汽车应用材料-课件

热处理的概念把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。图2-23热处理与成分、组织、性能间关系示意图图2-24热处理基本工艺曲线

汽车应用材料第二章1.钢在加热时的转变临界温度平衡时：A1、A3、Acm加热时：Ac1、Ac3、Accm

冷却时：Ar1、Ar3、Arcm汽车应用材料第二章奥氏体的形成

——Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。共析钢加热到Ac1

以上时，P→A共析钢A化过程——形核、长大、Fe3C完全溶解、C的均匀化。亚（过）析钢的A化——P→A后，先共析

F或Fe3CⅡ

溶解。汽车应用材料第二章影响A转变速度的因素加热温度和速度↑→转变快C%↑或Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快合金元素→A化速度↑(P,Mn)或↓(Al,Cr)A晶粒度加热温度，保温时间↑

→晶粒尺寸↑合金碳化物↑，C%↓→晶粒尺寸↓汽车应用材料第二章影响晶粒大小的因素加热温度、保温时间、化学成分

细晶化控制：

a、采用Al作最终脫氧，加入Ti、V、Nbb、加热速度、保温时间控制。汽车应用材料第二章2钢在冷却时的转变1．过冷A的等温转变2．过冷A的连续冷却转变汽车应用材料第二章过冷A的等温转变过冷A:

T<A1时，A不稳定。A等温转变曲线

(TTT或C曲线)共析钢的C曲线高温转变，A1~550℃过冷A→P型组织中温转变，550℃~MS

过冷A→贝氏体(B)低温转变，MS~Mf过冷A→马氏体(M)汽车应用材料第二章P型组织——F+层片状Fe3C珠光体P

索氏体S

屈氏体T层片间距：P>S>T珠光体P，3800×索氏体S8000×屈氏体T8000×汽车应用材料第二章中温转变（550℃~MS）

——C原子扩散，Fe原子不扩散过冷A→贝氏体B（碳化物+含过饱和C的F）上B，550~350℃产物——羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。上B强度和韧性差光学显微照片1300×电子显微照片5000×45钢，上B+下B，×400

汽车应用材料第二章下B，350℃~MS产物下B韧性高，综合机械性能好。

F针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒电子显微照片12000×T8钢，下B，黑色针状光学显微照片×400汽车应用材料第二章亚（过）共析钢过冷A的等温转变与共析钢相比，C曲线左移，

多一条过冷AF（Fe3CⅡ）的转变开始线，且Ms、Mf线上（下）移。汽车应用材料第二章2.过冷A的连续冷却转变连续冷却转变(CCT)曲线Ps——A→P开始线Pf——A→P终止线KK'——P型转变终止线Vk——上临界冷却速度Vk'——下临界冷却速度

MS——A→M开始温度

Mf

——A→M终止温度汽车应用材料第二章连续冷却转变产物CCT和TTT曲线的比较:CCT位于TTT曲线右下方CCT中没有A→B转变炉冷→

P(V

≈０)空冷→

S(V

≤Vk')油冷→

T+M+A'(Vk'

～Vk)水冷→

M+A'(V≥Vk)汽车应用材料第二章马氏体（M）转变特点

1)无扩散 Fe和C原子都不进行扩散，

M是体心正方的C过饱和的F，

固溶强化显著。

2)瞬时性

M的形成速度很快，

温度↓则转变量↑

3)不彻底

M转变总要残留少量A，

A中的C%↑则MS、Mf↓

，残余A含量↑

4)M形成时体积↑，

造成很大内应力。汽车应用材料第二章M的形态C%<0.25%时，为板条M（低碳M）。

板条M,平行的细板条束组成针状M（凸透镜状）C%>1.0%时，为针状M。C%=0.25~1.0%时，为混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-60℃汽车应用材料第二章M的性能C%↑→M硬度↑针状M

硬度高，塑韧性差。板条M

强度高，塑韧性较好。汽车应用材料第二章(二)钢的普通热处理1．退火2．正火3．淬火4．回火汽车应用材料第二章

1、退火目的：1）降低硬度以利于切削加工；

2）提高塑性以利于塑性加工成型；

3）细化晶粒以提高力学性能；

4）消除应力以防工件变形或开裂。退火一般作为改善工艺性能的预备热处理。

加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织P（+F或Fe3CII）汽车应用材料第二章1．退火完全退火（亚共析钢）

加热温度

Ac3

+

20～30℃

缓冷→F

+P

目的：

细化晶粒，均匀化组织

降低硬度→切削性↑

等温退火：

等温转变→F

+P，再缓冷球化退火（过共析钢）

在Ac１+

20～30℃等温，使Fe3CⅡ球化，再缓冷→球状P（F

+球状Cm）目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑扩散退火

加热至略低于固相线

目的：使成分、组织均匀

再结晶退火：

加热温度

TR

+

30～50℃目的：消除加工硬化去应力退火

加热温度＜

Ac1，

一般为

500～650℃目的：消除冷热加工后的内应力

汽车应用材料第二章汽车应用材料第二章２．正火加热温度

Ac3(Accm)

+30～50℃，空冷→S（+F或Fe3CII）常作最终热处理。汽车应用材料第二章应用：1)钢的最终热处理细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中P(S)%→强度、韧性、硬度↑2)预先热处理——淬火、球化退火前改善组织。3)增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。汽车应用材料第二章正火汽车应用材料第二章

一.

