钢的热处理原理课件

钢的热处理原理§1热处理概述

定义：

目的及重要性：改善材料的组织结构提高性能提高工件使用寿命减低成本

分类：

热处理

t(h)加热冷却热处理工艺曲线T(℃)保温

V加t

V冷大型铸钢件的热处理炉真空淬火炉T加普通热处理（四火：退火、正火、淬火、回火）表面热处理（表面淬火、化学热处理）§2钢在加热时的转变

相变的热滞现象奥氏体化的概念完全奥氏体化不完全奥氏体化

加热的目的及重要性APA1ETT1T2△T△T

奥氏体的形成（奥氏体化过程）共析钢的奥氏体化（P

A）奥氏体晶核的形成奥氏体晶粒的长大残余渗碳体的溶解奥氏体成分的均匀化钢在加热时的转变T加Cγ-αCγ-kdc

奥氏体的形成（奥氏体化过程）亚共析钢和过共析钢的奥氏体化影响奥氏体转变过程的因素加热温度和加热速度含碳量原始组织合金元素钢在加热时的转变亚共析钢过共析钢T2

T1△T1△T2

奥氏体晶粒的长大及控制奥氏体晶粒度的概念起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度影响奥氏体晶粒度的因素（控制奥氏体晶粒大小的措施）TA、VA、tA成分原始组织新工艺钢在加热时的转变C：两方面的影响Me：除Mn、P，均阻碍A长大Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu强弱

基本概念：过冷奥氏体奥氏体的冷却转变过冷奥氏体转变曲线等温冷却曲线（TTT)连续转变曲线（CCT）目的及重要性转变类型§3钢在冷却时的转变按转变温度高温转变中温转变低温转变按转变产物珠光体转变贝氏体转变马氏体转变按冷却方式等温转变连续转变F＋AA＋Fe3CⅡ

过冷奥氏体等温转变（共析钢）

珠光体转变（高温转变）温度范围：

A1～550（Ar1～550℃）转变特征：扩散型转变转变过程：转变产物：P（片层状F和Fe3C的机械混合物）钢在冷却时的转变富碳区贫碳区A→B组织名称形成温度（℃）片层间距（μm）片层形态可见倍数（×）HBS性能珠光体P（粗P）A1～650＞0.4较厚、平直、连续500170～250强硬塑韧索氏体S

650～6000.4～0.2～800～1000250～300综合性能屈氏体（托氏体）T600～550﹤0.2极薄、断续、弯曲2000～5000300～450强硬塑韧珠光体转变S

8000×T

8000×P

3800×

过冷奥氏体等温转变（共析钢）

贝氏体转变（中温转变）温度范围：

550～230℃（Ms）转变特征：半扩散型转变转变过程：分步进行首先：A

F然后：C从F中析出

550～350℃B上

350～230℃B下转变产物：B

（F和碳化物的机械混合物）钢在冷却时的转变A→B切变fcc

bccε贝氏体转变组织名称形成温度（℃）显微组织特征硬度（HRC）性能上贝氏体350~550铁素体呈平行扁平状，细小渗碳体条断续分布在铁素体之间，在光学显微镜下呈暗灰色羽毛状特征。40~45综合性能差（强、塑、韧）下贝氏体230~350铁素体呈针叶状，细小碳化物呈点状分布在铁素体中，在光学显微镜下呈黑色针叶状特征。45~55韧性好、综合性能好上贝氏体下贝氏体上贝氏体500×下贝氏体500×钢在冷却时的转变

过冷奥氏体等温转变（共析钢）马氏体转变（低温转变）温度范围：

230～-50℃（Ms～Mf）转变特征：非扩散型转变转变过程：

A

M转变产物：M马氏体是碳溶于α-Fe中所形成的过饱和间隙固溶体钢在冷却时的转变A→B快速共格切变

50m/s

bcc0.77%C

fcc0.77%CM的形貌板条状M片状M（针叶状）钢在冷却时的转变M形态与含碳量的关系混合MM的形貌Wc（%）＜0.30.3～1.0＞1.0M形态板条状混合M片状材料：40Cr（800X）

工艺情况：淬火、回火

浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀

组织说明：板条马氏体及针状马氏体，为典型中碳马氏体[×500

正常淬火组织：隐晶马氏体高速钢隐晶M产生体积膨胀（浮凸现象）产生组织应力在Ms～Mf之间进行不能进行到底产生残余奥氏体（Ar、AR、A′）钢在冷却时的转变M的组织特征bccMM转变终止温度M转变开始温度硬度：与wc（%）有关板条状M：强度高、有一定的塑性和韧性片状M硬而脆钢在冷却时的转变M的性能

过冷奥氏体等温转变曲线

TTT曲线的建立（以金相硬度法为例）制成金相试样并奥氏体化分组快冷至A1以下不同温度保温每隔一定时间取出一试样水淬观察显微组织（辅以硬度测定）确定相变点连接具有相同意义的点钢在冷却时的转变共析钢C曲线简介点、线、面分析关于孕育期（τ）

过冷奥氏体等温转变曲线影响TTT曲线（C曲线）的因素含碳量的影响合金元素的影响加热条件的影响钢在冷却时的转变用过冷奥氏体等温转变曲线分析钢的连续转变过程

钢在冷却时的转变v=v1：炉冷，a1

—开始点，b1

—终了点，转变在一温度区间内（△T1）进行，转变产物—Pv=v2：空冷，a2

—开始点，b2

—终了点，

转变温度降低，温度区间变大，转变产物—Sv=v3：油冷，a3—开始点，a3′—无意义，转变分段进行，转变产物—T+M+

A′v=v4：水冷，A在Ms以前不分解，转变产物—

M+

A′△T1v1v2v