钢热处理-退火与正火

1、二二) 共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过冷奥氏体区过冷奥氏体区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A +产产 物物 区区产物区产物区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变; P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区; 半扩散型转变半扩散型转变; 贝氏体贝氏体( B ) 转变区转变区;230 - 50; 低温转低温转变区变区; 非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体 ( M ) 转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0

2、400A1MsMf三三) 转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能1.珠光体型珠光体型 ( P ) 转变转变 ( A1550 ) :A1650 :组织组织 P ;较粗较粗 525HRC; 片间距为片间距为0.60.7m ( 500 )。650600 : 组织索氏体组织索氏体(S);较细，较细， 片间距为片间距为0.20.4m (1000); 2536HRC。600550:最细，组织托氏体最细，组织托氏体 (T); 又名屈氏体又名屈氏体 片间距为片间距为0.2m ( 电镜电镜 ); 3540HRC。1）珠光体型组织的种类）珠光体型组织的种类 珠珠 光光 体体 形形 貌貌 像像光镜下形貌光镜下形貌

3、电镜下形貌电镜下形貌光镜形貌电镜形貌 索索 氏氏 体体 形形 貌貌 像像 屈屈 氏氏 体体 形形 貌貌 像像电镜形貌光镜形貌工程材料与热加工基础程晓宇2）各种组织的区别 ：本质上无区别，也无严格界限，只是形态不同，从粗逐步过渡到细3）珠光体对性能的影响：片层间距离越小，相界面则越多，导致塑性变形抗力越大，同时强度、硬度越高片层间距离越小，则渗碳体越薄，越容易随铁素体一起变形而不脆断，因而其塑性、韧性也有所提高。工程材料与热加工基础程晓宇三三) 转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能2.贝氏体型贝氏体型 ( B ) 转变转变 ( 550230 ) :1）贝氏体定义：贝氏体定义：2）贝氏体分类（

4、据转变温度不同分）贝氏体分类（据转变温度不同分）550350 B上上; 4045HRC 350230 B下下; 5060HRC工程材料与热加工基础程晓宇 上贝氏体组织金相图上贝氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇下贝氏体组织金相图下贝氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇贝氏体的形态与力学性能的关系：贝氏体的形态与力学性能的关系：B B上中铁素体较宽，塑性变形抗力较低，且渗上中铁素体较宽，塑性变形抗力较低，且渗碳体分布在铁素体片层之间，易引起脆断，碳体分布在铁素体片层之间，易引起脆断，因此强度和韧性均较低，没有实用价值因此强度和韧性均较低，没有实用价值B B下中铁素体片细小，无方向性，碳

5、的过饱和下中铁素体片细小，无方向性，碳的过饱和度大，碳化物分布均匀，所以硬度高，韧性度大，碳化物分布均匀，所以硬度高，韧性好，具有较好的综合力学性能好，具有较好的综合力学性能应用：生产中常用等温淬火获得下贝氏体组织应用：生产中常用等温淬火获得下贝氏体组织工程材料与热加工基础程晓宇三三) 转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能3.马氏体型马氏体型 ( M ) 转变转变 ( 230 -50 ) :1)定义定义:过冷奥氏体在过冷奥氏体在Ms点以下直接转变点以下直接转变碳在碳在 Fe中的中的过饱和过饱和固溶体固溶体称为马氏体称为马氏体。2)转变特点转变特点:在一个温度范围内在一个温度范围内连续冷却完

6、成连续冷却完成;转变速度极快转变速度极快,即即瞬间形核与长大瞬间形核与长大;无扩散转变无扩散转变( Fe、C原子均不扩散原子均不扩散 ), M与原与原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸变。造成晶格畸变。转变不完全性转变不完全性, QM = f ( T )工程材料与热加工基础程晓宇四四) 影响影响 TTT 曲线形状曲线形状 与位置的因素与位置的因素1.奥氏体中含碳量的影响奥氏体中含碳量的影响:过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间温度A1工程材料与热加工基础程晓宇2.奥氏体中含合金元素的影响奥氏体中含合金元素的影响: 除除Co、Al (2.5% ) 外外,所有合金所有合金元元 素溶入

