第三章1)钢的热处理——加热和冷却的组织变化ppt课件

1、1 第3章 钢的热处置3.1 钢在加热时的组织转变3.2 钢在冷却时的组织转变3.3 钢的普通热处置3.4 钢的外表热处置2热处置是指将钢在固态下加热到预定的温度，保温一段时间，然后以预定的方式冷却到室温，来改动其内部组织构造，以获得所需性能的一种热加工工艺。特点：改动钢的内部组织，而不改动其外形和尺寸。分类：普通热处置退火、正 火、淬火、回火； 外表热处置外表淬火、化学热处置； 其他热处置加热冷却保温过程：33.1 钢在加热时的组织转变4A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm两种加热：1.临界温度线以下的加热；2.临界限以上的加热。53.1.1 奥氏体化过程：奥氏

2、体晶核长大奥氏体晶核构成剩余渗碳体溶解奥氏体成分均匀化6 加热时由铁素体+渗碳体转变为奥氏体的过程。 涉及晶格改组和Fe、C原子的分散过程。 遵照形核、长大规律。2共析钢奥氏体化温度 Ac1温度。 1、共析钢的奥氏体化1奥氏体化7a. 形核：优先在相界F，Fe3Cb. 长大：c. 渗碳体完全溶解：d. 碳的均匀化：3共析钢奥氏体化过程F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69) A (Fcc, 0.77)表示82、亚(过)析钢的奥氏体化亚析钢过析钢P + F AP+ Fe3C AAc1Ac3Ac1Accm93.1.2、奥氏体晶粒大小及控制 表征晶体内晶粒大小的量度，通常用长度、面积、体积或

3、晶粒度级别表示。1晶粒度102起始晶粒度、实践晶粒度、本质晶粒度 本质晶粒度：钢奥氏体晶粒长大的倾向。 奥氏体晶粒随温度的升高而迅速长大本质粗晶钢 奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时，才迅速长大本质细晶钢 见以下图 起始晶粒度：P A终了时的晶粒度； 实践晶粒度：钢在某一详细处置过程中所得奥氏体晶粒的大小；11本质细晶粒和本质粗晶粒表示图123、影响奥氏体化的要素a加热温度 TA化速度 (由于过热度、D、形核孕育期 V 转变开场温度，转变时间；V ，转变时间 ，接近平衡转变b加热速度13c含碳量 C% Fe3C / Fe3C界面多形核中心多转变快d合金元素 a. Cr、Mo、W、 Mn 、V、N

4、b、Ti强碳化物构成元素，构成碳化物，妨碍碳分散， 奥氏体构成速度 ；b. Co、Ni非碳化物构成元素，奥氏构成速度；c. Al、Si影响不太。e原始组织 片状，片间距小相界面多碳弥散度大碳原子分散间隔短奥氏体形核长大快 ； 片状 粒状。144奥氏体晶粒度的控制a. 加热工艺 合理的加热温度见以下图与保温时间。b. 钢的成分合金化 i. A中C%晶粒 ii. 合金元素% 晶粒 碳化物构成元素：构成稳定碳化物妨碍分散，细化晶粒； Al：构成氧或氮化合物于晶界，使形核率 且C分散受阻本质细晶钢； Mn 、P等：促进长大。15161.奥氏体晶粒均匀细小,热处置后钢的力学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒

5、在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂。奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响173.1.3、钢在加热时常见的缺陷及防止措施1常见缺陷氧化；脱碳；过热；过烧2防止措施在真空中加热；可控气氛加热；盐浴加热；183.2 钢在冷却时的组织转变1 延续处置 2 等温处置 过冷奥氏体的延续冷却转变 影响C曲线的要素 过冷奥氏体的等温转变 19A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm20共析钢等温转变图C曲线a不同等温下的等温转变动力学曲线b等温转变图C曲线一、过冷奥氏体的等温转变1共析钢过冷A等温转变曲线TTT图、C曲线获得：冷却到一定温度，保温，丈量A过冷转变开场和终了时间T

6、 - timeT - temperatureT - transformationC - Shape2122特点：i. A1727度以上：A稳定ii. A1 727度以下：过冷A不稳定，iii. C曲线有一最小孕育期550度： 1：T，AP的驱动力提高 2：TDiiii. 转变开场线与转变终了线23稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开场线A向产物转变终止线 A +产 物 区产物区230 - 50; 低温转变区; 非分散型转变;马氏体 ( M ) 转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf550230;中温转变区;

7、 半分散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;A1550;高温转变区;分散型转变; P 转变区。 A +产 2共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和特征24A1鼻子温度550A过冷PS，T索氏体，屈氏体。 P的构成取决于形核、长大速率。 T，形核，长大。 T600，D，长大慢 层间距薄、短 分散型相变，综合性能好。 HB较低，韧性好。 THB，强度1高温转变区 P S T25A1650 : P ; 525HRC; 片间距为0.60.7m ( 500 )。650600 : 细片状P-索氏体(S); 片间距为0.20.4m (1000);2536HRC。600550:极细片状P-屈氏体(T); 片间距

