《金属学与热处理》教学课件：第七章 钢的热处理原理

1、第七章 钢的热处理原理,7.1 概述 热处理的作用 热处理:在一定温度下,保温一定时间, 然后以一定速度冷却下来的工艺. 作用: 改变钢的内部组织性能.,二.热处理与相图,能进行热处理的合金的条件: 具有固态相变.,几条重要的曲线 热处理中重要的因素: 温度, 时间, 速度.,三.固态相变的特点,(一) 相变阻力大,(二) 新相和母相间有一定的晶体学位向关系. 惯习面 惯习方向 惯习现象 (三) 母相缺陷对相变起促进作用 (四)容易出现过度相,上述的原因: 固态转变一方面力求使自由能尽可能降低; 另一方面又力求沿着阻力最小, 做功最小的途径进行.,四. 固态相变的类型 扩散型相变 非扩散型相变

2、 半扩散型相变,7.2 钢在加热过程时的转变 奥氏体化:,共析钢奥氏体的形成过程 当温度高于AC1时, 珠光体转变为奥氏体:,(一)奥氏体的形核,(二)奥氏体的长大,(三)剩余渗碳体的溶解 (四)奥氏体成分均匀化,亚(过)共析钢的加热温度要超过AC3和ACM并保温足够的时间后, 才能获得单相奥氏体.,二. 影响奥氏体形成速度的因素,(一) 加热温度和保温时间 孕育期:,加热速度越快(V2), 孕育期越短,奥氏体开始转变 的温度和转变终了的温度越高.,(二) 原始组织的影响,(三) 化学成分的影响,1.碳,2. 合金元素,影响碳在奥氏体中的扩散速度. 改变钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度. 合金

3、元素的均匀化.,三.奥氏体晶粒大小及其影响因素,奥氏体对冷却后的钢的组织和性能影响很大.,(一)奥氏体晶粒度,表示方法: 单位面积内晶粒的数目或每个晶粒的平均面积(直径)描述.,三个概念: 起始晶粒度 本质晶粒度 实际晶粒度,(二) 影响奥氏体晶粒大小的因素,奥氏体晶粒长大, 晶界的迁移, 本质是原子在晶界的扩散.,1. 加热温度和保温时间,2.加热速度的影响,3.钢的化学成分的影响,4.钢的原始组织的影响 一般, 原始组织越细小, 碳化物弥散度越大, 则奥氏体晶粒越小.,7.3 钢在冷却时的转变,两种冷却方式: 连续冷却, 等温冷却.,过冷奥氏体: 临界温度以下, 不稳定的奥氏体. 过冷奥氏

4、体的分解: 是个点阵重构和碳的扩散过程.,不同冷速下的组织: 缓冷: 珠光体(P) 较快冷: 贝氏体(B) 快冷: 马氏体(M),过冷奥氏体的等温转变曲线 (共析钢) : TTT图,转变开始时间 转变终了时间,过冷奥氏体区 过冷奥氏体正在转变区 过冷奥氏体转变终了区,珠光体转变区(扩散型转变) 贝氏体转变区(半扩散型转变) 马氏体转变区(非扩散型转变),C-曲线特点及其原因,C-曲线鼻子处:过冷奥氏体最不稳定.转变速度最快. 过冷奥氏体转变速度与形核率和生长速度相关,而形核率和生长速度 受控制于过冷度.,过冷奥氏体的连续冷却转变曲线 (共析钢) : CCT图,虚线: TTT曲线 实线: CCT

5、曲线,钢种:共析钢,连续冷却转变过程=无数个温差很小的等温转变过程,Vc和Vc是不同产物的分界线. Vc: 上临界冷却速度或临界淬火速度. Vc: 下临界冷却速度.,CCT曲线: 过冷奥氏体转变开始线 过冷奥氏体转变终了线 过冷奥氏体转变终止线,有F析出区和 B转变区.,数字的意义:例如: 以V2速度冷却,有先共析滲碳体, 无B转变区.,CCT曲线的作用 获得真实的临界淬火速度. 是制定正确的冷却规范的依据. 估计淬火后钢件的组织和性能.,三. 影响过冷奥氏体等温转变的因素,过冷奥氏体越稳定, 孕育期越长,转变速度越慢, C-曲线右移.,(一)奥氏体成分的影响 含碳量 合金元素,(二)奥氏体状

6、态的影响 加热速度越快, 保温时间越短,奥氏体晶粒越小, 成分越不均匀, 未溶的 第二相越多, 则等温转变速度越快, C-曲线左移. (三)应力和塑性变形的影响,三种典型的转变,珠光体 (P) 转变: 马氏体 (M) 转变: 贝氏体 (B) 转变:,转变特点见下页,7.4 钢在回火时的转变,回火: 将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度, 保温并以适当的冷却方式冷到室温的热处理方法.,回火目的: 淬火钢的组织主要是马氏体和残余奥氏体, 它们在室温下为亚稳态, 因此必须通过回火, 减少或者 消除内应力, 防止开裂, 并获得稳定的组织和性能.,回火过程中组织的变化 马氏体中碳的偏聚. 马氏体分解. 残余奥氏体的分解. 碳化物的转变. 滲碳体的聚集长大和相的再结晶.,回火后的组织 回火马氏体 ( 低温) 回火屈氏体 (中温) 回火索氏体 (高温),三. 淬火钢在回火是性能的变化,总的趋势: 随回火温度提高, 钢的硬度下降, 塑性和韧性提高.,四. 回火脆性 高温脆性