劳动出版社《金属材料及热处理》-B01-9021第五章
44页1、第一节 钢在加热、冷却时的组织转变,第二节 钢的退火与正火,第三节 钢的淬火与回火,第四节 钢的表面热处理和化学热处理,第五节 典型零件的热处理分析,热处理工艺曲线,钢的热处理分类,第一节 钢在加热、冷却时的组织转变,热处理车间,炉膛式电阻炉,热处理是机械零件生产过程中,为了改善材料的工艺性能或使用性能而进行的重要工序。一般机械生产企业都会有专门的热处理车间。 机械零件在加工过程中为什么要进行热处理?,一、钢在加热时的组织转变,1. 钢的临界转变温度,钢在加热和冷却时的临界转变温度,2. 钢的奥氏体化,共析钢中奥氏体形成过程示意图 a)奥氏体形核 b)奥氏体晶核长大 c)残余Fe3C的溶解 d)奥氏体均匀化,3. 影响奥氏体化的因素,(1)加热温度 加热温度越高,奥氏体形成速度越快。 (2)加热速度 加热速度越快,过热度越大,奥氏体实际形成温度越高,可获得细小的起始晶粒。 (3)合金元素 Ni、Mn 等合金元素降低临界点,而Cr、W、Mo、V、Ti 等合金元素提高临界点。Co 和Ni 元素加快奥氏体的形成速度;Cr、W、Mo、V、Ti 等元素降低奥氏体的形成速度。 (4)原始组织的影响
2、 Fe3C 越细,相界面越多,越有利于奥氏体的形成。,4. 奥氏体晶粒的长大,当珠光体向奥氏体的转变刚刚完成时,奥氏体晶粒是比较细小的。这是由于珠光体内铁素体和渗碳体的相界面很多,有利于形成数目众多的奥氏体晶核。不论原来钢的晶粒粗或细,通过加热时的奥氏体化,都能得到细小晶粒的奥氏体。但是随着加热温度的升高,保温时间的延长,奥氏体晶粒会自发地长大。长大是通过晶粒之间的相互吞并来完成的。,5. 影响奥氏体晶粒长大的因素,(1)加热温度和保温时间 奥氏体化温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒越粗大。 (2)钢的含碳量的影响 在碳钢中,共析钢的奥氏体晶粒最容易长大粗化。这是因为在亚共析钢中有先共析铁素体,在过共析钢中有先共析渗碳体,它们对奥氏体化过程及奥氏体晶粒的长大都有阻碍作用。 (3)合金元素的影响 合金元素Ti、Al等有阻碍奥氏体晶粒长大的作用,有利于得到细晶粒钢。Mn和P等元素有促进奥氏体晶粒长大的作用。,6. 奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响 奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。 奥氏体晶粒粗大,冷却后的组织也粗大,会降低钢的常温力学性能,尤其是塑性。粗大的奥氏体晶粒在淬火
3、时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。 7. 奥氏体晶粒大小的控制 (1)选择合理的加热温度和保温时间 (2)选择合理的加热速度,二、钢在冷却时的组织转变,两种冷却方式的工艺曲线 1等温冷却 2连续冷却,热处理工艺中,常采用等温冷却和连续冷却两种方式。,1. 奥氏体等温转变曲线,共析钢奥氏体等温转变图的建立,奥氏体等温转变图,在临界点A1以下存在的奥氏体称为过冷奥氏体。,2. 共析钢的奥氏体转变产物的组织和性能,(1)共析钢的过冷奥氏体等温转变产物,1)珠光体型转变(又称高温转变)。在A1550温度范围内,过冷奥氏体转变为铁素体和渗碳体的片层混合物珠光体。,珠光体型转变的组织及性能特点,2)贝氏体型转变(又称中温转变)。在550Ms温度范围内,过冷奥氏体转变为贝氏体。,贝氏体型转变的组织及性能特点,(2)共析钢的马氏体型转变(又称低温转变) 当钢从奥氏体区急冷到Ms以下时,奥氏体立即开始转变为马氏体。,马氏体型转变的组织及性能特点,第二节 钢的退火与正火,前面章节中介绍了几种常用的加工和测量工具。它们均采用含碳量较高的钢制造,以保证其具有较高的硬度和耐磨性。但高硬度势必增加加工难度,在
4、实际生产中,如何才能将这些高硬度材料加工成所需要的形状和尺寸呢?,一、退火,退火是指将钢加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却(一般随炉冷却)的热处理方法。,1. 退火的目的 (1)降低钢的硬度,提高塑性。 (2)细化晶粒,均匀钢的成分及组织。 (3)消除钢中的残余内应力,以防止变形和开裂。 2. 常用的退火方法 (1)完全退火 将钢完全奥氏体化,随之缓慢冷却,以获得接近平衡组织的工艺称为完全退火。,(2)球化退火,为使钢中碳化物球状化而进行的退火称为球化退火。,球状珠光体显微组织(400),球化退火的工艺: 将钢加热到Ac1以上2030 ,保温一定时间,以小于50 /h的冷却速度随炉冷却。,(3)去应力退火,为了去除工件因加工等原因造成的残余内应力而进行的退火,称为去应力退火。 去应力退火的工艺: 将钢加热到Ac1以下(一般取600650 ),经保温后随炉缓慢冷却。,常用退火方法的工艺及应用,二、正火,将钢加热到Ac3或Accm以上3050,保温适当时间,在空气中冷却的工艺方法叫正火。,退火和正火的加热温度范围及热处理工艺曲线 a)加热温度范围 b)热处理工艺曲线 1完全退火 2
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