《工程材料与金属热加工》 课件 项目4 钢的热处理.pptx

项目4钢的热处理

钢在加热时的组织转变

钢在冷却时的组织转变

钢的普通热处理

钢的表面热处理

学习目标与技能要求

·1.熟悉钢的热处理的实质、目的和作用；

·2.掌握钢在热处理加热和冷却时的组织转变规律；

·3.掌握正火、退火、淬火和回火的特点、工艺要点和应用；

·4.掌握表面热处理和化学热处理的原理、工艺、特点和

应用；

·5.了解热处理新技术、金属的表面防护与装饰知识；

·6.初步掌握整体热处理正火、退火、淬火和回火的基本工艺操作方法。

案例导入

·热处理是一种改善钢材使用性能和工艺性能的重要工艺，通过恰当的热处理，可充分挖掘材料的潜力，提高产品质量，延长使用寿命。例如，只有通过热处理，锉刀才能更好地锉削工件；车刀才能更好地切削工件；火车的轮子才能更耐磨而不变形；火星探测器上用形状记忆合金制成的天线才能在进入轨道后打开等等，所以在工业制造、医药、通信、国防乃至航天航空领域，热处理都有着极其重要的作用。

·热处理能够改善材料性能，充分发挥材料性能的潜力，延长零件使用寿命，提高产品质量，在机械制造工业中占有十分

重要的地位。

热处理的四大要素

◆定义：

T(℃个

固态金属材料(钢)T加温

加热保温冷却△应

有规律地改变材料内部的组织

热处理工艺曲线t(h)

t

保

目的及重要性：

改善材料的组织结构；提高性能；提高寿

普通热处理(四火：退火、正火、淬火、回火)

表面热处理(表面淬火、化学热处理)

钢的热处理原理

◆分类：

成本

蘸火

4.1钢在加热时的转变

一、相变的热滞现象

平衡相变临界点：A₁、A₃、Acm

冷却相变临界点：An、A₁3、Arcm

加热相变临界点：Ac₁、Ac3、Accm

P和A的自由能曲线

A₃

Ac₃

S

E

§1钢在加热时的转变

二、奥氏体的形成(奥氏体化过程)

√加热的目的：

使钢奥氏体化，为随后冷却转变作准备

√奥氏体化分类：

完全奥氏体化

不完全奥氏体化

A

V+AS

P+F

P

E

A+Fe₃C

P+Fe₃Cπ

①奥氏体晶核的形成

②奥氏体晶粒的长大

③残余渗碳体的溶解

④奥氏体成分的均匀化

共析钢的奥氏体化(P=A)

T加

F

先进行：P→A

然后：先析出相A

亚共析钢和过共析钢的奥氏体化

F

P

P+FesCa

过共析钢

亚共析钢

A

口影响奥氏体转变过程的因素

①加热温度和加热速度T加个奥氏体化加速

②含碳量个奥氏体化加速

③原始组织匀细奥氏体化加速

④合金元素

Ti△T1

碳化物形成元素二奥氏体化变慢T₂△T2

非碳化物形成元素奥氏体化加速FF+P

Co、Ni奥氏体化加速P+FesCa

P

①起始晶粒度

②实际晶粒度

③本质晶粒度

1～4本质粗晶粒钢5~8本质细晶粒钢

三、奥氏体晶粒的长大及控制

奥氏体晶粒度的概念

晶粒平均直径/mm

本质粗晶粒钢

晶粒度等级

本质细晶粒钢

1100

4

2

0

6

8

Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu

强弱

原始组织

口影响奥氏体晶粒度的因素

(控制奥氏体晶粒大小的措施)

C:两方面的影响

Me:除Mn、P,均阻碍A长大

④新工艺(如：形变热处理)

①TA、tA

②成分

基本概念：

●过冷奥氏体

●奥氏体的冷却转变

目的及重要性

●获得所需要的组织和性能

§4.2钢在冷却时的转变

珠光体转变

高温转变

按转变产物

贝氏体转变

按转变温度

中温转变

马氏体转变

低温转变

等温转变

连续转变

◎转变类型

按冷却方式

一、过冷奥氏体等温转变(共析钢)

珠光体转变(高温转变)

●温度范围：A₁~550(A₁~550℃)

●转变特征：扩散型转变

●转变过程(AP)

Fe₃C

a

富碳区

FeC

贫碳区

Fe₃C

组织名称

形成

温度

(℃)

片层

间距

(μm)

片层形态

可见

倍数

(×)

HBS

性能

珠光体P

(粗P)

~

A₁

650

0.4

较厚、平直、连续

500

170~

250

强、硬↓塑、韧↑

索氏体S

650~

600

0.4~

0.2

l

800~

1000

250~

300

综合性能个

屈氏体T

(托氏体)

600~

550

0.2

极薄、断续、弯曲

2000~