第10章 特种热处理

1、第十章 特种热处理1表面热处理 一、一、感应加热感应加热表面热处理表面热处理1 1、目的目的：提高表面硬度、疲劳强度：提高表面硬度、疲劳强度2 2、工序工序：中碳或中碳合金钢（通常）：中碳或中碳合金钢（通常）预预备热处理（调质或正火）备热处理（调质或正火） 表面感应加表面感应加热淬火热淬火低温回火低温回火三层组织（表层三层组织（表层 过渡区过渡区 心部）心部）3、原理电磁感应电磁感应：工件产生涡流：工件产生涡流与线圈与线圈中交流电频率相同、大小相等、方中交流电频率相同、大小相等、方向相反向相反电能转换为热能电能转换为热能集肤效应集肤效应：电流密度表面高：电流密度表面高表层表层加热加热; ; 频

2、率频率 效应效应 透热深度 ：Jx/Jo0.37内的深度，产生 8590%热量，此处为 电阻率电阻率、导磁率、导磁率 大于居里点后大于居里点后，导磁率，导磁率=1=1， 、但加热层但加热层电流密度电流密度 Jx Jx 不容易过热不容易过热电阻率在电阻率在800900 800900 ，基本不变，基本不变， 主要与主要与f f有关有关频率频率f f f503004、分 类 高频高频 100-500 KHz淬硬深度淬硬深度 0.5-2mm 中频中频500-8000Hz淬硬深度淬硬深度3.5-20mm 工频工频 50Hz 淬硬深度淬硬深度50mm 大型工件大型工件5、特点相变相变临界温度提高临界温度提

3、高加热速度快（加热速度快（组织细组织细、成分不均匀）、成分不均匀）表面质量好（表面质量好（变形小变形小、氧化脱碳少）、氧化脱碳少）自动化自动化性能好性能好感应器设计复杂感应器设计复杂6、组织与性能（1 1）淬火组织淬火组织例例1 1：4545钢正火预备热处理钢正火预备热处理感应加热感应加热由由 表及里表及里完全完全A A、半半A+FA+F、Ac1Ac1以下以下淬火淬火后相应的组织为后相应的组织为？例例2 2： 45 45钢调质预备热处理钢调质预备热处理感应加热感应加热由由表及里表及里完全完全A A、半半A+A+F F、Ac1Ac1以下粗化的以下粗化的回火回火S S、原始回火原始回火SS淬火后相

4、应的组织为淬火后相应的组织为？；硬度？；硬度？例例3 3： 过共析钢过共析钢（2 2）性能（过渡区窄好）性能（过渡区窄好）硬度硬度比整体淬火高比整体淬火高耐磨性高（比渗碳效果差）耐磨性高（比渗碳效果差） 高高硬度硬度原因原因可能是：可能是：表面残余压应力；细晶；脱碳少；冷速快表面残余压应力；细晶；脱碳少；冷速快残余残余A A少少疲劳强度疲劳强度比渗碳效果好比渗碳效果好原因：残余压应力；隐晶原因：残余压应力；隐晶静强度高静强度高综综上所述上所述提高疲劳强度提高疲劳强度选择感应加热选择感应加热提高表面耐磨性提高表面耐磨性选择渗碳选择渗碳7、工艺参数（1 1）温度（热参数）：）温度（热参数）：依据依

5、据材料材料成分成分、 加热速度加热速度确定确定加热速度加热速度 Ac1Ac1、Ac3 Ac3 温度温度 参考参考图图10-310-3，一般为一般为Ac3+120180Ac3+120180由设备功率确定由设备功率确定加热速度加热速度后，温度合适后，温度合适组织正常组织正常原始组织原始组织粗、粗、不均匀不均匀 温度温度 （2 2）时间）时间经验观色法经验观色法光电高温计测温光电高温计测温单位功率大，加热速度快，时间短单位功率大，加热速度快，时间短通常由时间控制通常由时间控制加热温度加热温度金相组织金相组织M M针长度评估针长度评估颜色颜色温度温度颜色颜色温度温度颜色颜色温度温度淡黄淡黄220蓝黑蓝