钢的热处理二.

钢的合金化

三.表面技术第二节

金属材料的组织和性能控制

汽车应用材料第二章(一)

热处理的概念与原理

1.

钢在加热时的转变

2.

钢在冷却时的转变(二)

钢的普通热处理

一.钢的热处理汽车应用材料第二章3．淬火（蘸火）加热到Ac3、Ac1以上，保温，快速冷却→M。淬火温度1)亚共析钢Ac3+30～50℃2)过共析钢Ac1+30～50℃，→M+Fe3CII+A'，硬度大。A中C%↓→M脆性↓，残余A%↓淬火温度低→M细小，淬火应力小。目的：获得马氏体组织，使钢具有高硬度和高耐磨性。淬火是强化钢材的重要方法。汽车应用材料第二章冷却介质

冷却速度：盐水＞水＞盐浴＞油淬火方法单介质淬火：水、油冷双介质淬火：水冷+油冷分级淬火：＞Ms盐浴中均温＋空冷等温淬火（在盐、碱浴中）→下B汽车应用材料第二章淬火汽车应用材料第二章钢的淬透性

淬火时得到M的能力，取决于临界冷却速度VK。淬透性的应用按负载，选择不同淬透性的材料。淬硬性：淬火后获得的最高度，C%↑→淬硬性↑影响淬透性的因素除Co外，合金使VK↓,淬透性↑(a)完全淬透(b)淬透较大厚度(c)淬透较小厚度

淬透性不同的钢调质后机械性能的比较汽车应用材料第二章汽车应用材料第二章

回火工艺是将淬火后的钢加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后出炉空冷到室温的一种热处理工艺。回火是淬火的后续工序.

目的:是为了减少或消除淬火应力，防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸及获得必需的力学性能。

4．回火汽车应用材料第二章低温回火（150～250℃）→回火M(过饱和F+薄片状Fe2.4C)+A'淬火应力↓，韧性↑，保持淬火后的高硬度。用于高C工具钢等。中温回火（350～500℃）→回火T(F+细粒状Cm)

弹性极限和屈服强度↑，韧性和硬度中等。用于弹簧等。高温回火（500～650℃）→回火S(等轴状F+粒状Cm)

综合机械性能最好,即强度、塑性和韧性都较好。用于重要零件。调质处理——淬火+高温回火（1）常见回火工艺汽车应用材料第二章汽车应用材料第二章（2）回火脆性钢在回火时会产生回火脆性现象。淬火钢在250～350℃和450～600℃两个温度范围内回火时，其冲击韧度明显下降。汽车应用材料第二章汽车应用材料第二章前者称为低温回火脆性或第一类回火脆性，是由于马氏体中析出薄片状的ε碳化物引起的，属于不可逆脆性；后者为高温回火脆性或第二类回火脆性，多见于合金钢，主要是由于某些杂质元素及合金元素在晶界上严重偏聚引起的，为可逆脆性，可以通过重新加热或在钢中将加入适量的W、Mo来有效的防止这种脆性。汽车应用材料第二章回火产物的组织形态比较

回火M×400

回火T×7500回火S×7500M低倍

T×1000

S×1000

汽车应用材料第二章二、金属材料的表面技术

(一)钢的表面热处理（表面淬火）

（二）热喷涂技术（三）电刷镀（四）气相沉积技术汽车应用材料第二章(一)钢的表面热处理（表面淬火）

不改变心部组织，利用快速加热将表层A化后进行淬火。目的：提高表面硬度，保持心部良好的塑韧性。1.感应加热表面淬火交变磁场→感应表面电流→表面加热特点1)加热速度快，晶粒度小，硬度↑，脆性↓2)表层残余压应力→提高疲劳强度3)不易氧化、脱碳、变形小。4)加热温度和淬硬层厚度容易控制。汽车应用材料第二章汽车应用材料第二章感应加热表面淬火汽车应用材料第二章感应加热表面淬火2感应加热表面淬火3汽车应用材料第二章2.火焰加热表面淬火

（乙炔－氧等火焰）特点:设备简单，但生产率低。应用：大型工件原理：汽车应用材料第二章汽车应用材料第二章2.钢的化学热处理

将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分、组织和性能。分类——渗C、N化、CN共渗、渗硼、渗铬、渗Al等。汽车应用材料第二章1.钢的渗C——气体、固体渗C

低C钢在高C介质中加热到900～950℃、保温→高碳表层（约1.0%）目的：表面硬度，耐磨性↑，心部保持一定的强度和塑韧性。汽车应用材料第二章渗C汽车应用材料第二章渗碳后的的热处理

淬火直接淬火——晶粒粗大，残