钢的热处理基础知识课件

1钢的热处理知识基础1钢的热处理知识基础2内容简介:•基本术语•钢的加热转变•珠光体转变•马氏体转变•回火转变2内容简介:•基本术语•钢的加热转变•珠光体转变•马氏体转变3•基本术语(一)2.体心立方结构1.面心立方结构图1.γ-Fe(奥氏体)图2.α-Fe(铁素体)

3•基本术语(一)2.体心立方结构1.面心立方结构图1.γ-4•奥氏體—碳在γ-Fe中的间隙固溶體,具有面心立方结构•铁素體—碳在α-Fe中的间隙固溶體,具有体心立方结构•基本述语(二)•珠光體—由片层相间的铁素体和渗碳体组成的混合组織,因其组织在普通光照射下会产生珠母般的光澤,因而得名•马氏體—碳在α-Fe中的过饱和固溶體,具有体心正方点阵结構,由钢淬火后获得4•奥氏體—碳在γ-Fe中的间隙固溶體,具有•铁素體—碳在α5•奥氏体组织5•奥氏体组织6•铁素体组织(白块)6•铁素体组织(白块)7•珠光体组织(片层状)7•珠光体组织(片层状)8•珠光体组织(球状)8•珠光体组织(球状)9•马氏体组织9•马氏体组织10•退火—加热到Ac1温度以上,慢冷获得珠光体类组织(炉冷)•正火—加热到Ac3或Accm以上30~50℃保溫,

然后在室温的静止空气中自然冷却(空冷)•基本述语(三)•淬火—将钢加热到临界温度(Ac3或Ac1以上)保温一定时间使之奥氏体化后,以快速冷却以获得马氏体或下贝氏体组织(水冷或油冷)•回火—将淬火后的钢在A1以下的温度加热、保溫,并以适当速度冷却的工艺(低温空冷)10•退火—加热到Ac1温度以上,慢冷获得珠光•正火—加热到11•退火正火工艺图11•退火正火工艺图12•Fe-Fe3C相图12•Fe-Fe3C相图13•Fe-Fe3C相图(细部)a’aba”b”b’cc”13•Fe-Fe3C相图(细部)a’aba”b”b’cc”14(一)a成分点

a→b→c奥氏體(a)→铁素体+奥氏體(b)→铁素体+珠光体(c)(二)a’成分点

a’→b’

奥氏體(a’)→珠光體(b’)(三))a”成分点

a“→b”→c”奥氏體(a”)→渗碳体+奥氏體(b”)→渗碳体+珠光体(c”)

•不同成分点冷却组织14(一)a成分点•不同成分点冷却组织15一、珠光体类组织向奥氏体的转变(一)奥氏体的形核1.球状珠光體:奥氏体优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核2.片状珠光體:奥氏体优先在珠光体团的界面上形核(二)奥氏体的长大1.球状珠光體:奥氏体首先包围渗碳體,把渗碳体和铁素体隔開,然后通过