6、黑300黄色黄色850950暗黄暗黄245黑色黑色470白色白色12001300赤褐赤褐265暗红暗红550600灰白色灰白色1350紫色紫色285红色红色700800 根据颜色判定工件的加热温度 光学高温计根据物体发光亮度光学高温计根据物体发光亮度原理实现测温。物体发光亮度原理实现测温。物体发光亮度一般不受表面质量和介质的影一般不受表面质量和介质的影响，经验估计误差在响，经验估计误差在1010内。内。（3 3）单位表面功率PPP P 加热时工件加热时工件单位单位表面实际能得到表面实际能得到的功率，由的功率，由设备设备电源功率控制电源功率控制P P 加热速度加热速度 加热速度加热速度 太快太快

7、 难控制难控制加热速度加热速度太太低低效率低，过渡区宽效率低，过渡区宽性能差性能差 P=0.31.5vkW/cmP=0.31.5vkW/cm2 2为适宜为适宜设备功率不够设备功率不够连续加热连续加热；否则；否则整体整体加热加热（4 4）加热速度加热速度加热速度 不是常数不是常数，初期材料铁磁性，初期材料铁磁性加热速度快加热速度快超过居里温度超过居里温度加热速加热速度慢度慢居里温度后，为了居里温度后，为了使使表面表面A A化化必须加必须加大设备功率大设备功率控制控制加热速度加热速度（5 5）淬硬层深度x x与频率f f淬硬层深度淬硬层深度 x x ：根据根据经验经验工件半径工件半径的的10%10

8、%左右左右性能最佳性能最佳由由x x确定确定透透入深度入深度 再选择再选择f f 根根据据 f f 选购设备选购设备（ 设备设备确定确定后后 ，f f 不不可以调节）可以调节）为保证淬硬层温度均匀，为保证淬硬层温度均匀，xx， 过过大，电效率低，故一般取大，电效率低，故一般取x=(0.40.5) x=(0.40.5) 最佳性能时最佳性能时 x x与与 f f 关系为：关系为：f=60000/xf=60000/x2 2（6 6）冷却）冷却浸液冷却浸液冷却 喷射冷却：自喷；喷射冷却：自喷；分离式喷射分离式喷射（7 7）回火）回火炉内回火炉内回火感应回火：大件，感应回火：大件，加热层大于淬硬加热层大

9、于淬硬层层自回火自回火，A AR R多、硬多、硬度低度低小 结根据根据X X确定确定ff买设备买设备功率功率加加热速度热速度加热时间加热时间根据加热速度、材料成分、原始根据加热速度、材料成分、原始组织粗细组织粗细加热温度加热温度由加热时间控制加热温度由加热时间控制加热温度8、检测表层、心部硬度表层、心部硬度表层、心部表层、心部组织组织层深、分布合理层深、分布合理9、感应器设计(1)(1)作用及用材作用及用材紫铜或电解铜紫铜或电解铜电能转换为磁能（换能器）电能转换为磁能（换能器）（2 2）设计理论）设计理论集肤效应集肤效应：实现表面加热：实现表面加热环状效应环状效应圆环状圆环状 线圈线圈 截面截

10、面环内侧电流密度大环内侧电流密度大对加热内孔工件不利对加热内孔工件不利。ff效果效果所以，感应器最好设计为所以，感应器最好设计为长方形截面长方形截面邻近效应邻近效应 ：两导体相两导体相距很近时距很近时磁场相互作磁场相互作用用磁力线重新分布磁力线重新分布两导体内两导体内电流方向相电流方向相反反内侧电流密度高内侧电流密度高（比如感应加热线圈（比如感应加热线圈与工件）与工件）两导体内两导体内电流方向相电流方向相同同外侧电流密度高外侧电流密度高以上效果随以上效果随频率频率明显明显尖角效应尖角效应 工件工件尖角、尖角、棱边、凸起棱边、凸起部分部分磁力磁力线密集线密集容容易过热易过热设设计时应加大计时应加

11、大间隙间隙（3）感应器尺寸截面形状：长方形截面形状：长方形避免环状效应避免环状效应高度高度短工件：感应器高度短工件：感应器高度h1h1小小于工件高度于工件高度h h 2 2避免尖避免尖角效应角效应 h1h1 =h=h2 2-2s -2s （s s为间隙）为间隙） 长工件：长工件： h1h1大于感应区大于感应区长度长度520% 520% 弥补轴向散弥补轴向散热热线圈壁厚线圈壁厚大于透入深度大于透入深度 保证线圈的力学性能。保证线圈的力学性能。线圈与工件的间隙线圈与工件的间隙s s影响加热质量、线圈寿命、效率，参影响加热质量、线圈寿命、效率，参考相关资料考相关资料S S大大加热时间长加热时间长 层

