第6章鋼的熱處理原理-課件1

重點(diǎn)：熱處理組織性能轉(zhuǎn)變難點(diǎn)：熱處理原理要求：工作條件--性能--組織--熱處理工藝。

第六章鋼的熱處理原理2020/10/281

§6-1熱處理概述

§6-2鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變第六章鋼的熱處理原理

§6-3鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變2020/10/282精品資料3

一、熱處理的概念

將材料在一定的介質(zhì)中加熱、保溫、冷卻，以改變其整體或表面的組織，從而獲得所需性能的一種熱加工工藝?！?-1

熱處理概述2020/10/2841、改善使用性能

如：耐磨性，強(qiáng)韌性、彈性等；2、改善工藝性能

如：機(jī)加工性能，成型性能，后續(xù)熱處理等。3、消除成型缺陷

如：組織粗大，成分偏析，殘余應(yīng)力等。二、熱處理的作用2020/10/285生產(chǎn)工藝路線：

下料→鍛造→正火→粗機(jī)加工→滲碳→淬火→低溫回火→精加工→成品汽車齒輪零件2020/10/286——熱處理可改善性能且不改變形狀，應(yīng)用十分廣泛。例如：機(jī)床制造中60-70%的零件需熱處理；汽車制造中需熱處理的零件多達(dá)70-80%；工模具及滾動軸承，100%需要熱處理?！匾獧C(jī)械零件一般都必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ｈ?、熱處理的?yīng)用2020/10/287加熱和冷卻時鋼的臨界溫度的變化1原子擴(kuò)散2固態(tài)相變Ar3ArcmAr1Ac3AccmAc1Wc（%）溫度A3AcmA1AF+PP+Fe3CP注：鋼的熱處理加熱工藝的制定通常參考Fe-C相圖。四、熱處理的理論基礎(chǔ)2020/10/2881.根據(jù)工藝參數(shù)及組織轉(zhuǎn)變特征不同分為：

①普通熱處理：

包括退火、正火、淬火、回火。

②表面熱處理：

包括表面淬火(感應(yīng)加熱表面淬火，火焰加熱表面淬火)及化學(xué)熱處理(滲碳，滲氮)等。③其它熱處理：

真空熱處理、可控氣氛熱處理、形變熱處理等。五、熱處理的分類2020/10/2892.根據(jù)熱處理階段和作用不同分為：

①預(yù)備熱處理：改善鑄、鍛、焊毛坯件的組織，消除應(yīng)力，為后續(xù)的機(jī)加工或進(jìn)一步的熱處理做準(zhǔn)備。

②最終熱處理：

使經(jīng)過成形工藝達(dá)到形狀和尺寸要求的零件的性能達(dá)到所需的使用性能。五、熱處理的分類2020/10/2810生產(chǎn)工藝路線：下料→鍛造→正火→粗機(jī)加工→調(diào)質(zhì)處理→軸頸表面淬火+低溫回火→精加工→成品曲軸2020/10/2811沖模的生產(chǎn)工藝路線：下料→鍛造→球化退火

→粗機(jī)加工→淬火→低溫回火→精加工→成品2020/10/2812§6-2鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變目的：獲得細(xì)小均勻的奧氏體。2020/10/28131、形成過程（一）奧氏體的形成（共析鋼）2020/10/2814Ac3AccmAc1Wc（%）溫度AF+PP+Fe3CP2、奧氏體形成條件1）溫度條件：

加熱溫度高于Ac12）時間條件：

在Ac1以上保溫足夠的時間。2020/10/2815100倍顯微鏡下觀察比較，確定晶粒度3、奧氏體的晶粒度1）晶粒度的概念表示晶粒的大小的程度。2）晶粒度等級奧氏體晶粒度分為8級。3）晶粒度等級評定對比法和測量法。2020/10/28164、奧氏體晶粒度的影響因素

1）加熱溫度和保溫時間；2）加熱速度；3）鋼的原始組織；

4）鋼的化學(xué)成分:

