金属学与热处理第九章钢的热处理原理.ppt

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1、第七章 钢的热处理原理,7.1 概述热处理的作用热处理:在一定温度下,保温一定时间,然后以一定速度冷却下来的工艺.作用:改变钢的内部组织性能.,二.热处理与相图,能进行热处理的合金的条件:具有固态相变.,几条重要的曲线热处理中重要的因素:温度,时间,速度.,三.固态相变的特点,(一)相变阻力大,(二)新相和母相间有一定的晶体学位向关系.惯习面惯习方向惯习现象(三)母相缺陷对相变起促进作用(四)容易出现过度相,上述的原因:固态转变一方面力求使自由能尽可能降低;另一方面又力求沿着阻力最小,做功最小的途径进行.,四.固态相变的类型扩散型相变非扩散型相变半扩散型相变,7.2 钢在加热过程时的转变奥氏体

2、化:,共析钢奥氏体的形成过程 当温度高于AC1时,珠光体转变为奥氏体:,(一)奥氏体的形核,(二)奥氏体的长大,(三)剩余渗碳体的溶解(四)奥氏体成分均匀化,亚(过)共析钢的加热温度要超过AC3和ACM并保温足够的时间后,才能获得单相奥氏体.,二.影响奥氏体形成速度的因素,(一)加热温度和保温时间 孕育期:,加热速度越快(V2),孕育期越短,奥氏体开始转变 的温度和转变终了的温度越高.,(二)原始组织的影响,(三)化学成分的影响,1.碳,2.合金元素,影响碳在奥氏体中的扩散速度.改变钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度.合金元素的均匀化.,三.奥氏体晶粒大小及其影响因素,奥氏体对冷却后的钢的组织和

3、性能影响很大.,(一)奥氏体晶粒度,表示方法:单位面积内晶粒的数目或每个晶粒的平均面积(直径)描述.,三个概念:起始晶粒度本质晶粒度实际晶粒度,(二)影响奥氏体晶粒大小的因素,奥氏体晶粒长大,晶界的迁移,本质是原子在晶界的扩散.,1.加热温度和保温时间,2.加热速度的影响,3.钢的化学成分的影响,4.钢的原始组织的影响一般,原始组织越细小,碳化物弥散度越大,则奥氏体晶粒越小.,7.3 钢在冷却时的转变,两种冷却方式:连续冷却,等温冷却.,过冷奥氏体:临界温度以下,不稳定的奥氏体.过冷奥氏体的分解:是个点阵重构和碳的扩散过程.,不同冷速下的组织:缓冷:珠光体(P)较快冷:贝氏体(B)快冷:马氏体

4、(M),过冷奥氏体的等温转变曲线(共析钢):TTT图,转变开始时间转变终了时间,过冷奥氏体区过冷奥氏体正在转变区过冷奥氏体转变终了区,珠光体转变区(扩散型转变)贝氏体转变区(半扩散型转变)马氏体转变区(非扩散型转变),C-曲线特点及其原因,C-曲线鼻子处:过冷奥氏体最不稳定.转变速度最快.过冷奥氏体转变速度与形核率和生长速度相关,而形核率和生长速度受控制于过冷度.,过冷奥氏体的连续冷却转变曲线(共析钢):CCT图,虚线:TTT曲线实线:CCT曲线,钢种:共析钢,连续冷却转变过程=无数个温差很小的等温转变过程,Vc和Vc是不同产物的分界线.Vc:上临界冷却速度或临界淬火速度.Vc:下临界冷却速度

5、.,CCT曲线:过冷奥氏体转变开始线过冷奥氏体转变终了线过冷奥氏体转变终止线,有F析出区和 B转变区.,数字的意义:例如:以V2速度冷却,有先共析滲碳体,无B转变区.,CCT曲线的作用获得真实的临界淬火速度.是制定正确的冷却规范的依据.估计淬火后钢件的组织和性能.,三.影响过冷奥氏体等温转变的因素,过冷奥氏体越稳定,孕育期越长,转变速度越慢,C-曲线右移.,(一)奥氏体成分的影响含碳量合金元素,(二)奥氏体状态的影响 加热速度越快,保温时间越短,奥氏体晶粒越小,成分越不均匀,未溶的第二相越多,则等温转变速度越快,C-曲线左移.(三)应力和塑性变形的影响,三种典型的转变,珠光体(P)转变:马氏体

6、(M)转变:贝氏体(B)转变:,转变特点见下页,7.4 钢在回火时的转变,回火:将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度,保温并以适当的冷却方式冷到室温的热处理方法.,回火目的:淬火钢的组织主要是马氏体和残余奥氏体,它们在室温下为亚稳态,因此必须通过回火,减少或者 消除内应力,防止开裂,并获得稳定的组织和性能.,回火过程中组织的变化马氏体中碳的偏聚.马氏体分解.残余奥氏体的分解.碳化物的转变.滲碳体的聚集长大和相的再结晶.,回火后的组织回火马氏体(低温)回火屈氏体(中温)回火索氏体(高温),三.淬火钢在回火是性能的变化,总的趋势:随回火温度提高,钢的硬度下降,塑性和韧性提高.,四.回火脆性高温脆性(450-650C)低温脆性(250400C),五.回火产物与直接奥氏体分解产物区别,回火屈氏体与回火索氏体 中滲碳体为球状,而屈氏体与索氏体 中滲碳体为片状.,原因:沿界面薄壳状碳化物的析出.,