γ/α界面向铁素体一侧推移,以及γ/Fe3C界面向渗碳体一侧推移,使铁素体和渗碳体逐渐消失2.片状珠光體:在珠光体团交界处形成的核向基本上垂直于片层和平行于片层的两个方向上长大(三)残留碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化随着奥氏体化保温时间的延長,残留碳化物会逐渐溶解,通过碳原子的不断扩散而均匀化•钢的加热转变15一、珠光体类组织向奥氏体的转变(一)奥氏体的形核•钢的加16•奥氏体的形核示意图1.球状珠光體:奥氏体优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核2.片状珠光體:奥氏体优先在珠光体团的界面上形核16•奥氏体的形核示意图1.球状珠光體:奥氏体优先在与晶界相17•奥氏体长大示意图(一)在珠光体团交界处形成的核向基本上垂直于片层和平行于片层的两个方向上长大17•奥氏体长大示意图(一)在珠光体团交界处形成的核向基本上18•奥氏体长大示意图(二)1.平行于片层方向的长大速度要比沿垂直方向的快些2.在奥氏体形成过程中,珠光体中的铁素体总是先消失,剩下的渗碳体随后溶解18•奥氏体长大示意图(二)1.平行于片层方向的长大速度要比19一、珠光体的机械性能片层间距越小,强度越高球状珠光体比片状珠光体的硬度低,但塑性好,断裂强度高同一碳含量的钢:1)马氏体的强度和硬度最高,塑性和韧性最低,2)珠光体的强度和硬度最低,塑性和韧性最高3)贝低体的性能在二者之间•珠光体转变19一、珠光体的机械性能•珠光体转变20•珠光体转变一、碳含量对珠光体机械性能的影响20•珠光体转变一、碳含量对珠光体机械性能的影响21•珠光体转变之IT图21•珠光体转变之IT图22•珠光体转变之IT图形式22•珠光体转变之IT图形式23•珠光体转变之CT图23•珠光体转变之CT图24•珠光体转变图24•珠光体转变图25•先共析转变相图25•先共析转变相图26•先共析相的几种形态26•先共析相的几种形态27•先共析相的几种形态27•先共析相的几种形态28•马氏体转变1.马氏体晶胞模型28•马氏体转变1.马氏体晶胞模型29•马氏体转变2.马氏体切变晶胞模型29•马氏体转变2.马氏体切变晶胞模型30•马氏体转变3.马氏体转变的特点1)表面具有浮凸效应和切变共格性2)无扩散性3)新相与母相间具有一定的晶体学取向关系30•马氏体转变3.马氏体转变的特点31•马氏体转变4.马氏体表面浮凸31•马氏体转变4.马氏体表面浮凸32•马氏体转变5.马氏组织形态(板条状)32•马氏体转变5.马氏组织形态(板条状)33•马氏体转变6.马氏体组织形态(片状)33•马氏体转变6.马氏体组织形态(片状)34•马氏体转变7.马氏体组织形态(针状)34•马氏体转变7.马氏体组织形态(针状)35•马氏体的机械性能1.马氏体的硬度和强度马氏体具有高硬度,其硬度主要决定于碳含量,合金元素的影响较小1)过饱和碳引起强烈的固溶强化2)马氏体中亚结构引起的强化a.位错b.孪晶3)马氏体的时效强化2.马氏体的塑性和韧性马氏体的塑性和韧性随碳含量增高而急剧降低1)位错型(板条状)马氏体具有相当高的强度、硬度和良好的塑性、韧性。2)孪晶型(片状)马氏体强度、硬度很高,塑性、韧性很低。35•马氏体的机械性能1.马氏体的硬度和强度36•回火转变1.过渡碳化物(ε/η或ε’)的析出回火第一阶段(100~200℃)36•回火转变1.过渡碳化物(ε/η或ε’)的析出37•回火转变2.残余奥氏体的分解回火第二阶段(200~300℃)3.过渡碳化物(ε/η或ε’)转变为Fe3C

回火第三阶段(200~350℃)37•回火转变2.残余奥氏体的分解回火第二阶38•回火转变4.Fe3C的粗化和球化,以及等轴铁素体晶粒的形成回火第四阶段(350℃以上)38•回火转变4.Fe3C的粗化和球化,以及等轴铁素体晶粒的39谢谢大家!39谢谢大家!40钢的热处理知识基础1钢的热处理知识基础41内容简介:•基本术语•钢的加热转变•珠光体转变•马氏体转变•回火转变2内容简介:•基本术语•钢的加热转变•珠光体转变•马氏体转变42•基本术语(一)2.体心立方结构1.面心立方结构图1.γ-Fe(奥氏体)图2.α-Fe(铁素体)

3•基本术语(一)2.体心立方结构1.面心立方结构图1.γ-43•奥氏體—碳在γ-Fe中的间隙固溶體,具有面心立方结构•铁素體—碳在α-Fe中的间隙固溶體,具有体心立方结构•基本述语(二)•珠光體—由片层相间的铁素体和渗碳体组成的混合组織,因其组织在普通光照射下会产生珠母般的光澤,因而得名•马氏體—碳在α-Fe中的过饱和固溶體,具有体心正方点阵结構,由钢淬火后获得4•奥氏體—碳在γ-Fe中的间隙固溶體,具有•铁素體—碳在α44•奥氏体组织5•奥氏体组织45•铁素体组织(白块)6•铁素体组织(白块)46•珠光体组织(片层状)7•珠光体组织(片层状)47•珠光体组织(球状)8•珠光体组织(球状)48•马氏体组织9•马氏体组织49•退火—加热到Ac1温度以上,慢冷获得珠光体类组织(炉冷)•正火—加热到Ac3或Accm以上30~50℃保溫,

