熱處理鋼的熱處理原理.ppt

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1、第八章鋼的熱處理原理本章目的：1闡明鋼的熱處理的基本原理；2揭示鋼在熱處理過程中工藝－組織－性能的變化規(guī)律；本章重點(diǎn)：（1）C曲線的實(shí)質(zhì)、分析和應(yīng)用；（2）過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變及回火轉(zhuǎn)變的各種組織的本質(zhì)、形態(tài)和性能特點(diǎn)；(3)馬氏體高強(qiáng)度高硬度的本質(zhì)一熱處理的定義及作用1熱處理的定義：金屬或合金在固態(tài)下于一定介質(zhì)中加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，以一定速度冷卻下來的一種綜合工藝。TtT保溫t保溫V冷卻V加熱2熱處理工藝曲線四個(gè)重要參數(shù)：V加熱、T保溫、t保溫、V冷卻三個(gè)基本過程：加熱、保溫、冷卻§8-1熱處理概述2熱處理的意義及作用意義：應(yīng)用廣泛、效果顯著：汽車零

2、件80%；工模具、軸承100%例：45#鋼，840℃加熱，不同方式冷卻冷卻方式隨爐冷卻空氣冷卻油冷水冷卻HRC15~1818~2440~5052~60組織P+FP+F（少）組織細(xì)M+PM作用：（1）顯著提高材料的使用性能（2）改善加工性能（切削、熱處理）。二熱處理的條件有固態(tài)相變加熱時(shí)溶解度顯著變化的合金。α+LL+βα+βαLLL+γγα+γγ+βα+βL+β為什么鋼能熱處理?①α→γ固態(tài)相變?chǔ)胗邢嘧冎亟Y(jié)晶②C溶解度顯著變化﹄可固溶強(qiáng)化熱處理溫度區(qū)間：A1＜T＜TNJEF熱處理第一步—加熱奧氏體化LL+γγα+γγ+Fe3Cα+Fe3CαδL+Fe3CCES

3、PQGKFDABC%6.69FeTJNHA1→Fe3C鐵碳相圖§8-2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變一奧氏體形成的機(jī)理1奧氏體組織結(jié)構(gòu)和性能①定義：C及合金元素固溶于面心立方結(jié)構(gòu)的γ-Fe中形成的固溶體。C溶于γ相八面體間隙中，R間隙=0.535A﹤Rc=0.77A→γ晶格畸變，并非所有晶胞均可溶碳，1148℃→2.5個(gè)晶胞溶一個(gè)C原子。②性能：順磁性；比容最小；塑性好；線膨脹系數(shù)較大奧氏體化中成分組織結(jié)構(gòu)的變化以共析鋼為例F+Fe3C→A(727℃)成分(C%)0.02186.690.77結(jié)構(gòu)體心立方復(fù)雜斜方面心立方說明奧氏體化中須兩個(gè)過程：①C成分變化：C的擴(kuò)散②鐵晶格

4、改組：Fe擴(kuò)散3奧氏體形成熱力學(xué)條件熱力學(xué)條件:T﹥A1原因：以珠光體與奧氏體的體積自由能之差來提供驅(qū)動(dòng)力以克服新相晶核的表面能及彈性能FTFPFAA1影響過熱度主要因素:V加熱V加熱↑，過熱度⊿T↑；⊿TT實(shí)際——存在過熱度⊿T:T實(shí)際-T理論A1Ac1Ar1SAccmAcmArcmAc3A3Ar3同理，冷卻過程的固態(tài)相變需過冷度鋼的熱處理中六個(gè)重要的溫度參數(shù)：A1A3Acm；Ac1Ac3Accm——加熱過程Ar1Ar3Arcm——冷卻過程4奧氏體形成過程（共析鋼）（4）奧氏體中C的擴(kuò)散均勻化。(萬秒)（3）剩余Fe3C的溶解；(千秒)（2）奧氏體向F及Fe

5、3C兩側(cè)長大(幾百秒)四個(gè)階段：（1）奧氏體在F—Fe3C界面上形核（10秒）*任何固態(tài)相變均需形核與長大過程*形核需要“三個(gè)起伏條件”：成分起伏、結(jié)構(gòu)起伏、能量起伏——故晶界或缺陷處易形核5亞共析鋼、過共析鋼的奧氏體化過程亞共析鋼：F+P→F+A→A過共析鋼：Fe3C+P→Fe3C+A→A例：球化退火，要求獲得粒狀珠光體→要求A中C不均勻→控制第三、四階段*奧氏體化的目的：獲成分均勻、晶粒細(xì)小的奧氏體晶粒*實(shí)際熱處理中須控制奧氏體化程度。加熱時(shí)影響奧氏體形成的因素及作用1、提高加熱溫度，縮短奧氏體形成時(shí)間2、提高加熱速度，提高轉(zhuǎn)變溫度，提高并轉(zhuǎn)變溫度范圍、均

6、勻化困難3、碳含量提高，使奧氏體形成速度增大4、合金元素使奧氏體轉(zhuǎn)變減慢5、球狀珠光體比片狀珠光體的轉(zhuǎn)變慢（原始組織的影響）。三奧氏體晶粒度及影響因素1奧氏體晶粒度概念?yuàn)W氏體晶粒度表示奧氏體晶粒大小，工業(yè)上一般分為8級。1-4級粗(0,-1)，5-8級細(xì)，8級以上極細(xì);計(jì)算式：n=2N-1N：晶粒度級別n：1平方英寸視場中所包含的平均晶粒數(shù)(100X)。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級別圖標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級別圖奧氏體有三種不同概念的晶粒度(1)初始晶粒度：奧氏體轉(zhuǎn)變剛結(jié)束時(shí)的晶粒大小?！ǔO細(xì)小(2)實(shí)際晶粒度：具體加熱條件下獲得的奧氏體晶粒大小①與具體熱處理工藝有關(guān)：熱處理溫度↑

7、，時(shí)間↑，晶粒長大。②與晶粒是否容易長大有關(guān)———引入本質(zhì)晶粒度概念（3）本質(zhì)晶粒度指鋼在特定的加熱條件下，奧氏體晶粒長大的傾向性，分為本質(zhì)粗晶粒度和本質(zhì)細(xì)晶粒度。測定方法：加熱至930±10℃，保溫8h，若A晶粒1-4級：本質(zhì)粗晶粒度鋼，5-8級：本質(zhì)細(xì)晶粒度鋼。關(guān)于本質(zhì)晶粒度概念的要點(diǎn)：①表征該鋼種在通常的熱處理?xiàng)l件下A晶粒長大的趨勢，不代表真實(shí)、實(shí)際晶粒大?。虎诒举|(zhì)粗晶粒度鋼實(shí)際晶粒度并非一定粗大，本質(zhì)細(xì)晶粒度鋼實(shí)際晶粒度并非一定細(xì)??；而與具體的熱處理工藝有關(guān)。③本質(zhì)晶粒度主要與成分或冶煉條件有關(guān)機(jī)理：難溶粒子的機(jī)械阻礙作用Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼含V、Ti、Nb

8、、Zr鋼機(jī)理：難溶粒子的機(jī)械阻礙作用例