12、深大；层深大；S S小小容容易击穿易击穿线圈一般单匝线圈一般单匝导磁体导磁体 ：中频用硅钢片；高频用铁氧体材料：中频用硅钢片；高频用铁氧体材料制作。制作。 收集开口处的散磁收集开口处的散磁 实现实现内孔加热。内孔加热。磁屏蔽：磁屏蔽：铜环（抗磁材料）铜环（抗磁材料）反向磁场反向磁场削弱削弱铁磁材料铁磁材料导磁好导磁好漏磁漏磁表面淬火用材中碳中碳球铁球铁低淬透性钢低淬透性钢限制或降低合金元素，降低淬透性限制或降低合金元素，降低淬透性加入加入TiTi，细化晶粒，细化晶粒二、激光表面淬火目的目的：同：同表面表面感应淬火感应淬火激光：大于激光：大于X X射线，小于无线电波，原射线，小于无线电波，原子从

13、高能向低能跃迁辐射产生子从高能向低能跃迁辐射产生与金属的作用与金属的作用激光照射在材料表面，材料吸收光子激光照射在材料表面，材料吸收光子能量能量产生热量产生热量因因光子穿透金属的能力低光子穿透金属的能力低光热转换光热转换仅在表面仅在表面表面淬火表面淬火分类分类 固体激光；液体激光；气体激光；半导体激固体激光；液体激光；气体激光；半导体激光，实用的是固体和气体激光。光，实用的是固体和气体激光。CO2CO2气体激光器气体激光器特点：功率大、效率高、可以连续工作，特点：功率大、效率高、可以连续工作，容容易被物质吸收易被物质吸收；也可以用；也可以用ArAr、HeHe气体气体设备：设备：激活媒质激活媒质

14、 COCO2 2激发装置激发装置光学谐振腔：由激光腔体光学谐振腔：由激光腔体 （ 光学光学振荡振荡） 和和 反光镜反光镜组成组成1 1、激光的产生 在激发在激发光或电作用下光或电作用下处于处于高能阶激活媒质高能阶激活媒质COCO2 2被激发被激发跃迁到跃迁到低能阶低能阶发射发射1 1个光子（与入射光子个光子（与入射光子的传播方向、的传播方向、频率、频率、波长相同）波长相同） 2 2个光子在谐振腔内转播个光子在谐振腔内转播 在轴向在轴向两端的两端的2 2个反光镜作用下个反光镜作用下往返往返振荡振荡激发其激发其他他COCO2 2媒质媒质 获得获得更大的增更大的增益益 持续进行持续进行形成激光形成激

15、光与与工件工件表面电子、声子的能量交换表面电子、声子的能量交换 升升温温2、激光特性高方向性：基本平行，发散角小高方向性：基本平行，发散角小高高亮度亮度性性：聚焦：聚焦能量高能量高高单色性：频率窄，相干性好高单色性：频率窄，相干性好 三者相互关联三者相互关联3、激光加热金属光斑小、集束光强度高光斑小、集束光强度高（点、点、线、面扫描加热线、面扫描加热）热能热能几乎全部几乎全部被被金属吸收金属吸收，为了避免表面过热、，为了避免表面过热、熔化，最高温度熔化，最高温度12001200，最大，最大硬化层深度硬化层深度为表面至为表面至900900处处功率密度高、时间短功率密度高、时间短层浅层浅除吸收的激

16、光外，还有一部分反射（除吸收的激光外，还有一部分反射（影响影响吸收）吸收）激光前激光前黑化处理黑化处理：氧化、磷化、涂石墨：氧化、磷化、涂石墨表面粗表面粗糙、无光糙、无光减少反射减少反射有利表面加热有利表面加热利用利用反射反射率率实现实现选择性图案硬化选择性图案硬化4、工艺参数：参数：功率密度功率密度F F；束斑直径束斑直径D D；扫描速扫描速度度V V，根据经验控制根据经验控制表面表面温度和深度温度和深度F F 、时间短时间短 淬硬层淬硬层F F一定时一定时，VV淬硬层淬硬层，硬度，硬度光斑光斑面积面积、 扫描速度扫描速度一定一定 功率功率 淬硬层淬硬层 表面温度、透入深度与时间的平方根成表

17、面温度、透入深度与时间的平方根成正比正比自行淬火自行淬火5、热处理特点速度极快速度极快 3535 10103 3/s /s 细晶、氧细晶、氧化少化少表面无接触加热表面无接触加热、无冷却介质无冷却介质无污染无污染形状复杂形状复杂的工件容易淬火的工件容易淬火 适用性强适用性强（盲孔）（盲孔）束斑加热束斑加热区域区域小小 变形小变形小可以进行表面局部合金化涂、镀可以进行表面局部合金化涂、镀（结合力结合力好、合金层均匀）好、合金层均匀）自动化自动化容易容易烧伤眼底烧伤眼底6、组织、性能（与感应加热比）淬淬硬层硬层三层三层M M超细化超细化性能更优性能更优冲击加热冲击加热碳化物容易溶解碳化物容易溶解碳化

18、物超细碳化物超细化化淬硬层中淬硬层中位错密度高位错密度高层浅层浅硬度硬度（比普通淬火比普通淬火高高 15%15%）疲劳性能高疲劳性能高 （表面残余压应力表面残余压应力大）大）2 真空热处理 一、简介一、简介1 1、真空：负压、真空：负压+ +任何气态空间任何气态空间2 2、真空度：负压程度、真空度：负压程度。负压程度负压程度真空度真空度3 3、炉气炉气：加保护气：加保护气( (惰性气体惰性气体) )排除杂质气体，即：排除杂质气体，即：残存炉气残存炉气工件、炉体释放气体工件、炉体释放气体密封件、油挥发气体密封件、油挥发气体外界气体外界气体4 4、真空热处理：、真空热处理：加热、冷却均在真空状态加

19、热、冷却均在真空状态下进行下进行4、特 点变形小变形小（原因不详）（原因不详）不用留加工余量和校直不用留加工余量和校直工件工件性能好性能好、寿命长（脱碳、氧化、腐蚀少）、寿命长（脱碳、氧化、腐蚀少）节省能源节省能源设备使用绝热、热容小的隔热材料（石墨毡、设备使用绝热、热容小的隔热材料（石墨毡、陶瓷纤维）陶瓷纤维） 散热少、热效率高散热少、热效率高真空中炉气少真空中炉气少出、装炉带走的热损失少出、装炉带走的热损失少无热处理以后的精加工无热处理以后的精加工污染少污染少、无公害（无废气）、无公害（无废气）设备设备成本高成本高 综综上所述：具有高质量、低能耗、无公上所述：具有高质量、低能耗、无公害优势

20、，适宜一般热处理无法满足要求的工件害优势，适宜一般热处理无法满足要求的工件二、真空热处理的特异效果和伴生现象1 1、表面保护、表面保护 在极稀薄气体中在极稀薄气体中工件界面的氧化、工件界面的氧化、还原、脱碳、增碳反应还原、脱碳、增碳反应弱弱 化学化学活性极低活性极低2、表面净化残存氧气少残存氧气少氧分压低氧分压低 金属氧化物金属氧化物容容易分解易分解 清洁清洁 、性能性能另外，石墨加热元件、油蒸气提供的碳另外，石墨加热元件、油蒸气提供的碳与残存的氧气与残存的氧气作用作用氧分压氧分压进一步降低进一步降低氧化物容易分解氧化物容易分解净化净化意义意义适合适合精密工件精密工件的热处理的热处理增加化学热

21、处理的增加化学热处理的渗速、渗速、渗渗层层均匀均匀3、脱脂脱脂 机加工油污机加工油污分解分解排气清除排气清除4、脱气脱气高真空度高真空度工件内气体体积迅速工件内气体体积迅速溶溶解气体释放解气体释放气体的溶解度与其分压的平方根成正比气体的溶解度与其分压的平方根成正比现象：现象：炉气压小炉气压小于合金蒸汽压于合金蒸汽压加热后加热后合金合金逸出表面逸出表面工件之间、工件与工件之间、工件与夹夹具之间粘连具之间粘连危害：危害：尺寸精度降低；合金贫化；设备绝缘性尺寸精度降低；合金贫化；设备绝缘性降低、寿命下降降低、寿命下降措施措施选择选择合适的真空度合适的真空度炉气压大于金属蒸汽压炉气压大于金属蒸汽压用高