然后在室温的静止空气中自然冷却(空冷)•基本述语(三)•淬火—将钢加热到临界温度(Ac3或Ac1以上)保温一定时间使之奥氏体化后,以快速冷却以获得马氏体或下贝氏体组织(水冷或油冷)•回火—将淬火后的钢在A1以下的温度加热、保溫,并以适当速度冷却的工艺(低温空冷)10•退火—加热到Ac1温度以上,慢冷获得珠光•正火—加热到50•退火正火工艺图11•退火正火工艺图51•Fe-Fe3C相图12•Fe-Fe3C相图52•Fe-Fe3C相图(细部)a’aba”b”b’cc”13•Fe-Fe3C相图(细部)a’aba”b”b’cc”53(一)a成分点

a→b→c奥氏體(a)→铁素体+奥氏體(b)→铁素体+珠光体(c)(二)a’成分点

a’→b’

奥氏體(a’)→珠光體(b’)(三))a”成分点

a“→b”→c”奥氏體(a”)→渗碳体+奥氏體(b”)→渗碳体+珠光体(c”)

•不同成分点冷却组织14(一)a成分点•不同成分点冷却组织54一、珠光体类组织向奥氏体的转变(一)奥氏体的形核1.球状珠光體:奥氏体优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核2.片状珠光體:奥氏体优先在珠光体团的界面上形核(二)奥氏体的长大1.球状珠光體:奥氏体首先包围渗碳體,把渗碳体和铁素体隔開,然后通过

γ/α界面向铁素体一侧推移,以及γ/Fe3C界面向渗碳体一侧推移,使铁素体和渗碳体逐渐消失2.片状珠光體:在珠光体团交界处形成的核向基本上垂直于片层和平行于片层的两个方向上长大(三)残留碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化随着奥氏体化保温时间的延長,残留碳化物会逐渐溶解,通过碳原子的不断扩散而均匀化•钢的加热转变15一、珠光体类组织向奥氏体的转变(一)奥氏体的形核•钢的加55•奥氏体的形核示意图1.球状珠光體:奥氏体优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核2.片状珠光體:奥氏体优先在珠光体团的界面上形核16•奥氏体的形核示意图1.球状珠光體:奥氏体优先在与晶界相56•奥氏体长大示意图(一)在珠光体团交界处形成的核向基本上垂直于片层和平行于片层的两个方向上长大17•奥氏体长大示意图(一)在珠光体团交界处形成的核向基本上57•奥氏体长大示意图(二)1.平行于片层方向的长大速度要比沿垂直方向的快些2.在奥氏体形成过程中,珠光体中的铁素体总是先消失,剩下的渗碳体随后溶解18•奥氏体长大示意图(二)1.平行于片层方向的长大速度要比58一、珠光体的机械性能片层间距越小,强度越高球状珠光体比片状珠光体的硬度低,但塑性好,断裂强度高同一碳含量的钢:1)马氏体的强度和硬度最高,塑性和韧性最低,2)珠光体的强度和硬度最低,塑性和韧性最高3)贝低体的性能在二者之间•珠光体转变19一、珠光体的机械性能•珠光体转变59•珠光体转变一、碳含量对珠光体机械性能的影响20•珠光体转变一、碳含量对珠光体机械性能的影响60•珠光体转变之IT图21•珠光体转变之IT图61•珠光体转变之IT图形式22•珠光体转变之IT图形式62•珠光体转变之CT图23•珠光体转变之CT图63•珠光体转变图24•珠光体转变图64•先共析转变相图25•先共析转变相图65•先共析相的几种形态26•先共析相的几种形态66•先共析相的几种形态27•先共析相的几种形态67•马氏体转变1.马氏体晶胞模型28•马氏体转变1.马氏体晶胞模型68•马氏体转变2.马氏体切变晶胞模型29•马氏体转变2.马氏体切变晶胞模型69•马氏体转变3.马氏体转变的特点1)表面具有浮凸效应和切变共格性2)无扩散性3)新相与母相间具有一定的晶体学取向关系30•马氏体转变3.马氏体转变的特点70•马氏体转变4.马氏体表面浮凸31•马氏体转变4.马氏体表面浮凸71•马氏体转变5.马氏组织形态(板条状)32•马氏体转变5.马氏组织形态(板条状)72•马氏体