工程材料-加热和冷却过程.ppt

《工程材料-加热和冷却过程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料-加热和冷却过程.ppt（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、钢的热处理,1、定义：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。,1 钢的热处理定义,机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。模具、滚动轴承100%需经热处理。,热处理特点：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。,2、热处理的意义,3、热处理分类预备热处理为随后的加工或进一步热处理作准备的热处理。最终热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理.,4、热处理工艺分类如下（根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同）,重点掌握 1.钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；2.共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的

2、含义。3.奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；4.各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和使用的钢种、零件的范围。,2 钢在加热时的转变,加热目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。,钢坯加热,钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示;冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。,临界温度与实际转变温度铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。,第一步 奥氏体晶核形成：首先在F与Fe3C相界形核。第二步 奥氏体晶核长大：A晶核通过碳原子的扩散向F和Fe3C方向长大。第三步 残余Fe3C溶解:铁素体因而

3、先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。第四步 奥氏体成分均匀化：通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。,一、奥氏体的形成过程（现以共析钢为例）：,共析钢奥氏体化过程,亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程 与共析钢基本相同，但由于先共析F 或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上.,二、奥氏体晶粒长大及其影响因素,奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。,三、奥氏体晶粒大小及控制,1、晶粒度概念,2、影响奥氏体晶粒长大的因素 加热温度和保温时间：加热温度高、保温时

4、间长，晶粒粗大。加热速度：加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。细化A晶粒途径：快速加热，短时保温,一、钢在热处理时的冷却方式,3 钢在冷却时的组织转变,二、过冷奥氏体的等温冷却转变,1、建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线-TTT曲线(C 曲线，形状像C),(Time-Temperature-Transformation diagram),共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图,A1,过冷奥氏体区转变产物区转变区,2、钢在冷却时的转变,随过冷度不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变。珠光体转变贝氏体转变和马氏体转变,（1）珠光体转变,根据片层厚薄不同，又细分为珠光体、索氏体和托氏体。三

5、种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。,片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。,（2）贝氏体转变 贝氏体用符号B表示。根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上)和下贝氏体（B下）。上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。下贝氏体具有良好的综合力学性能。,（3）马氏体转变 马氏体的晶体结构 碳在-Fe中的过饱和固溶体称马氏体,用符号M 表示。,马氏体组织,马氏体的形态C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。C%大于1.0%C时则几乎全部是针状马氏体。C%在0.21.0%之间为板条与针状的混合组织。,马氏体的性能高硬度是马氏体组织性能的主要特点。马

6、氏体的硬度主要取决于其含碳量。,3、共析碳钢 TTT 曲线的分析,稳定的奥氏体区,过冷奥氏体区,A向产物转变开始线,A向产物转变终止线,A+产 物 区,产物区,A1550;高温转变区;扩散型转变;P 转变区。,550230;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;,230-50;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。,过冷奥氏体转变产物（共析钢）,四、过冷奥氏体连续冷却转变 过冷奥氏体连续冷却转变图又称CCT 曲线，是通过测定不同冷速下过冷奥氏体的转变量获得的。可用TTT曲线定性说明连续冷却时的组织转变情况。,共析钢CCT曲线,(Continuous-Cooling-Transf

7、ormation),P,均匀A,细A,P,退火,(炉冷),正火,(空冷),S,淬火,(油冷),T+M+A,M+A,淬火,(水冷),五、影响 TTT 曲线形状 与位置的因素,1、奥氏体中含碳量的影响 共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右；Ms 与Mf 点随含碳量增加而下降。,2.奥氏体中含合金元素的影响 除Co 外,凡溶入奥氏体的合金元素都使C 曲线右移；除Co、Al(2.5%)外,所有合金元 素溶入奥氏体中,都使Ms 与Mf 点下降。,P,均匀A,细A,P,退火,(炉冷),正火,(空冷),S,淬火,(油冷),T+M+A,M+A,淬火,(水冷),小结,小结,热处理过程共析钢冷却转变亚共析钢冷却转变,