第六章钢的热处理

1、 6 1 钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变一、奥氏体的形成一、奥氏体的形成 根据根据 Fe - Fe3C 相图，钢在加热时发生珠光体向奥氏相图，钢在加热时发生珠光体向奥氏体的转变，此转变过程称体的转变，此转变过程称奥氏体化奥氏体化。 共析钢：共析钢： P A 亚共析钢：亚共析钢：P + F A + F A 过共析钢：过共析钢：P + Fe3C A+ Fe3C A 热处理时应进行适当时间的保温。保温的目的是使工热处理时应进行适当时间的保温。保温的目的是使工件各部分温度一致，组织转变充分均匀。件各部分温度一致，组织转变充分均匀。二、二、 奥氏体的晶粒度奥氏体的晶粒度1。奥氏体的晶粒的长大。

2、奥氏体的晶粒的长大 钢形成奥氏体后继续加热或保温，晶粒将会长大（此过程会钢形成奥氏体后继续加热或保温，晶粒将会长大（此过程会使晶界面积减小，降低能量，能自发进行）。使晶界面积减小，降低能量，能自发进行）。 奥氏体的晶粒度对钢的力学性能有重要影响。奥氏体的晶粒度对钢的力学性能有重要影响。2。几个概念。几个概念 起始晶粒度：奥氏体刚形成时的晶粒大小。起始晶粒度：奥氏体刚形成时的晶粒大小。 实际晶粒度：在实际加热条件下的奥氏体晶粒大小。实际晶粒度：在实际加热条件下的奥氏体晶粒大小。 本质晶粒度：在规定加热条件下的奥氏体晶粒大小。本质晶粒度：在规定加热条件下的奥氏体晶粒大小。 为比较不同钢的奥氏体晶粒

3、长大的倾向，把不同钢种在规定为比较不同钢的奥氏体晶粒长大的倾向，把不同钢种在规定条件下加热保温（条件下加热保温（930,8h），比较其晶粒大小。），比较其晶粒大小。 晶粒易长大的称本质粗晶粒钢，晶粒不易长大的称本质细晶晶粒易长大的称本质粗晶粒钢，晶粒不易长大的称本质细晶粒钢。粒钢。三、影响奥氏体晶粒度长大的主要因素三、影响奥氏体晶粒度长大的主要因素1。加热温度越高，保温时间越长，则奥氏体晶粒越大。加热温度越高，保温时间越长，则奥氏体晶粒越大。2。晶粒长大是一原子扩散的过程，在加热时钢的组织中若。晶粒长大是一原子扩散的过程，在加热时钢的组织中若有未溶质点存在，则扩散阻力增大，故可阻碍奥氏体晶有未

4、溶质点存在，则扩散阻力增大，故可阻碍奥氏体晶粒长大。粒长大。 加热时未溶的碳化物质点可阻碍奥氏体晶粒长大，故加热时未溶的碳化物质点可阻碍奥氏体晶粒长大，故 碳化物形成元素可以细化晶粒，碳化物形成元素越强，碳化物形成元素可以细化晶粒，碳化物形成元素越强，作用越显著。作用越显著。 过共析钢在过共析钢在Ac1 Accm之间加热，可获得较细小的奥之间加热，可获得较细小的奥氏体晶粒。氏体晶粒。 6 2 钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变一、一、 过冷奥氏体的等温转变曲线过冷奥氏体的等温转变曲线Time-Temperature-Transformation1。共析碳钢的过冷奥氏体的等。共析碳钢的过冷

5、奥氏体的等温转变曲线温转变曲线 (简称简称TTT曲线曲线或或C曲线）曲线）过冷奥氏体：在过冷奥氏体：在A1以下的奥氏体。以下的奥氏体。建立：实验方法，如右图。建立：实验方法，如右图。孕育期：孕育期：C曲线上曲线与纵轴曲线上曲线与纵轴间的距离。在间的距离。在550左右处孕左右处孕育期最短，过冷奥氏体最不稳育期最短，过冷奥氏体最不稳定。此处称定。此处称C曲线的鼻部。曲线的鼻部。马氏体型转变马氏体型转变产生：奥氏体急冷至产生：奥氏体急冷至Ms（约（约230）线以下，过冷度极大，）线以下，过冷度极大，转变趋势极大，奥氏体极快地由转变趋势极大，奥氏体极快地由 fcc 变成变成 bcc，而碳原子来，而碳原

6、子来不及扩散，不及扩散，形成碳在形成碳在 Fe中的过饱和间隙固溶体，即马中的过饱和间隙固溶体，即马氏体，氏体，Martensite (M)。 形貌：决定于奥氏体的含碳量：形貌：决定于奥氏体的含碳量： 当当Wc 1.0%时，全部形成针片状马氏体时，全部形成针片状马氏体 M片片； 当当Wc 0.2%时，全部形成板条状马氏体时，全部形成板条状马氏体 M条条； 当当0.2%Wc1.0%时，形成混合马氏体。时，形成混合马氏体。性能：因碳在性能：因碳在 Fe中的过饱和，晶格严重畸变，所以中的过饱和，晶格严重畸变，所以 M片片具有高硬度高强度，但塑性韧性低；具有高硬度高强度，但塑性韧性低； M条条具有较高硬

7、度强度，塑性韧性也较好。具有较高硬度强度，塑性韧性也较好。马氏体转变的主要特点马氏体转变的主要特点 转变驱动力极大，转变中无原子扩散，高速形成。转变驱动力极大，转变中无原子扩散，高速形成。 转变总是进行不完全，存在残余奥氏体转变总是进行不完全，存在残余奥氏体 A。 但碳素钢的残余奥氏体但碳素钢的残余奥氏体 少，可忽略。合金钢则不能忽略。少，可忽略。合金钢则不能忽略。 在在Ms以下降温过程中形成，等温过程马氏体量不增加。以下降温过程中形成，等温过程马氏体量不增加。 转变过程伴随体积膨胀，导致工件变形。转变过程伴随体积膨胀，导致工件变形。3。非共析碳钢。非共析碳钢C曲线曲线亚共析碳钢的亚共析碳钢的

8、C曲线还有一条曲线还有一条 AF 转变线（转变线（F是先共析是先共析相）；相）；过共析碳钢的过共析碳钢的C曲线还有一条曲线还有一条 AFe3C 转变线（转变线（ Fe3C是先是先共析相）共析相） ： 3。回火温度。回火温度 低温回火：低温回火： 150250 ； 中温回火：中温回火： 350500 ； 高温回火：高温回火： 500650 ，淬火淬火 + 高温回火又称为调质。高温回火又称为调质。 五、钢的淬透性与淬硬性五、钢的淬透性与淬硬性1。淬硬性：。淬硬性： 淬火得到马氏体硬度的高低。淬火得到马氏体硬度的高低。 影响淬硬性主要因素是：马氏体内含碳量越多，硬度越影响淬硬性主要因素是：马氏体内含碳量越多，硬度越高。高。2。淬透性：。淬透性： 淬火得到马氏体的多少。淬火得到马氏体的多少。 影响