7、奥氏体中素溶入奥氏体中,会引起改变如左图示，会引起改变如左图示，有些碳化物形成元素如有些碳化物形成元素如Cr等不仅使曲线等不仅使曲线右移，还会使其形状发生改变如右图示。右移，还会使其形状发生改变如右图示。向右移向右移向下移向下移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢工程材料与热加工基础程晓宇3.加热温度和保温时间的影响加热温度和保温时间的影响: 加热温度越高加热温度越高, 保温时间越长保温时间越长, 碳化物溶解充分碳化物溶解充分, 奥氏体成分均匀奥氏体成分均匀, 提高了过冷奥氏体的稳定性提高了过冷奥氏体的稳定性, 从而从而 使使 TTT曲线向右移。曲线向右移。工程材料与热加工基础程晓宇三三.过冷

8、奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变一一) 建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转 变曲线变曲线 - CCT 曲线曲线 C - continuousC - coolingT - transformationVk 一一) 共析碳钢共析碳钢 CCT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图时间( lg )温度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1炉冷炉冷空冷空冷二二) 共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线与曲线与CCT曲线的比较曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400

9、A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线PsPfK稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf三三)在连续冷却过程中在连续冷却过程中 TTT 曲线的应用曲线的应用V1V2VkV3V4V1 = 5.5/s :炉冷炉冷 ; PV2 = 20/s :空冷空冷 ; SV3 = 33/s :油冷油冷;T+M+A残残V4 138/s :水冷水冷 ; M+A残残工程材料与热加工基础程晓宇三三) 转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能3.马氏体型马氏体型 ( M ) 转变转变 ( 230 -50 ) :1)定义

10、定义:马氏体是一种碳在马氏体是一种碳在 Fe中的中的 过饱和过饱和固溶体。固溶体。2)转变特点转变特点:在一个温度范围内在一个温度范围内连续冷却完成连续冷却完成;转变速度极快转变速度极快,即即瞬间形核与长大瞬间形核与长大;无扩散转变无扩散转变( Fe、C原子均不扩散原子均不扩散 ), M与原与原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸变。造成晶格畸变。转变不完全性转变不完全性, QM = f ( T )工程材料与热加工基础程晓宇奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响6007005003004002001000-100-2000.20.4 0.6 0.8 1.0 1.21

11、.4 1.6 1.8 2.00温度 Wc 100MsMf工程材料与热加工基础程晓宇90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7Wc 100残余奥氏体量 ( % )奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响工程材料与热加工基础程晓宇3)马氏体的晶体结构马氏体的晶体结构: 由于碳的过饱和作由于碳的过饱和作 用用,使使 Fe晶格由晶格由体心立方变成体心正体心立方变成体心正方晶格。方晶格。工程材料与热加工基础程晓宇4)马氏体的组织形态马氏体的组织形态:板条状板条状 - 低碳马氏体低碳马氏体(0

12、.2%C ); 3050HRC ; = 917%。工程材料与热加工基础程晓宇 低碳板条状马氏体组织金相图低碳板条状马氏体组织金相图工程材料与热加工基础程晓宇4)马氏体的组织形态马氏体的组织形态:针、片状针、片状 - 高碳马氏体高碳马氏体(1%C); 66HRC左右左右 ; 1%。工程材料与热加工基础程晓宇 高碳针片状马氏体组织金相图高碳针片状马氏体组织金相图马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.5 0.6 0.7 0.80.9 1.0硬度 ( HRC ) 2000抗拉强度b ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 2005)马氏体的

13、性能马氏体的性能: 主要取决于马氏体中的主要取决于马氏体中的碳浓度。碳浓度。工程材料与热加工基础程晓宇 第四节第四节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理 : 退火退火 ; 正火正火最终热处理最终热处理 : 淬火淬火 ; 回火回火一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:工程材料与热加工基础程晓宇一一.钢的退火钢的退火一一)定义定义: 把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 随炉冷却随炉冷却。 二二)目的目的: 消除应力消除应力;降低硬度降低硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。 工程材料与热加工基础程晓宇三三) 种类种类退火退火重结晶重结晶退退 火火低温低温退火退火完全退火完全退火扩散退火扩散退火球化退火球化退火再结晶退火再结晶退火去应力退火去应力退火普通退火普通退火等温退火等温退火普通球化普通球化 退退 火火等温球化等温球化 退退