机械制造基础 第三章 钢的热处理课件.ppt

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1、第三章钢的热处理钢的热处理：通过加热、保温和冷却工序改变钢的内部组织结构，从而获得预期性能的工艺方法热处理是一种重要的加工工艺，制造业广泛应用.机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。模具、滚动轴承100%需经过热处理。重要零件都需适当热处理后才能使用。强化钢材，提高机械零件的使用性能消除前道工序产生的缺陷，为后续工序的顺利进行创造条件充分发挥材料的潜力，赋予工件所需的最终使用性能钢在固态下的加热和冷却过程中，发生一系列组织结构转变，这些转变具有严格的规律性普通热处理

2、：退火、正火、淬火、回火表面热处理：表面淬火、物理气相沉积、化学气相沉积化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗分类第一节钢在加热时的组织转变奥氏体化：机械零件进行热处理时，加热到相变点以上，以获得全部或部分均匀的奥氏体组织的过程一、奥氏体的形成奥氏体成分与铁素体和渗碳体相差很大，转变过程必须通过原子的扩散使碳原子重新分布珠光体向奥氏体的转变属于扩散型转变1）奥氏体晶核的形成2）奥氏体晶核的长大3）剩余渗碳体的溶解4）奥氏体均匀化优先在铁素体与渗碳体相界面处形核。成分不均匀，原子排列不规则，位错、空位密度高，有利于奥氏体晶核的形

3、成晶核形成后，形成两个新的相界面，通过原子扩散，相邻铁素体晶格改组为奥氏体晶格，渗碳体不断相奥氏体中溶解，A晶核向F和Fe3C方向长大。未溶Fe3C铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。Fe3C溶解后，所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温，碳原子扩散，使奥氏体成分趋于均匀。钢热处理需要一定保温时间把工件热透，组织转变完全获得成分均匀的奥氏体组织，在冷却后得到良好的组织和性能共析钢奥氏体化过程亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同，具有过剩相的转变和溶解特点。

4、由于先共析或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上.二、奥氏体晶粒的长大奥氏体晶粒细小冷却后转变产物晶粒细小强度、韧性、塑性较好奥氏体晶粒粗大冷却后转变产物晶粒粗大强度、塑性差，韧性显著降低1.奥氏体晶粒度晶粒度：表示晶粒大小的尺度。可用晶粒的平均面积或平均直径表示。工业生产上采用晶粒度等级表示晶粒大小。1.起始晶粒度:加热过程中，珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的晶粒大小，比较细小，不稳定2.本质晶粒度：钢的奥氏体晶粒在规定条件下的长大倾向3.实际晶粒度：具体加热条件下得到的奥氏体晶

5、粒大小，直接影响钢冷却后的组织和性能影响奥氏体晶粒大小的因素：1.加热温度温度越高，晶粒长大速度越大，奥氏体晶粒越粗大2.保温时间随着保温时间的延长，晶粒长大3.加热速度加热速度越快，保温时间越短，晶粒越细4.原始组织热处理前原始组织越细，奥氏体形核基地越多，形核率越大，晶粒越细小5.合金元素阻碍晶粒长大的元素:Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。促进晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。6.含碳量一定范围内，晶粒长大倾向随含碳量增加而增大，超过一定限度后，形成过剩二次渗碳体，阻碍晶粒长

6、大第二节钢在冷却时的转变奥氏体冷却曲线：一、过冷奥氏体的等温转变过冷奥氏体：A1温度以下暂时存在的处于不稳定状态的奥氏体过冷奥氏体的等温转变：将钢加热到奥氏体状态后，迅速冷却到低于A1的某一温度，保温足够时间，使奥氏体在该温度下完成组织转变过程过冷奥氏体等温转变曲线：过冷奥氏体在不同过冷度下的等温过程中，转变温度、转变时间与转变产物间的关系曲线图（C曲线）等温转变图分析时间温度A1MSMfA过冷PBMA→MA→BA→P转变开始线转变终了线奥氏体孕育期：过冷奥氏体开始转变前保持的时间C曲线拐弯的“鼻尖处”（约550℃），孕

7、育期最短，过冷奥氏体最不稳定。C曲线明确表示了过冷奥氏体不同温度下的等温转变产物。过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能1.高温转变（珠光体型转变）：727~550℃珠光体转变是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，长大过程中，两侧奥氏体含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团。珠光体转变是扩散型转变。珠光体转变过程珠光体：形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，符号P表示.光镜下形貌电镜下形貌索氏体形成温度650-600℃,片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，符号

8、S表示。电镜形貌光镜形貌托氏体：形成温度600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，符号T表示。电镜形貌光镜形貌珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，其界限也是相对的。转变温度越低，片间距越小，相界面越多，钢的强度、硬度越高，塑性和韧性略有改善。片间距bHRC2.中温转变（贝氏体型转变）：5