8、为0.2m ( 电镜 );3540HRC。26珠 光 体 形 貌 像光镜下形貌电镜下形貌27光镜形貌电镜形貌 索 氏 体 形 貌 像28 屈 氏 体 形 貌 像电镜形貌光镜形貌292中温区转变贝氏体转变 550230 MsA过冷B，碳化物分布在含过饱和碳的F基体上的两相机械混合物。550350上贝氏体半扩散型，Fe不扩散羽毛状（见下图）碳化物在F间，韧性差350Ms 下贝氏体 C原子有一定的扩散能力 针状 （见下图）碳化物在F内，韧性高，综合机械性能好 B上B下30B上 =过饱和碳 -Fe条状+ Fe3C细条状过饱和碳-Fe条状 Fe3C细条状羽毛状B下 =过饱和碳 -Fe针叶状 + Fe3C

9、细片状过饱和碳 -Fe针叶状Fe3C细片状针叶状31上贝氏体组织金相图下贝氏体组织金相图32转变产物： 马氏体M，碳在-Fe中的过饱和固溶体。 使-Fe 晶格发生变化。b. 实 质： T低C无法分散非分散性晶格切变(见以下图)过饱和C的铁素体。3低温区转变 马氏体转变，MSMf之间一个温度范围内延续冷却完成的，属于非分散型转变。 A过冷M+A剩余33 由于碳的过饱和作用,使Fe晶格由体心立方变成体心正方晶格。34奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响35奥氏体含碳量对剩余奥氏体数量的影响36d. M的组织形状板条状 - 低碳马氏体(0.23%C ); 3050HRC ; = 917%。C%1.0%

10、，针/片状马氏体M针37针、片状 - 高碳马氏体(1.0%C); 66HRC左右 ; 1%。 高碳针片状马氏体组织金相图38e. M的性能马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70.80.91.0硬度 ( HRC ) 2000抗拉强度b ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 200主要取决于马氏体中的碳浓度。39M转变的特征： 无分散性； 瞬时性； 存在Ms,Mf； 不完全性； 体积膨胀。403共析钢等温转变组织性能的关系 转变温度降低，片间距小，细晶强化强度、硬度、塑性、韧性提高。 B上羽毛状：强度、韧性差； B下针

11、状 ：硬度高，韧性好，具有优良的综合机械性能。 硬度高C%HRC 针/片状马氏体高C% ，硬而脆，塑、韧性差； 板条状低C% ，强度高，塑性、韧性好。1珠光体型2贝氏体3马氏体414亚过共析钢的等温冷却转变曲线在C曲线左端多一条曲线。 亚：先析出F， 过：先析出Fe3C碳含量对碳钢C曲线的影响42二、影响C曲线的要素 C曲线反映奥氏体的稳定性及分解转变特性，这些取决于奥氏体的化学成分和加热时的形状。 C曲线的外形位置，不仅对过冷奥氏体等温转变速度和转变产物的性能具有重要意义，而且对钢的热处置工艺也有指点性作用。 A中C%C曲线右移. 对亚共析钢：钢中C%，A中C%C曲线右移 对过共析钢：普通在

12、AC1以上A化，钢中C%，未溶Fe3C 有利于形核C曲线左移； 当温度超越Accm时， Fe3C全溶解， C曲线右移 共析钢：C曲线最靠右边，稳定性最高，孕育期最长。1含碳量以下图：碳含量对碳钢C曲线的影响43碳含量对碳钢C曲线的影响44除Co以外，一切合金元素溶入A中，增大过冷A稳定性C曲线右移 非碳化物构成元素，Si、Ni、Cu, 不改动C曲线外形，使右移 强碳化物构成元素，Cr、Mo、W、V、Nb、Ti, 改动C曲线外形并右移除Co、Al 外，均使Ms、Mf 下降，剩余A2合金元素，Co%左移见以下图 A化温度或加热时间成分均匀，晶粒大，未溶碳化物少，形核率降低A稳定性，孕育期延伸，C曲

13、线右移3加热温度和加热时间45合金元素对碳钢C曲线的影响aNi的影响bCr的影响cW的影响A1Ms含Cr合金钢MsA1向右移向下移除Co、Al (2.5% ) 外,一切合金元素溶入奥氏体中，会使:46三、过冷奥氏体的延续冷却转变 CCT曲线Ps：AP开场线Pf：AP终止线K：珠光体型转变终止线Vk：上临界冷却速度马氏体临界冷却速度M最小冷速Vk：下临界冷速完全P最大冷速1过冷奥氏体的延续冷却转变图C - continuousC - coolingT - transformation471CCT位于TTT曲线右下方 ，AP转变温度低一些，t长一些2CCT无AB转变 CCT测定困难，常用TTT曲线定性分析2延续冷却转变曲线和等温转变曲线的比较481根据工件的组织与性能要求，确定热处置工艺。2为了获得M，确定工件淬火时的临界冷速。3可以指点延续冷却操作。4选择钢材的根据。钢号不同，C曲线不同。5C曲线对选择淬火介质与淬火方法有指点。3C曲线的运用V1 ：炉冷退火 PV2 ：空冷，S，TV3：空冷，S，TV4：油冷，T+M+AV5 ：M+A49共析钢的等温转变和延续转变