机械工程材料5-1

§5-0前言成分相组织平衡结晶相图力学性能材料冷热加工工艺第五章钢的热处理温度FeFe3CGSE§5-0前言三种临界温度实际冷却时转变温度：Ar1、Ar3、ArcmAr3Ar1Arcm平衡转变温度：A1、A3、AcmA3A1Acm实际加热时转变温度：Ac1、Ac3、Accm

Ac3AccmAc1§5-0前言热处理表面热处理表面淬火感应加热表面淬火火焰加热表面淬火激光加热表面淬火普通热处理

退火淬火正火回火化学热处理渗碳渗氮碳氮共渗渗金属§5-0前言热处理——把固态金属材料加热到预定温度，保温一段时间后，以一定的速度冷却，从而改变材料的组织结构和性能的热加工工艺。加热保温冷却时间/h温度/℃临界温度钢的热处理工艺曲线§5-1钢在加热时的转变

P（α＋Fe3C）Wc%:0.026.690.77晶格：b.c.c复杂晶格f.c.c

As（）>Ac1Wc（％）spA1Ac1A（）（α

＋Fe3C）P0.77Fe一、共析钢的奥氏体（A）形成过程§5-1钢在加热时的转变A形核A晶核长大

剩余Fe3C溶解

A均匀化A形成包括四个阶段：

未溶Fe3C未溶Fe3C§5-1钢在加热时的转变包括两个过程：二、亚（过）共析钢奥氏体（A）形成（1）P（

＋Fe3C）

As

（

）（2）先共析相（Fe3C）§5-1钢在加热时的转变若亚共析钢加热到Ac1～Ac3之间（两相区），获得A＋F组织；过共析钢加热到Ac1～Accm之间（两相区），获得A＋Fe3C组织，此时称为不完全奥氏体化加热。将亚共析钢和过共析钢分别加热到Ac3或Accm以上完全转变为A（单相区），此时称为完全奥氏体化加热。§5-1钢在加热时的转变（一）奥氏体化条件的影响三、影响奥氏体形成的因素加热温度越高奥氏体形成速度加快，转变所需要的时间也越短AAAAAA

A

A

A

A

A

A

时间温度T1T2τ3τ2τ1τ4§5-1钢在加热时的转变（二）加热速度的影响加热速度越快dcbaTdTcTbTa奥氏体珠光体ⅡⅠA1时间温度Ac1v1v2cdab奥氏体形成速度加快，转变所需要的时间也越短§5-1钢在加热时的转变（三）钢的原始组织的影响

Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快片层状珠光体比粒状珠光体更易于形成AFe3C的形状和大小影响A的形成。2.合金元素：（四）化学成分的影响1.碳：亚共析钢随含碳量升高→奥氏体的形成速度

加快（2）影响碳在奥氏体中的扩散速度。除Co、Ni外，均减慢奥氏体形成速度（1）改变钢的临界点温度。如Ni、Mn降低§5-1钢在加热时的转变（一）奥氏体晶粒度概念四、奥氏体的晶粒度及其影响因素

式中n----放大100倍时，每平方英寸(6.45cm2)面积内观察到的平均晶粒数。N-----晶粒度级别§5-1钢在加热时的转变通常1—4级为粗晶粒，5－8级为细晶粒，8级以外的晶粒称为超细晶粒。标准晶粒度等级图§5-1钢在加热时的转变1.起始晶粒度

——刚完成P→A转变的A晶粒大小。

2.实际晶粒度

——在某一具体加热条件下得到的 奥氏体晶粒大小。3.本质晶粒度

——反映了奥氏体晶粒长大的倾向性。本质细晶粒钢：随加热温度升高晶粒不易长大。如用A1脱氧的钢

根据本质晶粒度的大小分为两种钢：本质粗晶粒钢：随加热温度升高晶粒容易长大。如用Si或Mn脱氧的钢

§5-1钢在加热时的转变温度晶粒尺寸Ac112本质细晶粒钢本质粗晶粒钢钢的本质晶粒度示意图930℃§5-1钢在加热时的转变1.

加热温度与保温时间加热温度↑或保温时间↑

→A实际晶粒就越大（二）

影响奥氏体晶粒度的因素时间晶粒面积/μm2加热温度和保温时间对奥氏体晶粒大小的影响§5-1钢在加热时的转变3.钢的含碳量含碳量

↑，亚共析钢易长大，过共析钢不易长大（有未溶Fe3C），共析钢最易长大。2.加热速度在保证奥氏体成分均匀化的前提下，快速加热、短时保温能够获得细小的奥氏体晶粒。如感应加热淬火

4.第二相高熔点的弥散碳化物和氮化物，能阻碍晶粒长大。§5-1钢在加热时的转变5.原始组织原始组织愈细，碳化物弥散度越大，晶粒越细小，奥氏体形核率高，则A起始晶粒就越细小。§5-2奥氏体在冷却时的转变§5-2奥氏体在冷却时的转变一、奥氏体在不同冷却方式下的转变过冷奥氏体：在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体。

A1缓慢等温等速变速时间/s温度/℃

研究过冷奥氏体的冷却转变行为两个工具过冷奥氏体等温转变曲线（TTT）过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT）§5-2奥氏体在冷却时的转变§5-2奥氏体在冷却时的转变二、过冷奥氏体等温转变图（等温转变C曲线）Φ10×1.5mm观察组织（一）TTT图的测定采用金相法测定。奥氏体（A)温度/℃盐浴中等温不同时间A→?(数量)水中冷却到室温A→M§5-2奥氏体在冷却时的转变时间/s温度/℃等温时间时间/s温度/℃开始结束§6-2奥氏体在冷却时的转变§6-2奥氏体在冷却时的转变（二）TTT图形分析A1～550℃;高温转变区扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区半扩散型转变;

贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区无