22、纯度惰性气体调节真空度用高纯度惰性气体调节真空度影响因素影响因素温度高温度高容易容易MnMn、CrCr最容易发生最容易发生5、合金蒸发6、真空加热油淬火引起工件渗碳现象：淬火后工件表面增碳。现象：淬火后工件表面增碳。原因：原因：真空真空加热加热表面净化表面净化活性状态活性状态油蒸汽油蒸汽 表面渗碳表面渗碳措施措施浸油前浸油前在中性气体中对流冷却在中性气体中对流冷却降降低温度低温度再淬火再淬火淬油前淬油前油上方处于低压油上方处于低压降低气体降低气体密度密度淬油前淬油前工件稍微氧化工件稍微氧化减轻减轻中性气体淬火（氮气、中性气体淬火（氮气、ArAr）三、应 用1 1、真空退火、真空退火目的：表面达

23、到一定的目的：表面达到一定的光亮度光亮度效果效果取决于钢种（高取决于钢种（高CrCr钢容易形成氧化钢容易形成氧化膜膜光亮度差）光亮度差）真空度高真空度高好好出炉温度高出炉温度高差差工艺：参照普通退火工艺：参照普通退火2、真空淬火、回火淬火淬火工艺同普通淬火工艺同普通淬火变形小于普通淬火（随炉升温、气淬均匀）变形小于普通淬火（随炉升温、气淬均匀）低压低压淬火效果差淬火效果差（所以淬前通氮气）（所以淬前通氮气）回火：回火： 排气、升温排气、升温通惰性气体通惰性气体（ 600 600以下以下 对流传对流传热热 ）真空淬火油真空淬火油蒸发少蒸发少污染小污染小蒸汽压低蒸汽压低真空效果好真空效果好冷却能力

24、在较大的真空度范围内不受冷却能力在较大的真空度范围内不受影响影响热稳定性好热稳定性好抗老化抗老化真空度对淬火油有影响，在临界压力以上使用真空度对淬火油有影响，在临界压力以上使用3、真空渗碳（1 1）特点（与普通渗碳比）特点（与普通渗碳比）时间短时间短（高温（高温+ +净化作用）净化作用）质量好：质量好：层深均匀、表面光洁、无内氧化、层深均匀、表面光洁、无内氧化、浓度梯度平缓浓度梯度平缓劳动条件好：无污染、劳动条件好：无污染、散热小散热小（2 2）介质）介质甲烷、丙烷甲烷、丙烷反应反应CC实际上，先过量渗碳实际上，先过量渗碳再扩散调整再扩散调整（3 3）工艺）工艺排气、升温排气、升温 材料脱气、

25、净化材料脱气、净化真空度降低真空度降低 渗碳渗碳：真空度恢复，：真空度恢复，1030105010301050渗碳渗碳，数数分钟分钟 渗碳气体进入渗碳气体进入真空度下降真空度下降停停止供碳止供碳扩散扩散 恢复恢复 真空度真空度循环间歇循环间歇渗碳渗碳淬火：淬火：渗毕渗毕炉内冷却室炉内冷却室 通氮气、冷通氮气、冷却到却到550660 550660 再加热重新再加热重新A A化淬火（通化淬火（通氮气加压氮气加压 提高油的冷却能力）提高油的冷却能力）只有富化气甲烷或丙烷、无载气只有富化气甲烷或丙烷、无载气工艺参数经验控制工艺参数经验控制温度高温度高渗速快渗速快；时间短；时间短晶粒与普通渗晶粒与普通渗碳

26、相当碳相当渗碳时间短浓度梯度平缓浓度梯度平缓间歇通入渗剂间歇通入渗剂渗碳气氛流动性好渗碳气氛流动性好渗层渗层深度均匀深度均匀4、真空热处理后钢的性能强度提高强度提高疲劳性能寿命高疲劳性能寿命高耐磨性高耐磨性高5、注意事项背阴处防止加热不均匀背阴处防止加热不均匀辐射加热温度滞后于炉温辐射加热温度滞后于炉温保温时间保温时间增加增加防止合金蒸发；淬油时增碳防止合金蒸发；淬油时增碳3形变热处理 特点：特点：压力加工压力加工+ +热处理热处理形变强化、形变强化、相变强化相变强化提高材料的强韧性，简提高材料的强韧性，简化工艺流程。两工艺可以同时、也化工艺流程。两工艺可以同时、也可以分别进行。可以分别进行。

