文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 钢的热处理

钢的热处理

第三章钢的热处理

( Heat Treatment of Steel )

本章教学目的及要求

1 了解钢的热处理原理及工艺

2 针对性能不同的机件会制定相应的热处理工艺

金属固态相变的主要类型

1 平衡转变(已在前面的章节中叙述过)1)纯金属的同素异构转变

2)多形性转变(类似匀晶转变)3)共析转变

4)平衡脱溶沉淀(二次相的析出)2 不平衡转变

1)铁碳合金中的不平衡转变(1)伪共析转变(2)贝氏体转变(3)马氏体转变

2)不平衡脱溶沉淀(AL 合金的淬火时效)

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

第一节概述

一、热处理的定义

时间

温度

保温

热处理工艺曲线

组织

性能

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

二、热处理的应用范围

三、热处理的分类

热处理

普通

热处理

表面

热处理

淬火回火

表面淬火

化学热处理

感应加热淬火

火焰加热淬火

渗碳渗氮

碳氮共渗等

1 机床工业中占总量的60~70%,汽、拖工业占70~80

2 各种工具制造业达到100%

退火正火

绪论

第二章

第三章

第四章

第五章

第六章

第一章

Ac3

A3为了使钢件在热处理后获得所需的性能,对于大多数热处理工艺,都要将钢件加热到高于临界点的温度,以获得全部(或部分)奥氏体组织并使之均匀化,这个过程称为“奥氏体化”。

第二节钢在加热时的转变

一、转变温度( transformation temperature )

Acm Arcm Accm A1Ar1

Ac1Ar3

A+ Fe3C

S

G 727℃

A

K P Q

Fe F+ Fe3C

4.3

0.77

2.11 6.69Fe3C

F C%→E 绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

晶界相界形核理论

二、奥氏体的形成

77

.069.6302.01)(A C Fe F P Ac ??→?+以上

显然,奥氏体的形成必须进行晶格的改组和铁、碳原子的扩散。其基本过程是通过以下四个阶段来完成的。

1 基本过程(共析碳钢)

A 晶核形成

A 晶粒长大残余Fe3C 溶解A 成分均匀化

Fe3C

F

A

1)扩散型的转变

2)是通过形核和长大过程来实现的A

绪论第二章第三章第四章

第五章

第六章

第一章

2 影响奥氏体形成的因素

形核(处所)、长大(D )两个点1)加热温度

T↑→D↑→↑A 的形成速度

2)加热速度

V 加热↑→ A 形成时间↓ →↑A 的形成速度3)原始组织

钢中的原始组织细↓→相界面↑→A 形成速度↑4)合金元素

Me% (除Co 、Ni 等外)→↓D→↓奥氏体形成速度

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

三、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响

1 奥氏体晶粒度1)起始晶粒度

珠光体刚刚转变成奥氏体时的晶粒大小2)实际晶粒度

具体的热处理加热条件下所获得的奥氏体晶粒的大小在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低

3)本质晶粒度

930±10℃3~8小时

1~4 本质粗晶粒钢5~8 本质细晶粒钢

评级标准

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

钢的本质晶粒度示意图

晶温度

粒度

Ac1900-950℃

本质粗晶粒钢

本质细晶粒钢

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

2 奥氏体晶粒大小钢的性能影响

1)奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高

2)粗大的奥氏体晶粒(过热)在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂热处理的前提条件

细小的A 性能提高

严格控制T 、τ

细小的产物

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

一、钢在热处理时的冷却方式

保温

时间

温度

临界温度

连续冷却

等温冷却

第三节钢在冷却时的转变

加热转变

A

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

二、过冷奥氏体的等温冷却转变

1 过冷奥氏体等温冷却转变曲线(TTT)的建立

A 1

温度时间(s)

3001021031041010800-100

1005007000的C 曲线

A 绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

转变产物区

2 共析钢的C 曲线分析

1)图形分析

Ms M f A 1

时间(s)