例：若鋼中加入適量能形成難熔中間相的合金元素，如Ti、Zr、V、Nb等，能強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶粒長大，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。2020/10/2817（二）鋼的加熱工藝選擇Ac3AccmAc1Wc（%）溫度AF+PP+Fe3CP1、加熱溫度以相圖為參考，結(jié)合熱處理類型及鋼的具體成分來確定。2、加熱時間確定升溫時間和保溫時間。2020/10/2818（三）鋼的加熱缺陷及防止1缺陷氧化——影響尺寸精度，表面粗糙度，脫碳——降低機(jī)械性能，如強(qiáng)度，硬度，耐磨性，過熱——導(dǎo)致晶粒粗大，性能下降，可重新在較低溫度下加熱獲得細(xì)小奧氏體。過燒——導(dǎo)致晶界氧化甚至熔化，很脆，無法挽救。2防止制定合理的熱處理工藝，把缺陷控制在一定的范圍內(nèi)。采用特殊方法：真空加熱，可控氣氛加熱等。2020/10/2819§6-3鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變一、鋼的冷卻方式2020/10/2820二、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

（一）“C曲線”的建立（TTT曲線）650℃600℃550℃350℃A1MSMf時間PSTB上B下MM+A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M過冷A過冷A過冷A過冷A過冷A2020/10/2821（二）影響C曲線的主要因素

1.碳含量對碳鋼C曲線的影響2020/10/28222.合金元素對C曲線的影響（Co）2020/10/2823（三）兩種等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能

（1）珠光體類型轉(zhuǎn)變過冷A在臨界溫度A1以下比較高的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的轉(zhuǎn)變。是典型的擴(kuò)散型相變。（2）珠光體組織由鐵素體和滲碳體兩相組成的機(jī)械混合物，通常呈片層狀。1.珠光體類型組織與性能2020/10/2824（3）分類：根據(jù)珠光體片間距的大小，可分為三種:珠光體、索氏體、屈氏體。2020/10/2825珠光體1000×屈氏體1000×珠光體、索氏體、屈氏體之間無本質(zhì)區(qū)別，其形成溫度也無嚴(yán)格界線，只是其片層厚薄和間距不同。2020/10/2826綜合性能好，可制作性能要求不高的零件。性能主要取決于片層間距的大?。浩瑢娱g距愈小，其強(qiáng)度、硬度愈高，同時塑性、韌性也有所改善。（4）機(jī)械性能2020/10/2827

2.貝氏體類型組織與性能貝氏體（B）=過飽和F+Fe3C（1）貝氏體的組織形態(tài)：

下貝氏體（350℃～Ms）上貝氏體（550～350℃）2020/10/2828（2）貝氏體的力學(xué)性能上貝氏體：

強(qiáng)度和韌性較低。下貝氏體：

不但強(qiáng)度高，而且韌性也好。（3）應(yīng)用上貝氏體：無應(yīng)用價值，工藝上應(yīng)避免。下貝氏體：

綜合性能好；應(yīng)用較多；通過等溫淬火工藝獲得。2020/10/2829VK

Vk’(三)碳鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變2020/10/28301、馬氏體類型組織與性能

(1)馬氏體轉(zhuǎn)變：

是指鋼從奧氏體狀態(tài)快速冷卻(即淬火)而發(fā)生的無擴(kuò)散型相變。

(2)馬氏體結(jié)構(gòu)：

是碳溶于α-Fe中的過飽和間隙式固溶體，記為M。

2020/10/2831(3)馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)a、無擴(kuò)散性通過切變方式完成，轉(zhuǎn)變速度極快。

b、降溫轉(zhuǎn)變

c、轉(zhuǎn)變不完全

室溫時仍有部分未轉(zhuǎn)變的奧氏體存在，稱之為殘余奧氏體，記為Ar。2020/10/2832原因：多數(shù)鋼的Mf在室溫以下。消除方法：冷處理。2020/10/2833片狀馬氏體板條馬氏體（4）馬氏體的組織形態(tài)

a.低碳鋼：板條馬氏體

b.高碳鋼：片狀馬氏體

c.中碳鋼：混合馬氏體2020/10/2834馬氏體類型機(jī)械性能σbMPaσ0.2MPaδ%HRCαJ/cm2板條馬氏體（含碳量0.2%）1500130095060片狀馬氏體（含碳量1%）2300200016310（5）馬氏體的性能特點(diǎn)片狀馬氏體：脆性較大。

主要原因是含碳量高、晶格畸變大，存在許多顯微裂紋。板條馬氏體：有較好的塑、韌性。2020/10/2835VK

2、“C曲線”的應(yīng)用將冷卻曲線與C曲線疊加，可確定鋼冷卻后的組織與性能，是制定熱處理工藝的理論依據(jù)。2020/10/2836連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物

P均勻A細(xì)AA1M