27、形变方式：锻、轧、挤压、冷形变方式：锻、轧、挤压、冷拔拔相变方式：相变方式：F/PF/P、B B、M M、时效沉淀硬时效沉淀硬化化一、分类1 1、按照相变与形变、按照相变与形变顺序顺序相变前形变：相变前形变：a a）、）、b b）、）、c c）、）、d d）、）、e e）图图相变中形变：相变中形变：f f）图图相变后形变：相变后形变：2 2、按照、按照形变温度形变温度高温形变热处理：高温形变热处理：A A状态下形变状态下形变余热淬火、正火余热淬火、正火中温形变热处理：中温形变热处理：低温形变热处理：低温形变热处理： A A化后化后速冷到最大孕育期温度速冷到最大孕育期温度形变形变3 3、按照、按

28、照相变类型相变类型：P P形变；形变；B B形变；形变；M M形变；时效形变；时效二、工艺1、相变前形变（1 1）高温形变热处理高温形变热处理淬火：淬火：Ac3Ac3以上形变以上形变淬火淬火适当回火适当回火正火：正火：Ac3Ac3以上形变以上形变空冷或控冷空冷或控冷形形成成 F+F+S S或或B B。例如：控轧控冷例如：控轧控冷终轧终轧Ar3Ar3附近附近或两相区或两相区+ +足够大变形量足够大变形量+ +控冷控冷细化细化F F和第二相和第二相强韧性提高强韧性提高等温淬火：等温淬火： Ac3Ac3以上形变以上形变B B区等温区等温（2 2）低温形变热处理低温形变热处理淬火：淬火：A A化后化后

29、速冷到速冷到500600500600（亚稳定区亚稳定区） 形变形变淬火淬火高硬度、强度（与普通淬火比较）高硬度、强度（与普通淬火比较）高硬度，可保持到高硬度，可保持到600600随随C%C%、变形、变形% % 强度强度 等温淬火：等温淬火： A A化后化后速冷到速冷到500600500600（亚稳定区）（亚稳定区） 形变形变B B区淬火区淬火2、相变中形变热处理（1 1）等温形变热处理）等温形变热处理Ac3 Ac3 以上以上A A化化速冷到速冷到Ac1Ac1下下P P或或B B区区相变相变+ +形变形变（2 2）M M相变相变+ +形变形变（MdMsMdMs）奥氏体不锈钢：室温形变奥氏体不锈钢

30、：室温形变A A加工硬化加工硬化+ +诱发部分诱发部分M M形成形成+M+M的的加工硬化加工硬化强度提高强度提高变塑钢（变塑钢（TRIPTRIP钢）钢）原理：原理：MsMs低于室温低于室温（室温室温A A状态状态） 使用时诱发使用时诱发M M 材材料高强度、超塑性料高强度、超塑性工艺：工艺：11201120固溶固溶室温为室温为A 450 A 450 形变形变(A (A 强化强化) ) 冷处理冷处理( (产生少量产生少量M M) )。升至室温形变。升至室温形变又诱发一部分又诱发一部分M M（提高塑性）、提高塑性）、同时同时A A 进一步进一步 加工硬化加工硬化提高材料强韧提高材料强韧性性 回火回

31、火组织：组织：A+A+少量少量M M3、相变后形变（1 1）P P冷变形冷变形例如：钢丝例如：钢丝A A化化PbPb浴等温浴等温细细S S 冷拔冷拔F F形变强形变强化化+ +细小碳化物细小碳化物强度提高强度提高（2 2）P P温加工温加工 例如：轴承钢例如：轴承钢退火退火态（态（P P或或S S）加热加热700750700750（两相区）形变（两相区）形变缓冷球化缓冷球化快速球快速球化、质量好）化、质量好）（3 3）回火）回火M M形变时效形变时效 回火回火M M少量变形少量变形位错密度增加位错密度增加+ +C C钉扎钉扎强度强度提高提高 再次回火再次回火固熔固熔强化强化 C C钉扎作用钉扎

