修改后第四章-热处理课件.ppt

2、热处理分类按目的、加热条件和特点不同分：退火、正火、淬火、回火 是讨论的重点 （1）整体热处理 bulk heat-treatment（2）表面热处理 surface heat-treatment火焰加热淬火、感应加热淬火等3）化学热处理 thermo-chemical treatment渗碳、渗氮、碳氮共渗等（4）特殊热处理 special heat-treatment形变热处理、磁场热处理、真空热处理、激光热处理等第一节 钢在加热时的组织转变GPQSEAFF+AA+Fe3CPF+PP+Fe3C加热时： “C” 下标如：AC1 ；AC3 ；AccmAC3AccmAC1冷却时：“ r ” 下标如：Ar1； Ar3 ；ArcmAr3Ar1Arcm二、奥氏体的形成以共析钢为例，室温 P是F+Fe3C混合物AC1A(WC=0.77%)一、临界温度P:F(WC=0.0218%)+Fe3C(WC=6.69%)1.结构的改组2.碳原子的扩散斜方晶格面心立方0.77Wc727体心立方Fe3CFA 核AA形成过程：1、奥氏体的形核与长大2、剩余Fe3C的溶解3、奥氏体成分的均匀化6.69%0.0218%三、影响 A 形成的因素1、加热温度的影响。

温度高转变转变 速度快2、加热速度的影响3、化学成分的影响亚共析钢和过共析钢中A的形成过程加热速度快转变转变 速度快（1）碳的质量分数WC A的形成速度（2）合金元素含合金元 素 A的形成速度四、奥氏体晶粒大小与控制1、晶粒度 晶粒的大小程度，称晶粒度YB/T51481993规定：有10个级别，1 级最粗10 级最细见教材P152、晶粒大小与控制（1）起始晶粒度（2）实际晶粒度（3）本质晶粒度 P刚刚转变为A时的晶粒大小经热处理后获得的A晶粒大小1）合理选择加热温度和保温时间2）选择原始材料晶粒 粒状 P 组织3）加入一定量的合金元素，抑制 A 晶粒长大将钢试样加热到（930+/10)、保温38h冷却后得到的晶粒大小 本质晶粒度代表着钢的晶粒长大倾向，由钢的成分及冶炼方法决定 本质粗晶粒钢：用Si、Mn脱氧的钢 本质细晶粒钢：用Al脱氧 的钢，含Ti、V等元素的合金钢 第二节 钢在冷却时组织转变Ar1温度时间O连续冷却等温冷却一、过冷A的等温冷却转变过冷A冷却到 Ar1 线以下暂时存在的A等温冷却将 A 由高温冷却到 Ar1 线以下某个温度等温停留一段时间，然后冷却下来的方式等温转变在等温保持时，过冷 A 发生的转变1、等温转变曲线的建立以共析钢为例步骤（1）按照一定尺寸制成若干共析钢试样。

A的冷却转变方式（2）将试样加热到850900，保温一段时间，A化3）将试样分别放入不同温度的等温槽（炉）中冷却，如：700、650、600、550、500、450、400、200等A1tO850900-700-650-600-550500450200.230Ms.2、曲线分析（TTT曲线）时间温度组织转变关系曲线 ，简称“T T T ”线TimeTemperatureTransformPBM按温度划分三个区：高温转变区：A1550 珠光体型转变 P 中温转变区：550Ms 贝氏体型转变B低温转变区：Ms（230）以下 马氏体型转变M（4）测定A在各个温度下，组织转变开始与终止的时间、最终的 组织与性能 （5）将测定结果描绘在温度 时间坐标系内，将组织转 变开始点和终止点连接起来即得C曲线Mf过冷A的孕育期.3、过冷 A 等温转变产物的组织与性能550600650A1MsPBM（1）珠光体型转变产物 P由于冷却速度不等，得到的P 层片厚薄不同，三种：、A1650，T小，P 粒粗，160HBS250HBS “ P”表示P、650600， T 稍大，P 粒较细，薄F与Fe3C，”S”表示，sarbite 索氏体，2738HRC。

