第7讲钢的热处理原理PPT课件

1、机械工程材料机械工程材料第第7讲讲 钢的热处理原理钢的热处理原理教学目的教学目的: : 了解钢在加热条件下其内部组织结构的转变了解钢在加热条件下其内部组织结构的转变过程，熟悉钢在冷却条件下的组织转变规律，掌过程，熟悉钢在冷却条件下的组织转变规律，掌握共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的含义及其在握共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的含义及其在高温、中温、低温转变区的组织转变特点。高温、中温、低温转变区的组织转变特点。教学内容教学内容: : 7.1 7.1 概述概述 7.2 7.2 钢在加热时的转变钢在加热时的转变 7.3 7.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变7.1.1.7.1.1.热处理的概念热处理的

2、概念 将固态金属或合金在一定介质中加热、将固态金属或合金在一定介质中加热、保温、冷却，以改变材料整体或表层组织，保温、冷却，以改变材料整体或表层组织，从而获得所需性能的工艺。从而获得所需性能的工艺。7.1 概 述7.1.2.7.1.2.热处理的作用热处理的作用（1 1）提高材料的使用性能，延长工件使用寿命；）提高材料的使用性能，延长工件使用寿命；（2 2）改善材料的工艺性能，便于工件的冷热加工）改善材料的工艺性能，便于工件的冷热加工。例如：例如：T10T10钢錾子在热处理钢錾子在热处理前后的性能（硬度）：前后的性能（硬度）：正火状态：正火状态：25-30HRC25-30HRC球化退火：球化退火

3、：20HRC20HRC淬火状态：淬火状态：62-65HRC62-65HRC7.1 概 述7.1.3.7.1.3.热处理的分类热处理的分类普通热处理普通热处理表面热处理表面热处理其它热处理其它热处理退火、正火淬火、回火表面淬火化学热处理可控气氛热处理真空热处理形变热处理等7.1 概 述7.2.1 7.2.1 转变温度转变温度 实际加热时的实际加热时的相变温度高于相图中相变温度高于相图中的平衡相变温度。通的平衡相变温度。通常用常用AcAc1 1 AcAc3 3 、AccmAccm 表示；表示； 实际冷却时的实际冷却时的相变温度低于相图中相变温度低于相图中的平衡相变温度。常的平衡相变温度。常用用Ar

4、Ar1 1 、ArAr3 3 、ArcmArcm 表示。表示。7.2 钢在加热时的转变 第一步：奥氏体晶核的形成第一步：奥氏体晶核的形成PA 钢加热时奥氏体的形成也是通过形核及长钢加热时奥氏体的形成也是通过形核及长大过程来实现的。现以共析钢为例说明奥氏体大过程来实现的。现以共析钢为例说明奥氏体形成的四个步骤：形成的四个步骤：7.2.2 7.2.2 奥氏体的形成奥氏体的形成7.2 钢在加热时的转变第二步：奥氏体晶核的长大第二步：奥氏体晶核的长大7.2.2 7.2.2 奥氏体的形成奥氏体的形成PA7.2 钢在加热时的转变AP未溶未溶Fe3CA第三步：残余渗碳体的溶解第三步：残余渗碳体的溶解未溶未溶

5、Fe3CAA7.2.2 7.2.2 奥氏体的形成奥氏体的形成7.2 钢在加热时的转变第四步：奥氏体成分的均匀化第四步：奥氏体成分的均匀化A7.2 钢在加热时的转变7.2.2 7.2.2 奥氏体的形成奥氏体的形成钢在奥氏体化后的两种冷却方式钢在奥氏体化后的两种冷却方式等温处理等温处理保温保温临界点临界点加热加热温度，温度，时间，时间，minmin连续冷却连续冷却保温保温临界点临界点加热加热温度，温度，时间，时间，minmin7.3 钢在冷却时的转变A A1 1点以上点以上A A1 1点以下点以下过冷奥氏体过冷奥氏体1 1、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的建立、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的建立

6、7.3.1 过冷奥氏体的等温转变曲线温度，温度，时间，时间，minmin奥氏体奥氏体A17.3 钢在冷却时的转变1 1、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的建立、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的建立温度，温度，时间，时间，minmin奥氏体奥氏体A1转变开始转变开始转变终了转变终了7.3.1 过冷奥氏体的等温转变曲线7.3 钢在冷却时的转变1 1、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的建立、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的建立MSMfA M7.3.1 过冷奥氏体的等温转变曲线7.3 钢在冷却时的转变温度，温度，时间，时间，minmin奥氏体奥氏体A1转变开始转变开始转变终了转变终了一个重要的温度 鼻尖温

