哈工大金屬學與熱處理課件鋼的熱處理原理與熱處理工藝.ppt

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1、主要內容：一、鋼的熱處理原理(五大轉變)：碳鋼在加熱時的組織轉變─奧氏體化過程碳鋼冷卻時的組織轉變—珠光體轉變；貝氏體轉變；馬氏體轉變；3.回火轉變（合金的時效；調幅分解）二、熱處理工藝(四把火)：退火；正火；淬火；回火鋼的熱處理原理與熱處理工藝學習要求：一、鋼的熱處理原理掌握等溫轉變曲線和連續(xù)冷卻轉變曲線掌握碳鋼在加熱和冷卻時的組織轉變過程和轉變產(chǎn)物的性能掌握合金的時效和調幅分解過程二、熱處理工藝掌握退火、正火、淬火和回火工藝的目的、溫度和冷卻方式，正確制定工藝鋼的熱處理原理與熱處理工藝第七章鋼在加熱和冷卻時的轉變§7.1概述§7.2鋼在加熱時的轉變§7.3鋼的過冷奧氏體轉變曲線§7.4珠

2、光體轉變§7.5馬氏體轉變§7.6貝氏體轉變熱處理定義將鋼在固態(tài)下加熱到預定的溫度，保溫預定的時間，然后以預定的方式冷卻下來的一種熱加工工藝。概述普通工藝流程：冶煉、澆注（成分，結晶）→→塑性變形（均勻組織，產(chǎn)生加工硬化）→→預備熱處理（降低硬度、細化組織）→→切削加工（初步形狀，但性能不好）→→最終熱處理（調整性能，決定性能）→→精加工（定形，不影響性能）§7.1概述鋼的臨界點A1---P向γ轉變溫度A3---發(fā)生先共析α與γ轉變溫度Acm---發(fā)生滲碳體與γ轉變溫度§7.2鋼在加熱時的轉變奧氏體形成的熱力學條件△G＜0§7.2鋼在加熱時的轉變以共析鋼為例：§7.2鋼在加熱時的轉變孕育期§

3、7.2鋼在加熱時的轉變§7.2鋼在加熱時的轉變§7.2鋼在加熱時的轉變影響奧氏體形成速度的因素加熱溫度原始組織化學成分擴散速度，相變驅動力形核位置，碳擴散距離碳，合金元素化學成分碳，合金元素原始組織化學成分碳，合金元素§7.2鋼在加熱時的轉變奧氏體晶粒度：奧氏體晶粒的大小。1-4級：粗晶5-8級：細晶§7.2鋼在加熱時的轉變起始晶粒度實際晶粒度本質晶粒度起始晶粒度實際晶粒度本質晶粒度鋼在加熱時的轉變影響奧氏體晶粒大小的因素加熱溫度和保溫時間加熱速度化學成分碳，合金元素§7.3鋼的過冷奧氏體轉變曲線冷卻方式等溫冷卻連續(xù)冷卻等溫轉變曲線————“C”曲線/TTT曲線共析鋼的過冷奧氏體等溫轉變曲線

4、§7.3鋼的過冷奧氏體轉變曲線鋼的過冷奧氏體轉變曲線連續(xù)冷卻轉變曲線---CCT曲線碳鋼冷卻時的組織轉變不同點：1.CCT曲線在TTT曲線右下方2.CCT沒有貝氏體B轉變區(qū)3.轉變產(chǎn)物不同相同點：都具有珠光體P和馬氏體M轉變區(qū)碳鋼冷卻時的組織轉變不同冷卻方式在C曲線中的位置§7.4珠光體轉變珠光體轉變：是過冷奧氏體在臨界溫度A1以下較高的溫度范圍內進行的轉變（共析鋼在A1～550℃之間），又稱高溫轉變。是典型的擴散型相變。奧氏體γA1以下珠光體P（α+Fe3C）面心立方（fcc）0.77%C體心立方（bcc）0.0218%C復雜斜方6.69%C§7.4珠光體轉變(a)片狀珠光體(b)粒狀珠光

5、體珠光體分類§7.4珠光體轉變珠光體形態(tài)片狀:奧氏體分解粒狀：調質處理或者球化退火組織(×1000)一、片狀珠光體珠光體索氏體屈氏體/托氏體1、片狀珠光體的組織形態(tài)珠光體的片間距S0:相鄰兩片F(xiàn)e3C(或F)的平均距離。片間距示意圖§7.4珠光體轉變§7.4珠光體轉變珠光體晶粒示意圖“珠光體團”、“珠光體領域”或珠光體晶粒:珠光體片層間距方向大致相同的區(qū)域。珠光體層片間距S0與性能§7.4珠光體轉變2、片狀珠光體的性能S0越小，性能越好§7.4珠光體轉變片狀珠光體的性能1.形核2.長大4、片狀珠光體的形成過程§7.4珠光體轉變晶界形核§7.4珠光體轉變片狀珠光體剛形成時碳的濃度示意圖1）片狀

6、長大機制領先相§7.4珠光體轉變片狀珠光體形成時成片形成機制示意圖P粒狀比P片拉伸性能比較§7.4珠光體轉變(1)在A1溫度以下的高溫區(qū)進行的相變，對非合金鋼約在550~720℃；(2)是滲碳體和鐵素體交替組成的片層狀組織，為共析轉變；(3)在滲碳體和鐵素體形核和長大的過程中，必須依靠碳的擴散，是擴散型相變；(4)珠光體的形核率隨轉變溫度的降低而增大，而原子的擴散隨溫度的降低而困難，故珠光體轉變的溫度—時間曲線呈C字形。珠光體轉變的主要特點片狀珠光體：組織：(F+片狀滲碳體)三種:①珠光體②索氏體③屈氏體性能：取決于片層間距的大小。較高的強度，塑韌性偏低。片層間距愈小，其強度、硬度愈高，同時

7、塑性、韌性也有所改善。片間距影響因素：過冷度（珠光體形成溫度）粒狀珠光體：組織：(F+粒狀滲碳體)性能:取決于粒狀滲碳體的大小、形態(tài)和分布。具有較高的強度，較好的切削加工性能（塑韌性好）及淬火工藝性能。顆粒越細，強度越高；顆粒越均勻，韌性越好。在硬度相同的條件下，P粒狀比P片拉伸性能好獲得：球化退火、淬火+回火獲得：退火、正火§7.5馬氏體轉變§7.5馬氏體轉變§7.5馬氏體轉變§7.5馬氏體轉變§7.5馬氏