热处理PPT课件

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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
由Fe—Fe3C状态图可知，钢加热至稍高于727°C(PSK线或A1线) 时，将发生珠光体向奥氏体的转变。这种转变过程伴随着铁原子和碳原 子的扩散，所以其转变过程属于一种扩散型的转变。
以共析钢为例，分析奥氏体形成的过程。其基本过程可描述为四个步 骤
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热获得奥氏体组织后，如在不同的冷却条件 下冷却，最后可使钢获得不同的力学性能。例如用45 钢制造的直径为15mm的轴，经840°C加热后，若在 空气中冷却，其表面硬度小于HBS209；若在油中冷 却，其表面硬度可达HRC45左右；若在水中冷却， 其表面硬度可达HRC65左右。为了解这些差别的原 因，必须了解奥氏体在冷却过程中的组织变化规律。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变

过冷到550℃~350℃之间的转变组织为上贝氏
体半扩散型（Ｂ上），Fe不扩散，羽毛状碳化物分
布在F间，韧性差，过冷到350℃~MS之间的转变组
织为下贝氏体（Ｂ下） ，C原子有一定的扩散能力，
针状碳化物分布在F内，韧性高，综合机械性能好。
③低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到 Ms230℃~Mf-50℃之间的转变产物,马氏体（M） 组织。是含碳过饱和的α —固溶体。由于马氏体中 溶入过多的碳使晶格严重扭曲，从而增加了变形抗 力，所以马氏体具有很高的硬度。含碳量越高其硬 度越大。马氏体是单相亚稳定的组织。
热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组 成的。因此，热处理工艺过程可用“温度—时间” 为坐标的曲线图表示，此曲线称为热处理工艺曲线。
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第四章 钢的热处理
钢材整个生产过程中的热处理，包括钢锭的热处理， 压力加工过程中的和成品的热处理。钢锭的热处理 主要是不同温度下的退火。钢材的热处理可依工艺 性能和使用性能要求不同而异。例如各种钢材常须 进行正火处理，以获得细而均匀的组织和较好的综 合机械性能。高强度调质钢材则常进行淬火回火处 理，以保证达到要求的机械性能。不锈钢板与钢带， 大多数进行固镕处理以改善其耐蚀性。热锻（轧)钢 材可根据用户的要求来决定产品的热处理工艺。冷 拉(轧)钢材需进行坯料热处理、中间热处理和成品 热处理。
第四章 钢的热处理
钢的热处理是将钢在固态下加热到一定温度进行必 要的保温，然后以适当的冷却速度冷却以改变钢的 组织和结构，从而获得所需要机械性能的方法。
通过热处理，可以提高钢的强度和硬度，改善钢的 塑性和韧性等。因此，许多重要零件要进行热处理。 例如，机床上有80%左右的零件要进行热处理，刀 具、量具和模具全部要进行热处理。
⒈奥氏体晶核的形成
奥氏体晶核易于在铁素体与渗碳体的交界面形成
⒉奥氏体的长大
由于渗碳体的晶体结构和含碳量都与奥氏体相差很大，故在铁素体全部消 失后，仍有部分渗碳体尚未溶解。随着时间的延长，残余渗碳体继续向 奥氏体中溶解，直至完全消失。
⒊残余渗碳体的溶解
奥氏体晶核形成后，它一方面与渗碳体相接，另一方面与铁素体相接，
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第一节 钢在加热和冷却时的组织变
⒉共析钢过冷奥氏体等温转变产物 ①高温转变产物 共析钢奥氏体过冷到727~550°C
之间等温转变产物属于珠光体型组织，都是由铁素 体和渗碳体的层片组成的机械混合物。过冷度越大， 片层越薄，硬度也越高。 珠光体(P)—过冷到727~650°C之间的转变产物 索氏体(S)—过冷到650~600°C之间的转变产物 屈氏体(T)—过冷到600~550°C之间的转变产物 ②中温转变产物产物 共析钢奥氏体过冷到 650℃~600℃之间等温转变产物,属于贝氏体型组织 (B),是由含碳过量的铁素体和微小的渗碳体混合而 成。贝氏体比珠光体具有更高的硬度。
奥氏体中的含碳量是不均匀的，存在着碳的浓度梯度。随着碳的扩散，
铁素体向奥氏体转变，渗碳体不断溶解。
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⒋奥氏体的均匀化 渗碳体刚刚消失时，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的。原来渗碳体 处的含碳量高，而原来铁素体处的含碳量低，需要一定的保温时间， 通过碳原子的进一步扩散，才能使奥氏体中含碳量逐渐均匀。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
⒈两种冷却方式
①连续冷却 使加热到奥氏体的钢在温度连续下降的 过程中发生组织转变。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
•②等温冷却 使加热到奥氏体的钢，先以较快的速 度冷却到A1(727°C)线以下一定温度，这时奥氏体 尚未转变，成为过冷奥氏体，然后进行保温，使奥 氏体在等温下发生组织转变，转变完成后，再冷却 到室温。 •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（转变开始及终了）的关系曲 线图称为等温转变图，也称为C曲线或TTT曲线图。 在C曲线上可以了解到不同温度下的转变产物，因此， 它是一种用来研究冷却过程中奥氏体不平衡转变的 重要工具。
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第四章 钢的热处理
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
热处理
表面热处理
感应加热淬火 表面淬火 火焰加热淬火
化学热处理
渗碳 氮化 碳氮共渗及其它4
第四章 钢的热处理
Fe—Fe3C状态图A1、A3、Acm线是反映不同碳 的质量分数的钢在缓慢冷却时的相变温度，在实际 生产中，加热和冷却不能很缓慢，总有不同程度的 相变滞后现象，即加热时实际转变温度高于平衡温 度，冷却时实际转变温度又低于平衡温度（过冷、 过热）。通常用Ac1、Ac3和Accm表示加热时滞后的转 变温度；用Ar1、Ar3和Arcm表示冷却时滞后的转变温 度。
当珠光体向奥氏体转变刚刚完成时，奥氏体的晶粒 是比较小的。这是由于珠光体内铁素体和渗碳体的 相界面很多，有利于形成数目众多的奥氏体晶核。 但是随着加热温度的升高，保温时间的延长，奥氏 体晶粒会自发地长大，它是通过晶粒之间的相互吞 并来完成的。加热温度越高，保温时间越长，奥氏 体晶粒越大。
钢在具体加热条件下获得的奥氏体晶粒大小，称为 奥氏体的实际晶粒。其大小对冷却转变后钢的性能 有明显的影响。因此，钢在加热时，为了获得细小 而均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保 温时间。