7、度（550） 两条重要的线 转变开始线 转变终了线2 2、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的分析、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线的分析7.3.1 过冷奥氏体的等温转变曲线7.3 钢在冷却时的转变三个转变区 A1 550：为高温转变区，转变为P； 550 230：为中温转变区，转变为B； 230 -50：为低温转变区，转变为M。2 2、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的分析、共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线的分析7.3.1 过冷奥氏体的等温转变曲线7.3 钢在冷却时的转变共同点：共同点：都具有过冷奥氏体的转变开始线和转变终了线不同点：不同点：在亚共析钢的C 曲线上多出一条先析铁素体析出线；在过共析钢的C

8、曲线上多出一条先析渗碳体析出线。3 3、亚共析钢和过共析钢的等温转变曲线、亚共析钢和过共析钢的等温转变曲线7.3.1 过冷奥氏体的等温转变曲线7.3 钢在冷却时的转变 CCT CCT曲线位于曲线位于TTTTTT曲曲线右下方。线右下方。 当连续冷却曲线碰当连续冷却曲线碰到到KKKK线时，线时，AP AP 则中止；则中止；冷至冷至M Ms s点以下，则点以下，则AMAM。 CCT CCT曲线由曲线由AP AP 转转变开始线变开始线P Ps s、转变终了线、转变终了线P Pf f 及转变中止线及转变中止线KKKK 组成组成 温度，温度，时间，时间，s s MsMf炉冷炉冷空冷空冷风冷风冷油冷油冷水冷

9、水冷VkVk,KK,PsPf7.3.2 7.3.2 过冷奥氏体的过冷奥氏体的连续冷却连续冷却转变曲线转变曲线7.3 钢在冷却时的转变 V Vk k为为CCTCCT曲线的曲线的上临界冷却速度。它是上临界冷却速度。它是不发生珠光体转变的最不发生珠光体转变的最小冷却速度。小冷却速度。 V VK K为为CCTCCT曲线的曲线的下临界冷却速度，是钢下临界冷却速度，是钢全部发生珠光体转变的全部发生珠光体转变的最大冷却速度最大冷却速度。7.3 钢在冷却时的转变温度，温度，时间，时间，s s MsMf炉冷炉冷空冷空冷风冷风冷油冷油冷水冷水冷VkVk,KK,PsPf7.3.2 7.3.2 过冷奥氏体的过冷奥氏体

10、的连续冷却连续冷却转变曲线转变曲线 珠光体珠光体由铁素体和渗碳体组成的机械混由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，根据其片层间距的不同又可分为珠光体、合物，根据其片层间距的不同又可分为珠光体、索氏体和屈氏体。索氏体和屈氏体。珠光体（P）形成温度：A1650， 片层间距：d =0.350.7m索氏体（S）形成温度：650600， 片层间距：d =0.250.3m屈氏体（T）形成温度：600550， 片层间距：d0.25m7.3.3 珠光体转变7.3 钢在冷却时的转变性能特点：片层间距越小，组织越细，强度、硬度越高。转变特点：扩散型转变7.3 钢在冷却时的转变7.3.3 珠光体转变 贝氏体是碳化物分布

11、在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物，分上贝氏体和下贝氏体两种。B上形成过程:在羽毛状铁素体之间析出Fe3C。7.3 钢在冷却时的转变7.3.4 贝氏体转变7.3.3 贝氏体转变B下形成过程:在羽毛状铁素体之间析出Fe3C。7.3 钢在冷却时的转变上贝氏体（B上）显微形态7.3 钢在冷却时的转变7.3.4 贝氏体转变下贝氏体（B下）显微组织形态7.3 钢在冷却时的转变7.3.4 贝氏体转变形成条件：550 Ms 转变特点：半扩散型转变性能特点： 上贝氏体强度和韧性都较差，属热处理中需要避免产生的组织； 下贝氏体硬度高，韧性好，很有应用价值。7.3 钢在冷却时的转变7.3.4 贝氏体转变7.3 钢在冷却时的转变7.3.4 贝氏体转变 马氏体是碳在- Fe 中过饱和的固溶体 ，用符号“M”表示 。 马氏体的组织形态分为板条状和针状两大类。7.3.4 马氏体转变7.3 钢在冷却时的转变 低碳马氏体过饱和度小，内应力低，存在着位错亚结构，在显微镜下由一束束平行排列的细板条组成。故亦称位错马氏体或板条马氏体。7.3 钢在冷却时的转变7.3.5 马氏体转变 高碳马氏体过饱和度大，内应力高，存在孪晶亚结构，在显微镜下呈针片状，其空间形态为凸透镜状，故亦称孪晶马氏体或片状马氏体。 7.3 钢在冷却时的转变7.3.5 马氏体转变形成条件形成条件:Ms-Mf(共析钢