工程材料 第4章 鋼的熱處理-part1

第四章鋼的熱處理改善鋼的性能，主要有兩條途徑：一、合金化二、熱處理

4.1概述1、熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝.為簡(jiǎn)明表示熱處理的基本工藝過(guò)程，通常用溫度—時(shí)間坐標(biāo)繪出熱處理工藝曲線。在機(jī)床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過(guò)熱處理。在汽車(chē)、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(dá)70-80%。熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用.

模具、滾動(dòng)軸承100%需經(jīng)過(guò)熱處理?？傊?，重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。

2、熱處理特點(diǎn):熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是只通過(guò)改變工件的組織來(lái)改變性能，而不改變其形狀。鑄造軋制3、熱處理適用范圍:只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能用熱處理強(qiáng)化。

4、熱處理分類(lèi)

熱處理原理：描述熱處理時(shí)鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱處理原理。熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)間、介質(zhì)等參數(shù)稱熱處理工藝。(a)940淬火+220回火（板條M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板條M+條狀F+A’少）(e)940淬火+780淬火+220回火（板條M回+條狀F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板條M回+塊狀F）

20CrMnTi鋼不同熱處理工藝的顯微組織根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，將熱處理工藝分類(lèi)如下：其他熱處理普通熱處理表面熱處理熱處理退火正火淬火回火真空熱處理形變熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理表面淬火—感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等化學(xué)熱處理—滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等5、預(yù)備熱處理與最終熱處理預(yù)備熱處理—為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。最終熱處理—賦予工件所要求的使用性能的熱處理.預(yù)備熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線時(shí)間溫度/℃鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示;冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊(cè)中的數(shù)據(jù)是以30-50℃/h的速度加熱或冷卻時(shí)測(cè)得的.6、臨界溫度與實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用A1、A3、Acm表示.實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在著過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，因此將5.2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點(diǎn)以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。鋼坯加熱一、奧氏體的形成過(guò)程奧氏體化也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，分為四步?，F(xiàn)以共析鋼為例說(shuō)明：第一步奧氏體晶核形成：首先在與Fe3C相界形核。第二步奧氏體晶核長(zhǎng)大：晶核通過(guò)碳原子的擴(kuò)散向

和Fe3C方向長(zhǎng)大。第三步殘余Fe3C溶解:鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。第四步奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。溫度，℃共析鋼奧氏體化曲線（875℃退火）共析鋼奧氏體化過(guò)程亞共析鋼和過(guò)共析鋼的奧氏體化過(guò)程與共析鋼基本相同。但由于先共析

或二次Fe3C的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上.二、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響因素1、奧氏體晶粒長(zhǎng)大奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度稱起始晶粒度,此時(shí)晶粒細(xì)小均勻。隨加熱溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，奧氏體晶粒將進(jìn)一步長(zhǎng)大，這也是一個(gè)自發(fā)的過(guò)程。奧氏體晶粒長(zhǎng)大過(guò)程與再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大過(guò)程相同。溫來(lái)判斷。

