工程材料第六章40学时

第六章钢的热处理

Heattreatmentofsteel§6-1概述§6-2钢在加热时的转变§6-3钢在冷却时的转变§6-4钢的退火与正火§6-5钢的淬火§6-6钢的回火§6-8钢的表面淬火§6-9钢的化学热处理结束放映下一页上一页

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材料要保证高强、高塑性，达到此目的主要有以下两种方法：合金化热处理一、热处理1.定义：金属在固态下，通过一定的加热，保温和冷却改变其组织和性能的一种操作过程（工艺）。＊细化晶粒2.目的：预先热处理目的消除内应力调整硬度，便于切削加工。

最终热处理目的——改善材料性能，满足设计要求的性能指标。

§6-1概述结束放映下一页上一页

本章首页教程首页只有在加热、冷却过程中，发生相变的那些金属材料才能通过热处理改善它的性能。3.工艺曲线：结束放映下一页上一页

本章首页教程首页保温临界点加热冷却温度热处理工艺曲线示意图时间二、热处理的分类

普通热处理——退火、正火、淬火、回火。

表面淬火感应加热表面淬火表面热处理火焰加热表面淬火

化学热处理——渗C、N、B、结束放映下一页上一页

本章首页教程首页以共析钢的奥氏体化为例：

P(F+Fe3C)---->Abcc,复杂斜方

fcc-----晶格改组

0.02186.690.77-----Fe，C原子的扩散过程⒈转变温度—根据Fe-C相图确定一般来说，加热得到A是热处理的先决条件。

§6-2钢在加热时的转变一.加热时A的形成例：T12钢制成丝锥结束放映下一页上一页

本章首页教程首页⒉奥氏体的形成FFe3CA残余Fe3CAAAA形核A长大残余Fe3C溶解A均匀化结束放映下一页上一页

本章首页教程首页亚（过）共析钢的奥氏体化：亚（过）:P→A后，它们的组织中还有多余的先共析铁素体和先共析二次渗碳体还要溶解。所以奥氏体化的温度升高，分别为Ac3和Accm以上。结束放映下一页上一页

本章首页教程首页T2温度P→A的转变过程动力学曲线P→A终了线V1V2P→A开始线τ2τ1时间τ2τ1二、影响A形成（转变速度）的因素：1．加热温度:T加↑→A化所需时间↓2．加热速度:

V加↑→A化所需时间↓

3．原始组织:越细→奥氏体形核、长大快。4．含碳量:

C%↑→形成A的速度快T加↑、V加↑、越细、C%↑→A形成速度↑T2V2结束放映下一页上一页

本章首页教程首页T1A区P区三.奥氏体晶粒度1、起始晶粒度2、实际晶粒度3、本质晶粒度

硅铁、锰铁—本质粗晶粒钢脱氧

Al—

本质细晶粒钢（重要件）

本质上不容易长大。

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本章首页教程首页.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。.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。

钢的本质晶粒度示意图结束放映下一页上一页

本章首页教程首页§6-3钢在冷却时的转变热处理主要有两个环节：加热、冷却。＊例：T8钢？

→

C曲线可解答。

炉冷---HBS170～220

加热到780℃

空冷---25～35HRC；

油中冷---45～55HRC；

水中急冷---55～65HRC；.

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本章首页教程首页一.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

金相法、硬度法…﹡结束放映下一页上一页

本章首页教程首页二)共析碳钢TTT曲线的分析时间(s)3001021031041010800100500600700温度(℃)0350-50230稳定的奥氏体区过冷奥氏体区

过A+产物区产物区BMMsMfpST

PA1B上B下结束放映下一页上一页

本章首页教程首页600～550℃:极细片状P--屈氏体(T);

片间距为＜0.2μm(＞1000×用电镜);

35～40HRC。三)转变产物的组织与性能1.珠光体型(P)转变(A1～550℃):A1～650℃:粗片状P—珠光体

;

片间距为0.6～0.7μm(500×能分辨清)＜25HRC;650～600℃:细片状P--索氏体(S);

片间距为0.2～0.4μm(1000×);

25～36HRC片层状组织-T转↓，片越细，强、硬↑，塑、韧性越好.P类型组织的性能特点:结束放映下一页上一页

本章首页教程首页珠光体形貌像

光镜下形貌电镜下形貌结束放映下一页上一页

本章首页教程首页索氏体形貌像光镜形貌电镜形貌

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本章首页教程首页屈氏体形貌像

电镜形貌光镜形貌结束放映下一页上一页

本章首页教程首页2.贝氏体型(B)转变(550～230℃):550～350℃:

B上350～Ms（230℃）:

B下B下:针状--较高强、硬，良好塑、韧性；50～60HRC。B上:羽毛状--强度低，塑、韧性差；40～45HRC。结束放映下一页上一页

本章首页教程首页过饱和碳α-Fe条状Fe3C细条状羽毛状过饱和碳

α-Fe针叶状Fe3C细片状针叶状贝氏体型组织示意图结束放映下一页上一页

本章首页教程首页上贝氏体组织金相图下贝氏体组织金相图结束放映下一页上一页

本章首页教程首页3.马氏体型(M)转变:

Ms--Mf(230～-50℃):1)定义:马氏体是一种碳在α–Fe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：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—有A′。（＜0.4%C钢中基本没有A′）结束放映下一页上一页

本章首页教程首页3)马氏体的晶体结构:

由于碳的过饱和,M晶体结构为体心正方晶格。4)马氏体的组织形态:取决于马氏体中的碳浓度。

板条状---低碳马氏体(＜0.2%C)、位错;30～50HRC、δ=9～17%，高的强韧性。

片状---高碳马氏体(＞1%C);66HRC左右、δ≈1%，硬而脆。结束放映下一页上一页

本章首页教程首页5)马氏体的性能:

主要取决于马氏体中的碳浓度。结束放映下一页上一页

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低碳、板条状马氏体组织金相图结束放映下一页上一页

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教程首页片状---高碳马氏体组织金相图A的：C%(亚↑、过↓)；合金元素↑(除Co、Al)；Ｔ加↑、τ保↑,C曲线向右移。

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本章首页教程首页四)影响TTT曲线形状与位置的因素稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf三)在连续冷却过程中TTT曲线的应用V1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:炉冷;PV2=20℃/s: