熱加工工藝,由加熱、保溫和冷卻三個基本環(huán)節(jié)組成的熱處理的作用:改善材料工藝性能和使用性能,充分挖掘材料的潛力,延長零件的使用奉命。還可消除材料經(jīng)鑄造、鍛造、焊接等熱加工造成的各種缺陷、消除偏析、降低內(nèi)應力等作用。最終熱處理:在生產(chǎn)過程中,工件經(jīng)切削加工等成形工藝而得到最終形狀和尺寸后,再進行的賦予工件所需使用性能的熱處理稱為最終熱處理。預備熱處理:熱加工后,為隨后的冷拔、冷沖壓和切削加工或最終熱處理作好組織準備的熱處理,同時消除先前加工所造成的某些缺陷,稱為預備熱處理。毛坯(鑄、煅)—預先熱處理—切削加工—
4、最終熱處理2、實際加熱、冷卻條件下的臨界溫度加熱時的臨界溫度用腳標C表示,AC1、AC3、ACcm;冷卻時的臨界溫度用腳標r表示,Ar1、Ar3、Arcm。3.鋼在加熱時的轉變鋼的熱處理種類很多,其中除淬火后的回火,消除應力的退火等少數(shù)熱處理外,均需加熱到鋼的臨界以上,使鋼部分或全部轉變?yōu)閵W氏體,然后再以適當?shù)睦鋮s速度冷卻,使奧氏體轉變?yōu)橐欢ǖ慕M織并獲得所需的性能。因此鋼加熱的主要目的是獲得奧氏體組織。鋼在加熱過程中,由加熱前的組織轉變?yōu)閵W氏體被稱為鋼的加熱轉變或奧氏體化過程。由加熱轉變所得的奧氏體組織狀態(tài),其中包括奧氏體晶粒的大小、形狀、空間取向、亞結構、成分及其均勻性等,均將直接影響在隨后
5、的冷卻過程中所發(fā)生的轉變及轉變所得產(chǎn)物和性能。4.鋼在冷卻時的轉變(1)等溫冷卻是把加熱到A狀態(tài)的鋼,快速冷卻到低于Ar1某一溫度,等溫一段時間,使A發(fā)生轉變,然后再冷卻到室溫。(2)連續(xù)冷卻把加熱到A狀態(tài)的鋼,以不同的冷卻速度(空冷,隨爐冷,油冷,水冷)連續(xù)冷卻到室溫。4.1等溫轉變(等溫冷卻)等溫轉變高溫轉變又稱珠光體型轉變(A1~550℃),由于奧氏體向珠光體轉變溫度不同,珠光體中鐵素體及滲碳體片厚度不同,分為三種:珠光體、索氏體、屈氏體。三者均屬于珠光體型組織,三者并無本質差別,只是片層厚度不同。中溫轉變又稱貝氏體轉變(550℃~MS),由于奧氏體向貝氏體轉變溫度不同,可分為上貝氏體和
6、下貝氏體。低溫轉變又稱馬氏體轉變,馬氏體實質為碳在α-Fe中的過飽和固溶體。屬于非擴散行轉變。共析碳鋼TTT曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉變開始線A向產(chǎn)物轉變終止線A+產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1~550℃;高溫轉變區(qū);擴散型轉變;P轉變區(qū)。550~230℃;中溫轉變區(qū);半擴散型轉變;貝氏體(B)轉變區(qū);230~-50℃;低溫轉變區(qū);非擴散型轉變;馬氏體(M)轉變區(qū)。時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf4.2連續(xù)轉變(連續(xù)冷卻)在實際生產(chǎn)中,如一般的退火、正火、淬火等,過冷奧氏體的轉變大多數(shù)在連續(xù)冷卻過程中完成
7、的。特點(1)奧氏體轉變在一定的溫度范圍內(nèi)進行的,因此轉變產(chǎn)物可能不完全一致。(2)孕育期變長。(3)等溫轉變圖的上半部分,沒有下半部分,即連續(xù)冷卻轉變不形成單一貝氏體組織。等溫轉變曲線是研究同一溫度下組織的變化,而連續(xù)冷卻轉變曲線可以定性和定量顯示出不同冷卻速度下所獲得的金相組織的變化。這對于制定大件的熱處理工藝有著重要的作用,退火是將鋼加熱到一定溫度并保溫一定時間以后,以緩慢的速度(爐冷)冷卻