晶粒度為1-4級(jí)的是本質(zhì)粗晶粒鋼,5-8級(jí)的是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。前者晶粒長(zhǎng)大傾向大，后者晶粒長(zhǎng)大傾向小。在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱實(shí)際晶粒度。加熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向稱本質(zhì)晶粒度。通常將鋼加熱到93010℃奧氏體化后，設(shè)法把奧氏體晶粒保留到室標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級(jí)2、影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素⑴加熱溫度和保溫時(shí)間:加熱溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng),晶粒粗大⑵加熱速度:加熱速度越快,過(guò)熱度越大,形核率越高,晶粒越細(xì).⑶合金元素：阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素:Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。析出顆粒對(duì)黃銅晶界的釘扎Nb/%奧氏體晶粒尺寸/μmNb、Ti對(duì)奧氏體晶粒的影響促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素：Mn、P、C、N。⑷原始組織:平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細(xì)晶粒。奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)而均勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問(wèn)題之一。箱式可控氣氛多用爐真空熱處理爐5.3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變冷卻是熱處理更重要的工序。一、過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變過(guò)程處于臨界點(diǎn)A1以下的奧氏體稱過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過(guò)冷度不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類(lèi)型轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)以共析鋼為例說(shuō)明：二、過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。兩種冷卻方式示意圖1——等溫冷卻2——連續(xù)冷卻過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)A1以下在各不同溫度下的保溫過(guò)程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線.又稱C曲線、S曲線或TTT曲線。㈠過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖(Time-Temperature-Transformationdiagram)1、C曲線的建立以共析鋼為例：⑴取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化.⑵將試樣分組淬入低于A1點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中,隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。⑶測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。⑷將各溫度下轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度—時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開(kāi)始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。A1-Ms間及轉(zhuǎn)變開(kāi)始線以左的區(qū)域?yàn)檫^(guò)冷奧氏體區(qū)。轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。時(shí)間溫度A1MSMfA過(guò)冷PBMA→MA→BA→P轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體5506502s10s5s2s5s10s30s40s2、C曲線的分析⑴轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期。孕育期越小，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性越小.孕育期最小處稱C曲線的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550℃。在鼻尖以上,溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小.在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。⑵

C曲線明確表示了過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。3、影響C曲線的因素⑴成分的影響①含碳量的影響：共析鋼的過(guò)冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。Ms與Mf點(diǎn)隨含碳量增加而下降。

與共析鋼相比，亞共析鋼和過(guò)共析鋼C曲線的上部各多一條先共析相的析出線。Cr對(duì)C曲線的影響②合金元素的影響除Co外,凡溶入奧氏體的合金元素都使C曲線右移。除Co和Al外,所有合金元素都使Ms與Mf點(diǎn)下降。推桿式電阻爐⑵奧氏體化條件的影響奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。使用C曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響.㈠珠光體轉(zhuǎn)變1、珠光體的組織形態(tài)及性能過(guò)冷奧氏體在A1到560℃間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類(lèi)型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合珠光體索氏體托氏體物，根據(jù)片層厚薄不同,又細(xì)分為珠光體、索氏體和托氏體.⑴珠光體：形成溫度為A1-650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號(hào)P表示.光鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心菜⑵索氏體形成溫度為650-600℃,片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號(hào)S表示。電鏡形貌光鏡形貌⑶托氏體（也稱：屈氏體）形成溫度為600-560℃，片層極薄，電鏡下可辨，用符號(hào)T表示。電鏡形貌光鏡形貌珠光體、索氏體、托氏體三種組織無(wú)本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對(duì)的。片間距bHRC片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。2、珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長(zhǎng)大過(guò)程中，其兩側(cè)奧珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并長(zhǎng)大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程珠光體轉(zhuǎn)變過(guò)程觀察㈡貝氏體轉(zhuǎn)變1、貝氏體的組織形態(tài)及性能過(guò)冷奧氏體在560℃-230℃(Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類(lèi)型組織，貝氏體用符號(hào)B表示。根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下).上貝氏體下貝氏體⑴上貝氏體形成溫度為550-350℃。在光鏡下呈羽毛狀.在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自?shī)W氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的鐵素體條之間。光鏡下電鏡下⑵下貝氏體形成溫度為350℃-Ms。在光鏡下呈竹葉狀。光鏡下電鏡下在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈55-60o角。上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無(wú)實(shí)用價(jià)值。下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體2、貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。*發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí),首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為過(guò)飽和鐵素體。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350℃)時(shí)，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，隨鐵素體條伸長(zhǎng)和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成B上

。上貝氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散，晶格類(lèi)型改變是通過(guò)切變實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350-230℃)時(shí)，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長(zhǎng)成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。

