钢的热处理及组织转变ppt课件.ppt
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1、钢的热处理及组织转变,一、热处理的概念、类型、作用二、钢在加热时的组织转变三、钢在冷却时的组织转变,一、钢的热处理,热处理的概念:钢在固态下加热、保温和冷却,改变其组织结构,从而获得所需要性能的一种工艺。热处理的作用:提高和改善钢的性能。热处理的分类:退火、正火、淬火、回火、表面热处理等。,一、钢的热处理,钢的退火:退火的定义 将钢加热到一定温度,保温一定时间,然后缓慢冷却下来,获得接近平衡状态的组织的热处理工艺,称为退火。退火的目的 降低硬度,提高塑性和韧性;消除残余内应力,减轻变形和防止开裂;均匀成分,细化晶粒,为最终热处理作准备;改善或消除铸造、轧制、焊接等加工中的组织缺陷。,一、钢的热
2、处理,钢的退火:退火种类:完全退火、等温退火、球化退火、再结晶退火、去应力退火、扩散退火等。,一、钢的热处理,完全退火 概念:将亚共析钢加热到 AC3+3050,保温一定时间,随炉缓冷至 600 以下,再出炉空冷的热处理工艺,称为完全退火。,目的:细化晶粒 消除内应力 降低硬度便于切削加工 为最终热处理作准备,一、钢的热处理,不完全退火 概念:将钢加热到 AC1Accm(或AC1Acc3),保温后缓慢冷却的退火方法,主要用于过共析钢。,不完全退火存在意义:若将过共析钢加热到Accm以上,则在缓冷过程中析出网状二次渗碳体,使钢的强韧性大大下降,所以过共析钢不能采用完全退火。,一、钢的热处理,等温
3、退火 概念:将钢加热到 AC3+3050 或 AC1Accm 之间某一温度,适当保温后,以较快速度冷却到 Ar1 以下,等温一定时间,使奥氏体在等温中完成转变,以降低硬度的退火,称为等温退火。,相比与完全退火:节省组织转变时细化晶粒,一、钢的热处理,球化退火 概念:将钢加热到 AC1+2050,保温一定时间,然后缓慢冷却,获得球状珠光体组织的退火方法,称为球化退火。,目的:使渗碳体球化,降低硬度,改善切削性能,并为淬火作组织准备。,一、钢的热处理,球化退火的基本工艺普通(缓冷)球化退火:试用于工件截面大情况等温球化退火:缩短周期,组织均匀,应用广泛周期球化退火:特点是加热到AC1-AR1上下周
4、期摆动,获得的球化效果较好,在大件和大批量生产中难以实现,很少使用。,一、钢的热处理,去应力退火 概念:将钢加热到略低于 AC1 的温度,约 500650,经保温后缓慢冷却的退火方法,称为去应力退火。,目的:消除残余应力,一、钢的热处理,再结晶退火(中间退火)概念:将冷塑性变形加工的工件加热到再结晶温度以上,保持适当时间,缓慢冷却,重新形成均匀的晶粒,以消除形变强化效应和残余应力的退火工艺。,目的:消除加工硬化提高塑性改善切削加工性能,炉冷,再结晶温度,一、钢的热处理,钢的正火:定义:将钢加热到 AC3 或 Accm 以上 3050,保温一定时间,出炉后在空气中冷却的热处理工艺,称为钢的正火。
5、正火的目的 细化晶粒,提高力学性能;对WC 025%的钢,可适当提高硬度,改善切削性能;消除过共析钢中二次渗碳体网,便于球化退火;,一、钢的热处理,正火与退火的不同 正火冷却速度稍快,正火后的组织比退火细,硬度和强度有所提高。非共析钢正火时发生伪共析转变,使组织中珠光体量增多,片间距变小,通常获得索氏体组织;退火时通常获得珠光体组织。正火力学性能高,操作简便,生产周期短,能量消耗少,应优先考虑采用正火处理。,一、钢的热处理,钢的淬火:定义:将钢加热至临界温度Ac1或Ac3以上30 50,保温一定时间,然后以大于临界冷却速度的冷却速度冷至室温,获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火的目的 获得
6、马氏体组织,提高钢的硬度和强度。,一、钢的热处理,钢的淬火:亚共析钢:Ac3+(30 50)正常温度淬火应得到细小均匀的马氏体组织,在光学显微镜下看不见组织形态,称为隐晶马氏体。温度过高奥氏体晶粒粗大,淬火后马氏体晶粒也随之粗大;若选择在Ac1Ac3之间,则组织中有一部分先共析铁素体,淬火后会造成钢的强度和硬度不高。,一、钢的热处理,钢的淬火:共析钢和过共析钢:Ac1+(30 50)淬火后得到的组织是均匀细小马氏体和粒状渗碳体。温度过高得到粗针状马氏体,同时引起工件严重变形,增大开裂倾向;由于渗碳体溶解过多,增加了残余奥氏体量,降低钢的硬度和耐磨性。温度过低,在淬火组织中出现铁素体,使淬火组织
7、出现软点,降低钢的强度和硬度。,一、钢的热处理,钢的淬火:,理想的淬火冷却曲线应该是:在650550 0C范围要快冷,其它温度区间不需快冷,尤其在Ms点以下更不需快冷,以免引起工作变形或开裂。,一、钢的热处理,钢的淬火:冷却介质有:油、水、盐水、碱水等,其冷却能力依次加强,这些冷却介质都不能完全满足上述理想的淬火冷却条件。,一、钢的热处理,钢淬火的方法:单液淬火法:工件易变形和开裂 双液淬火法:减小了马氏体转变的相变应力 分级淬火法:Ms 线附近的盐槽或碱槽中,保温一段时间,大大减小相变应力 等温淬火法:温度高于 Ms 的盐槽或碱槽中,保温一段时间,发生下贝氏体转变,一、钢的热处理,钢的回火:
8、定义:将淬火钢重新加热到A1以下某一温度,经保温后,冷却到室温的热处理工艺,称为回火。回火的目的:1、消除或降低淬火内应力,防止钢件变形或开裂。2、稳定工件尺寸 3、获得钢件所需的组织和性能,一、钢的热处理,淬火钢回火时组织转变:马氏体的分解 在 100 0C 以上时,马氏体开始分解,碳从过饱和的 固溶体中析出形成 碳化物(Fe2。4C),碳化物不是一个平衡相,而是向 Fe3C 转变前的一个过渡相。马氏体分解后最终形成过“过饱和 程度较低的马氏体+高度弥散的 碳化物”的组织,称为回火马氏体。,一、钢的热处理,淬火钢回火时组织转变:残余奥氏体的分解 当温度超过200时,马氏体继续分解,同时,残余
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