第六章 钢的热处理2 机械工程材料.ppt

三 马氏体的转变TransformationofMartensite 1 马氏体形成过程 1 转变温度230 Ms 50 Mf 2 转变条件快速冷却 冷却过程中不与C曲线相遇 3 转变特点M转变是非扩散性的 Fe C不能扩散 快速冷至Ms以下 Fe要转变为 Fe C在 Fe中的溶解度极小 但又不能扩散出去 形成C在 Fe中的过饱和固溶体 M 晶格严重畸变 形成大量位错 M和原A含C量是一样的 使 Fe的体心立方晶格被歪曲成为体心正方晶格 0 25 c a 1 正方度 体心正方晶格 C 正方度愈大 硬度极高 比容增大 马氏体的体心正方晶格 转变是在一段温度区间形成 不是恒温转变 A M相变是不完全的 即使冷却至Mf点温度 也不能获得100 M 总有A不能转变 残余奥氏体A A 10 会影响HB Ms Mf温度线由A的成分决定 不受冷却速度及其它因素影响 C Ms Mf 0 5 C以上 Mf点下降室温以下 图6 15 P69 奥氏体含碳量对Ms Mf及Ar的影响 2 M组织形态低碳M 1 0 针片状 大量孪晶 0 2 1 0 C 混合M 3 性能 HB 决定于含碳量 C HB 0 6以后处于平缓 图6 14 合金元素对M硬度影响不大 含碳量对M硬度的影响主要是由于过饱和碳原子与M中的晶体缺陷的交互作用引起的固溶强化所造成 板条状马氏体 100 粗大片壮马氏体 500 含碳量对马氏体硬度的影响 板条状M的塑性 韧性 k好 原因 1 C在M过饱和程度小c a 1 晶格畸变轻微 残余应力小 2 亚结构是位错 针片状M的塑性 韧性 k差 原因 1 C在M过饱和程度大c a 1 晶格严重畸变 残余应力大 2 亚结构是孪晶 三 影响C曲线的因素 1 含碳量的影响 亚共析钢C C 曲线右移过亚共析钢C C 曲线左移说明共析钢的过冷A最稳定 注意 图 1 P113 a A F先析出线 含碳量对C曲线的影响 含碳量对C曲线的影响 2 合金元素的影响 1 除钴 Co 外 所有溶入A的合金元素都使 C 曲线右移 缓慢冷却 也得M 可淬硬 2 碳化物形成元素能改变 C 曲线形状 3 加热温度 保温时间的影响 升高加热温度 延长保温时间 提高过冷A的稳定性 使 C 曲线右移 合金元素使C曲线右移 除Co外 碳化物形成元素改变C曲线形状 四 过冷奥氏体连续冷却转变图 生产实践中 A大多是在连续冷却中转变的 就要利用连续转变曲线 用膨胀法测定 常借用 C 曲线来说明连续冷却曲线 1 曲线建立将一组试样A化以后 以不同冷却速度连续冷却 测转变开始 转变结束的温度和时间 记录组织 硬度 连接开始点 结束点 曲线 图5 13 P113 Vk临界冷却速度 获得全部M的最小速度 过冷奥氏体连续冷却转变图 2 用TTT曲线代替CCT曲线应注意以下几点 共析钢及过共析钢在连续冷却条件下 没有贝氏体转变 连续冷却条件下所获得的P类组织 其片层间距不相等 TTT曲线的孕育期要比CCT曲线短 3 由 C 曲线来估计连续冷却时的转变情况 共析钢 由 C 曲线来估计连续冷却时的转变情况 V1随炉冷却 P V2空冷 S V3油冷 T M V4水冷 M A VK 临界冷却速度 第三节钢的整体热处理 一 钢的退火1 退火的概念是将钢加热到临界点温度以上 经保温后缓慢冷却下来的热处理方法 2 退火的目的1 细化晶粒 铸 锻件 2 清除内应力 铸 锻件冷却不均 变形不均 3 降低硬度便于进行切割 4 为最终热处理作好组织上的准备 3 退火操作及其应用完全退火 片间距不等的P类组织等温退火 片间距相等的P类组织适用范围 适用于亚共析钢和合金钢的铸 锻件球化退火 球状珠光体适用范围 适用于亚共析钢和过共析钢 包括高碳合金钢 去应力退火 组织不变 去掉工件的残余应力 完全退火和等温退火工艺 特点完全退火 操作简单 工件尺寸不受限制 但时间较长 等温退火 操作较复杂 工件尺寸不能太大 但节约时间 球化退火工艺 过共析钢的球化退火显微组织500 去应力退火工艺 加热温度碳钢和低合金钢 500 650 高合金工具钢 600 750 二 钢的正火 1 正火是将钢加热到AC3以上30 50 或ACcm以上30 50 保温后从炉中取出在空气中冷却 2 目的1 细化晶粒 2 对于低 中碳钢正火后 有利于切削加工 HB170 250 3 对于过共析钢 可抑制或消除网状二次渗碳体 有利于球化退火 4 对于不太重要的普通零件 作为最终热处理 各种退火和正火的加热温度范围 三 钢的淬火 淬火 将钢加热到AC3或AC1以上 保温后进行快速冷却的热处理 A M 目的 为了获得M 提高钢的硬度和耐磨度 一 淬火工艺1 加热温度 亚共析钢 AC3 30 50 淬火后细小的M 温度过高 粗晶 变形大 温度过低 有F 硬度不足 过共析钢 AC1 30 50 M Fe3C 粒状 耐磨性 若加热到Accm以上 粗M 脆性大 A含碳量过高 Ar 变形大 开裂 合金元素 除Mn P外 都阻止A长大 所以淬火温度高 又因为温度高 合金元素可溶解到A里去 使C曲线右移 碳钢的加热温度范围 p117 图5 17 碳钢的加热温度范围 2 冷却速度 淬火 V冷 V临界理想淬火速率 既要获得M 又要少变形 开裂 鼻尖处快 其它处可慢 650 400 快 冷却速度过快 引起热应力 马氏体转变将使体积胀大 M比容量大 A比容最小 V冷大 内外温差大 组织应力 应力引起变形与开裂 关于理想的淬火冷却速度 3 冷却介质 P11表5 3 常用的有水 盐水 油 水 650 400 冷却很大 300 200 仍很大 产生很大的应力 工件严重变形 甚至开裂 盐水 10 15 增加650 400 的冷却能力 基本上不改变 它在300 200 的冷却速度 晶体食盐在工作表面的析出 爆裂 驱除蒸汽膜 氧气膜 油 650 400 冷却速度很小 对碳钢不能得到M 300 200 冷却速度远比水小 。