下貝氏體轉(zhuǎn)變㈢馬氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過(guò)冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類(lèi)型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體稱馬氏體，用M表示。馬氏體組織馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c）軸比c/a稱馬氏體的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸變?cè)絿?yán)重。當(dāng)＜0.25%C時(shí)，c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格.2、馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類(lèi)。⑴板條馬氏體立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。光鏡下電鏡下每束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行排列，一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯(cuò)，=1012/cm2,又稱位錯(cuò)馬氏體。SEMTEM⑵針狀馬氏體立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下光鏡下⑶馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量C%小于0.2%時(shí)，組織幾乎全部是板條馬氏體。C%大于1.0%C時(shí)幾乎全部是針狀馬氏體.C%在0.2~1.0%之間為板條與針狀的混合組織。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1..2%C馬氏體轉(zhuǎn)變觀察3、馬氏體的性能高硬度是馬氏體性能的主要特點(diǎn)。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。合金元素對(duì)馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過(guò)飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.針狀馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程。其主要特點(diǎn)是：⑴無(wú)擴(kuò)散性鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。⑵共格切變性由于無(wú)擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化，引起相鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。

馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸⑶降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始的溫度稱上馬氏體點(diǎn)，用Ms表示.馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn)，用Mf表示.只要溫度達(dá)到Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在Ms以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。MfMsM(50%)M(90%)⑷高速長(zhǎng)大馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大。當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋。⑸轉(zhuǎn)變不完全’即使冷卻到Mf點(diǎn)，也不可能獲得100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來(lái)，稱殘余奧氏體，用A’

或’表示。Ms、Mf與冷速無(wú)關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。馬氏體轉(zhuǎn)變后，A’量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達(dá)0.5%后，A’量才顯著。含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響含碳量對(duì)殘余奧氏體量的影響過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）

轉(zhuǎn)變類(lèi)型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物形成溫度，℃轉(zhuǎn)變機(jī)制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1-650擴(kuò)散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650-600細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600-550極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550-350半擴(kuò)散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過(guò)飽和F條之間40-50等溫處理B下350-MS竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布于過(guò)飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS-Mf無(wú)擴(kuò)散型針狀60-65淬火M*板條MS-Mf板條狀50淬火㈡過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformationdiagram)曲線，是通過(guò)測(cè)定不同冷速下過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼CCT曲線過(guò)共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線1、共析鋼的CCT曲線共析鋼的CCT曲線沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。Vk’Vk共析鋼的CCT曲線圖中的Vk

為CCT曲線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度.Vk’

為C曲線的臨界冷卻速度.

Vk’1.5Vk

。Vk’Vk時(shí)間/s溫度/℃共析鋼的CCT圖共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線完全退火正火等溫轉(zhuǎn)變曲線油淬水淬M+A’M+T+A’SP200100CCT曲線位于TTT曲線右下方。CCT曲線獲得困難，TTT曲線容易測(cè)得?？捎肨TT曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在C曲線上，依其與C曲線交點(diǎn)的位置來(lái)說(shuō)明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物.用TTT曲線定性說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變爐冷空冷油冷水冷PST+M+A’M+A’P均勻A細(xì)AP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’M+A’淬火(水冷)A1MSMf時(shí)間650℃600℃550℃45鋼850℃油冷組織M+T2、過(guò)共析鋼CCT曲線也無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū),但比共析鋼CCT曲線多一條A→Fe3C轉(zhuǎn)變開(kāi)始線。由于Fe3C的析出,奧氏體中含碳量下降,因而Ms線右端升高.3、亞共析鋼CCT曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多A→F開(kāi)始線,F析出使A含碳量升高,因而Ms線右端下降.過(guò)共析鋼CCT曲線亞共析鋼CCT曲線5.4鋼的退火與正火

機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）→預(yù)備熱處理→機(jī)加工→最終熱處理。退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)才作為最終熱處理。