S、600550，T大，P 粒很细，用 T 表示，troostite 托氏体；38HRC43HRCT（2）贝氏体型转变 - B bainite727奥氏体转变成过饱和铁素体和极细小的渗碳体的混合物，称 “贝氏体”分B上、B下，B上硬脆无使用价值，B下力学性能较好生产中常用350B上B下面心立方：Fe体心立方Fe对应 珠光体转变的A1点和马氏体转变的Ms点，贝氏体也有一个上限温度Bs点即奥氏体必须冷却到Bs点以下才能发生贝氏体转变贝氏体组织形态1）上贝氏体B上：550-350在贝氏体转变区的较高温度范围形成的贝氏体 组织呈羽毛状，为一束大致平行的铁素体板条，碳化物分 布在铁素体板条间2）下贝氏体B下：350-Ms在贝氏体转变区的较低温度范围形成的贝氏体组织铁素体呈针状，碳化物比较细，分布在铁素体内 （3）马氏体型转变M martensiteT极大，Fe、C原子不能扩散，C全部溶于Fe中，体积，产生应力珠光体型转变（高温转变） 扩散型转变AP(F+Fe3C)包含两个过程：碳的扩散、 晶格的重建贝氏体型转变（中温转变） 半扩散型转变AB(Fe3C+过饱和碳的铁素体）有晶格重建，但是有一部分碳原子无法析出。

碳在Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体马氏体型转变1.马氏体转变特点（3）在较低的温度下进行，只有晶格重建，Fe及 C原子都不能进行扩散，在马氏体的成分与奥氏体的完全一样1）钢经过淬火得到的高硬度相称为马氏体，将得到马氏体相的转变过程称为马氏体转变4）含碳量过饱和，所以马氏体的体心立方晶格的c轴伸长， a和b减小，体心立方成为体心正方2）马氏体转变是奥氏体必须快速冷却到某一温度以下才能发生这一温度称为马氏体转变开始温度，用Ms代表低温转变）非扩散型转变（）室温下马氏体的转变是不完全的，总要残留少量奥氏体残余奥氏体室温下没有转变成马氏体的保留下来的奥氏体二、过冷 A 连续冷却转变A1550MsV1炉冷V2空冷V3油冷V4 水冷PSTVK1、连续冷却转变曲线又称“C C T ”曲线Continuous Cooling TransformVK临界冷却速度 V1P 170220HBS V2S 27HRC38HRC V3T+M 45HRC55HRC V4M+A 55HRC65HRC2、马氏体的形态、性能晶体结构：体心立方体心正方，体积增大形态、性能：硬度很高，耐磨性好，62HRC65HRC片状M ，WC1%，HB高，、ak差。

板条状M，WC0.25%,良好，较高ak，强韧性第三节 钢的退火与正火一、退火 annealing GB/T72321999概念：将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，称退火属整体热处理的一种分：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火等1、完全退火 full annealing（1）概念：将工件加热到AC3+3050完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡组织（P+F）的退火工艺AA3Ac3完全退火P+F（2）目的：细化晶粒，提高性能；消除应力，防止变形；降低硬度提高切削加工性3）应用：亚共析钢；铸件；锻件；焊接件2、球化退火 spheroidizing annealing（1）、概念：使工件中碳化物球状化（片状渗碳体发生不完全溶解而断开，形成细小渗碳体）而进行的退火工艺A+Fe3CP+Fe3CAAc13050完全退火球化退火加热温度Ac1+3050 （2）目的：HB，切削加工性（195HBS左右）；为淬火做准备3）应用：过共析钢，模具钢，合金工具钢3、去应力退火 tress relievisng（1）、概念：将工件加热到500600左右，保温一段时间，然后随炉冷到200300，再空冷的方法。

