钢热处理知识讲座

1、钢热处理知识讲座 第六章 钢的热处理 ( Heat Treatment of Steel )概述钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢的普通热处理工艺钢的表面热处理工艺机械制造过程中的热处理 第一节 概述1.热处理的定义:时间温度临界温度 热加保温冷 却2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整个制造业。4.热处理的分类热处理普 通热处理表 面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火 化 学 热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳; 渗氮;碳氮共渗; 第二节 钢在加热时的组织转变转变温度奥氏体的形成奥氏体晶粒度及对力学性能的影响一.转变温度( transformation te

2、mperature )奥氏体的形成FFe3C未溶Fe3CA残余Fe3CAAAA 形核A 长大残余Fe3C溶解A 均匀化三. 奥氏体晶粒度及对 力学性能的影响一)奥氏体晶粒度: 1.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏 体的晶粒大小。 2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏 体晶粒的大小。 3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930 以下,随温度升高,晶粒长 大的程度。 钢的本质晶粒度示意图二)奥氏体晶粒大小对钢的 力学性能的影响1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力 学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。 第三节 钢在冷却时的组织转变钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏

3、体的等温冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变一.钢在热处理时的冷却方式 热加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却二.过冷奥氏体的等温冷却转变一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 - TTT曲线 ( C 曲线 )T - timeT - temperatureT - transformation 共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线 A +产 物 区产物区A1550;高温转变区;扩散型转变; P

4、 转变区。550230;中温转变区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;230 - 50; 低温转变区; 非扩散型转变;马氏体 ( M ) 转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf三) 转变产物的组织与性能1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1550 ) :A1650 : 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); 片间距为0.2m ( 电镜

5、); 3540HRC。 珠 光 体 形 貌 像光镜下形貌电镜下形貌光镜形貌电镜形貌 索 氏 体 形 貌 像 屈 氏 体 形 貌 像电镜形貌光镜形貌三) 转变产物的组织与性能2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550230 ) :550350: B上; 4045HRC;B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 上贝氏体组织金相图三) 转变产物的组织与性能2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550230 ) :350230: B下; 5060HRC;B下 =过饱和碳 -Fe针叶状 + Fe3C细片状过饱和碳 -Fe针叶状Fe3C细片状针叶状 下贝氏体

6、组织金相图三) 转变产物的组织与性能3.马氏体型 ( M ) 转变 ( 230 -50 ) :1)定义:马氏体是一种碳在 Fe中的 过饱和固溶体。2)转变特点:在一个温度范围内连续冷却完成;转变速度极快,即瞬间形核与长大;无扩散转变( Fe、C原子均不扩散 ), M与原A的成分相同,造成晶格畸变。转变不完全性, QM = f ( T )奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响6007005003004002001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00温度 Wc 100MsMf90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1

7、1.21.31.41.51.61.7Wc 100残余奥氏体量 ( % )奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响3)马氏体的晶体结构: 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。4)马氏体的组织形态:板条状 - 低碳马氏体(0.2%C ); 3050HRC ; = 917%。 低碳板条状马氏体组织金相图4)马氏体的组织形态:针、片状 - 高碳马氏体(1%C); 66HRC左右 ; 1%。 高碳针片状马氏体组织金相图马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70.80.91.0硬度 ( HRC ) 2000抗拉强度b ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 2005)马