一、退火將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻(爐冷)的熱處理工藝叫做退火。1、退火目的⑴調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HBS。⑵消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。⑶細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。真空退火爐2、退火工藝退火的種類(lèi)很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。⑴完全退火將工件加熱到Ac3+30-50℃保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼。⑵等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+30-50℃,共析、過(guò)共析鋼加熱到Ac1+30-50℃，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間，更適合于孕育期長(zhǎng)的合金鋼.高速鋼等溫退火與普通退火的比較⑶球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。它是將工件加熱到Ac1+30-50℃保溫后緩冷，或者加熱后冷卻到略低于Ar1的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過(guò)共析鋼。球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體,用P球表示。球狀珠光體對(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過(guò)共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀.擴(kuò)散退火它是將工件加熱到Ac3+200℃，長(zhǎng)時(shí)間保溫后，緩慢冷卻。充分?jǐn)U散，消除偏析，減少組織和成分不均勻現(xiàn)象。缺點(diǎn)：晶粒粗大，過(guò)燒。二、正火正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30-50℃，共析鋼加熱到Ac1+30-50℃，過(guò)共析鋼加熱到Accm+30-50℃保溫后空冷的工藝。正火比退火冷卻速度大。1、正火后的組織：

●<0.6%C時(shí)，組織為F+S；●0.6%C時(shí)，組織為S

。正火溫度正火2、正火的目的⑴對(duì)于低、中碳鋼(≤0.6C%)，目的與退火的相同。⑵

對(duì)于過(guò)共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。⑶

普通件最終熱處理。要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火.熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度5.5鋼的淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝.淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能.真空淬火爐一、淬火溫度1、碳鋼⑴亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30-50℃。預(yù)備熱處理組織為退火或正火組織。亞共析鋼淬火組織：0.5%C時(shí)為M0.5%C時(shí)為M+A’。65MnV鋼(0.65%C)淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織在Ac1-Ac3之間的加熱淬火稱亞溫淬火。35鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織亞溫淬火組織為F+M，強(qiáng)硬度低，但塑韌性好.⑵共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50℃；淬火組織為M+A’。⑶過(guò)共析鋼淬火溫度:Ac1+30-50℃.溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A’量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開(kāi)裂傾向增加。淬火組織:M+Fe3C顆粒+A’。(預(yù)備組織為P球)T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織亞共析鋼必須加熱到Ac3以上進(jìn)行完全淬火。這是因?yàn)閬喒参鲣撊绻贏c1-Ac3之間加熱，必然淬火時(shí)有一部分鐵素體保留在淬火組織中，粗大且較軟的鐵素體塊分布在強(qiáng)硬的馬氏體基體上，嚴(yán)重降低了鋼的強(qiáng)度和韌性；過(guò)共析鋼都必須在Ac1-Accm之間加熱，進(jìn)行不完全淬火，使淬火組織中保留一定數(shù)量的細(xì)小彌散的碳化物顆粒，以提高耐磨性。加熱溫度高于Accm時(shí)，淬火會(huì)得到粗大馬氏體和過(guò)量殘余奧氏體，這反而降低硬度和耐磨性，增大脆性和淬火應(yīng)力，使工件變形甚至開(kāi)裂。亞共析碳鋼：T=Ac3+（30-50）℃共析、過(guò)共析碳鋼：T=Ac1+（30-50）℃2、合金鋼由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。⑴亞共析鋼淬火溫度為Ac3+50-100℃。⑵共析鋼、過(guò)共析鋼淬火溫度為Ac1+50-100℃。

鋼坯加熱二、淬火介質(zhì)理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖MsMf內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒(méi)有找到理想的淬火介質(zhì)。常用淬火介質(zhì)是水和油.水的冷卻能力強(qiáng)，但低溫冷卻能力太大，只使用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件。油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復(fù)雜件的分級(jí)淬火和等溫淬火。聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì).三、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)介質(zhì)的不足。1、單液淬火法加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。各種淬火方法示意圖1—單液淬火法2—雙液淬火法3—分級(jí)淬火法4—等溫淬火法2、雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷，卻躲過(guò)鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷.優(yōu)點(diǎn)是冷卻理想，缺點(diǎn)是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。3、分級(jí)淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。鹽浴爐4、等溫淬火法將工件在稍高于Ms的鹽浴或堿浴中保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小.適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。淬火方法5.6鋼的淬透性網(wǎng)帶式淬火爐淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。一、淬透性的概念M量和硬度隨