去应力 退火500600（2）、目的：去除内应力，稳定尺寸，减少变形3）、应用：铸件，锻造件，焊接件，切削加工件4）、特点：不发生相变，属低温退火二、正火 normalizingAF+AA+Fe3CP+Fe3CSFPG1、概念：将工件加热到奥氏体化状态，然后在空气中冷却的热处理工艺2、加热温度：Ac3或Accm+3050正火AccmAc330503、目的：细化晶粒，调整硬度，消除网状Fe3C4、应用：碳钢件三、退火与正火的选择1、使用性能：工件要求不高，用正火；形状复杂、大件用退火2、可加工性：WC0.45%碳钢用正火；高碳钢用退火，HB3、经济性：正火经济；退火工艺繁杂；第四节 钢的淬火与回火一、淬火 quenching1、概念将工件加热到奥氏体或部分奥氏体化后以适当的方式冷却获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺2、目的：提高硬度，高弹性和耐磨性，获得好的综合力学性能3、加热温度亚共析钢：AC3+3050AA+Fe3C M+A少M+Fe3C+ A很少过共析钢：AC1+3050得细小均匀的M组织若TV临 V心V临M 淬透性好（3）对力学性能的影响：淬透性好的钢，力学性能高；淬透性差的钢，尤其是心部力学性能低，受力易变形。

二、回火 tempering1、概念：淬火后的工件，再加热到A1以下某一温度、保温一定时间，然后冷却到室温的工艺2、目的：（1）使工件获得要求的力学性能；（2）稳定工件尺寸；（3）消除或减少内应力；（4）改善工件的切削加工性3、淬火钢在回火时的组织和性能的变化四个阶段（1）马氏体的分解（0.7%，WC，淬透性（2）中温回火 （350500）；mediumtemperatur tempering回火后 b、s 较高，内应力消除，ak 较好回火组织：T回；用于弹簧钢制造的弹性件、锻模1）低温回火 （150250）lowtemperature tempering4、回火方法 （组织转变、性能、应用）获得组织 M回；5865HRC；用于 高碳钢、工具钢 （刀具、量具、模具）、滚动轴承钢4）碳化物的聚集长大(400以上）形成S回过饱和固溶体F Fe2.4C细细粒状渗碳体 T回（3）回火托氏体的形成(250400) 性能：淬火应力消除，强度硬度下降，塑性韧性提高性能：强度硬度进一步下降，塑性韧性进一步提高目的：降低淬火应力，提高韧性3545HRC5、回火脆性：一般来讲，随回火温度，其、HB，、ak，但在250350之间其ak的现象，称“回火脆性”。

碳化物沿着马氏体周围析出，形成脆性薄壳，受力易裂纹说明：回火组织与等温冷却转变组织的区别：S回、T回 是粒状，而 S、T 是片状；正火与调质硬度很接近，但结构件一般经调质而不正火后用，因调质综合力学性能好淬火+高温回火称调质处理，简称：调质trawn回火组织：S回；特点是 综合力学性能好应用广泛，汽车、拖拉机、机车，承受较大载荷的结构零件，如：轴、齿轮等3）高温回火 ( 500650)；hightemperatuer tempering小结：1、退火、正火、淬火、回火简称“四把火”的概念、工艺、目的、应用 2、回火后的组织性能、应用如何？作业：P 74；6、淬火、回火时常见的工艺缺陷及防止措施（1）氧化和脱碳（2）变形和开裂第五节 钢的表面热处理和化学热处理简介一、表面热处理 surface heat-treatment1、概念：将工件快速加热，表面达到淬火温度立即淬火（喷水），表面层获得 M ，而心部保持了原有的韧性、塑性且达到表面耐磨的工艺2、应用：齿轮、凸轮、套筒、顶杆等， WC=0.4%0.5%较好3、方法：按加热方式不同，分为：感应加热和火焰加热（1）感应加热表面淬火原理“集肤效应”高频加热：200KHZ300KHZ ；0.32.5mm,小件；轴；齿轮中频加热：2.5KHZ8KHZ；210mm；较大件，凸轮，曲轴工频加热：50HZ；硬度层 1020mm；应用大件 特点：a、生产率高，加热速度快；b、淬火后晶粒细、硬度高；c、加热不氧化、不脱碳、不变形；d、有较高疲劳强度；e、缺点是设备投资大。

应用大批量生产小件，齿轮等2）、火焰加热用乙炔氧气混合气体燃烧的火焰特点：操作简单，效率低；表面层26m。