32、作用三、形变热处理强、韧化机制1 1、组织细化、组织细化变形变形% %大大M M细化细化低温形变淬火低温形变淬火增加形核部位增加形核部位+ +各种形变缺陷各种形变缺陷阻碍阻碍M M长大长大 M M细化细化高温形变淬火高温形变淬火A A晶粒拉长晶粒拉长限制限制 M M生长生长 细化细化P P等温形变处理等温形变处理碳化物形态转变为细粒碳化物形态转变为细粒P P形变强化效果最好形变强化效果最好，B B次之，次之，M M效果一般效果一般2 2、位错密度增加、亚结构细化、位错密度增加、亚结构细化A A位错密度被位错密度被M M继承继承亚结构胞状、位错墙更细亚结构胞状、位错墙更细强、韧性提高强、韧性提高

33、对对M M强化作用大强化作用大，B B强化作用一般，强化作用一般，P P无作用无作用3 3、碳化物弥散强化、碳化物弥散强化高位错高位错碳化物弥散析出碳化物弥散析出+ +形变时碳化物使形变时碳化物使位位错增殖错增殖强度提高强度提高碳化物析出碳化物析出M M中碳中碳% %降低降低塑性提高塑性提高四、影响强韧化的因素1 1、形变、形变温度温度动态再结晶动态再结晶软化；形变软化；形变硬化硬化形变形变% %一定时，温度低一定时，温度低强度高、塑性降强度高、塑性降低低2 2、变形变形% %低温形变淬火：变形低温形变淬火：变形% %大大强化效果好；强化效果好；塑性略低塑性略低高温形变淬火：合金元素高温形变淬

34、火：合金元素使使再结晶再结晶延缓延缓变形变形% %大大合金合金钢钢强化效果主导强化效果主导；普通；普通钢反之。钢反之。3 3、形变后、淬火前的停留时间、形变后、淬火前的停留时间低温形变淬火：低温形变淬火：A A形变后形变后加热到略加热到略高于形变温度保温高于形变温度保温A A多边化多边化淬火淬火回火后回火后塑性大幅度提高、强度略塑性大幅度提高、强度略降降高温形变淬火：形变温度高于再结高温形变淬火：形变温度高于再结晶温度晶温度回复、多边化、再结晶相回复、多边化、再结晶相继发生继发生性能随之非单调变化性能随之非单调变化4钢的时效 一、时效过程的机理一、时效过程的机理1 1、时效：材料性能随时间变化

35、的现象、时效：材料性能随时间变化的现象2 2、工艺工艺：固溶快冷：固溶快冷过饱和固溶体过饱和固溶体室温室温或加热或加热溶质脱溶或析出溶质脱溶或析出3 3、类型：自然时效；人工时效、类型：自然时效；人工时效4 4、时效条件时效条件溶质在固溶体中有一定溶解度，并随温溶质在固溶体中有一定溶解度，并随温度下降度下降处于过饱和态处于过饱和态溶质在较低温度下仍有扩散能力溶质在较低温度下仍有扩散能力最后形成平衡相，非共格，固溶度小最后形成平衡相，非共格，固溶度小。与基体相之与基体相之间浓度差最大间浓度差最大。再形成再形成多多种种亚稳定过渡相，与基体结构不同，亚稳定过渡相，与基体结构不同，可能可能半共格或完全

36、共格半共格或完全共格5、过程过程先形成亚稳定偏聚区（共格先形成亚稳定偏聚区（共格G-P区区或柯氏气或柯氏气团），固溶度最大团），固溶度最大，与基体相之间浓度差与基体相之间浓度差最小最小。6 6、规律以上以上三阶段有各自的固溶度曲线。三阶段有各自的固溶度曲线。析出顺序析出顺序： G-PG-P区区介稳定过渡相介稳定过渡相平衡相平衡相原因原因：G-PG-P区共格、界面能小区共格、界面能小 容易形核容易形核G-PG-P区区与与基体浓度差小基体浓度差小加热加热超过超过G-PG-P区溶解度曲线区溶解度曲线直接直接 形成过渡相，形成过渡相，无无G-PG-P区区。G-PG-P区区 加热加热 超过超过溶解度曲线溶解度曲线 溶解溶解回回归归到到时效前时效前过时效过时效二、影响因素1 1、时效温度、时间、时效温度、时间温度作用大，温度作用大，