1021031041010

-100

A 转变开始线

转变终了线过冷奥氏体区

孕育期高温转变区

扩散型转变P 转变中温转变区半扩散型转变贝氏体( B )转变低温转变区非扩散型转变马氏体( M ) 转变

2 )过冷奥氏体转变产物及性能

转变产物区

Ms M f A 1温度300

1021031041010

800-100

100

5007000A 230550-50转变开始线

转变终了线过冷奥氏体区

珠光体P 索氏体S 屈氏体T 上贝氏体B 上下贝氏体B 下

钢的热处理

(1)M 体的转变特点

①在一个温度范围内连续冷却完成②转变速度极快,即瞬间形核与长大

③非扩散转变,M 与原A 的成分相同,比容最大(4)M 体的性能

A 中C%

HRC M 中C% 1.0

5070

40

60203010

0.10.30.20.400.50.60.70.80.9硬度( H R C )

④转变不完全性,存在残余A

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章(2)M 体的晶体结构(3)M 体的组织形态

P 型+F

Ms M

f

A 温度300

102103

104101

0800

-100

1005007000A

A 过共析钢的C 曲线

先共析线

与共析钢C 曲线的区别

亚共析钢的C 曲线

Ms M

f

A 102

103

104

10

1

0-100

A

A

3、影响C 曲线的因素1)A 体中的化学成分

亚:C%↑→过冷A 体稳定性↑→孕育期↑ → C 曲线右移过:C%↑→过冷A 体稳定性↓→孕育期↓ → C 曲线左移共:C 曲线最右→过冷A 体最稳定,在C 鼻部也仅1秒。(2)A 体中Me%

除CO 、AL 外,Me 使过冷A 体稳定性↑↑ →C 曲线右移↑

合金钢的C 曲线会变形

(1)A 体中C%

2)A 体的状态

(2)第二相↑→利于过冷A 体转变→稳定性↓→C 曲线左移

(1)T↑、τ↑→A 体成份均匀性↑,晶粒↑→晶界面积↓→不利于过冷A 体转变→稳定性↑→C 曲线右移绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

三、过冷奥氏体的连续冷却转变(CCT 曲线)

过冷A 体的连续转变曲线一般很难建立(因为时间,温度总在变化,转变点不易测出来,所以通常用等温转变曲线(C 曲线)来定性说明连续冷却转变的情况。

A 1

A 温度时间(s)

300

102103

104101

800-100

100500700

0共析钢

Ps

P f

K

无贝氏体转变!!!

绪论第二章

第三章第四章

第五章第六章

第一章

P 型

M+A’Ms

M f A 1

温度时间(s)

300

102103

104101

0800-100

1005007000A M+A’+P 四、过冷奥氏体等温冷却转变曲线的应用

V k

V 1= 5.5℃/s 炉冷P 1 可估计临界冷却速度V K 的大小(获得M 体的最小冷速)2 冷速→产物→性能,(转变产物由冷却曲线与C 曲线相交的位置决定)。3 为制定HT 工艺提供了依据退火V 2= 20℃/s 空冷S 正火V3 = 33℃/s 油淬T+M+A’V4 ≥ 138℃/s 水淬M+A’

V 1

V 2

V3

V4 一定的材料和HT 条件→具有一定的Vk 材料一定,HT 条件不同→Vk 不同 不同的材料Vk 不同

绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

第四节钢的热处理工艺

HT工艺是以原理为基础,具体的制定:

(1)加热温度

(2)保温时间

(3)冷却方式(介质选定)等参数

HT工艺作为机械加工过程中的一个环节,其作用不外乎两点。

改善材料的加工工艺性

提高机件的耐用度(性能)

零件要获得所需的性能相应的组织

加热

冷却

热处理工艺

绪论

第二章第三章第四章第五章第六章第一章

一、普通热处理

预备热处理: 退火正火 最终热处理: 淬火回火一般零件的加工工艺路线:

预备热处理的目的:

(1)获设细小均匀的组织、消除内应力

(2)调整硬度,便于机加工(HB170-250)(3)为最终HT 做好组织准备

预备热处理

机械粗加工

最终热处理

机械精加工

锻造

铸造

毛坯绪论第二章第三章第四章

第五章第六章

第一章

相关文档