热处理原理和工艺.ppt

钢铁材料热处理 一：钢铁材料热处理原理： 1、钢在加热时的转变； 2、奥氏体在冷却时的转变； 二：钢铁材料热处理工艺 1、退火与正火； 2、淬火与回火； 一：钢铁材料热处理原理 1、铁碳合金相图是钢加热转变的理论依据： 热处理的加热，多数情况下是先把钢加热至高温，使其组织转变为奥氏体。钢的加热过程就是奥氏体的形成过程，这种组织转变称为奥氏体化。铁碳合金相图是确定钢加热转变的重要理论依据。 2、奥氏体化过程 共析钢加热到727°C（A1)以上，珠光体转变成奥氏体，经历了奥氏体形核、长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。如下图所示： 转变步骤 奥氏体形核 奥氏体核长大 残余渗碳体溶解 奥氏体成分均匀化 奥氏体晶粒长大及其控制 奥氏体的晶粒度及其分类 1、奥氏体起始晶粒度 2、奥氏体实际晶粒度 3、奥氏体本质晶粒度（本质粗晶粒、本质 细晶粒） 影响奥氏体晶粒大小的主要因素 1、加热温度和保温时间 2、加热速度的影响 3、碳及合金元素的影响 奥氏体在冷却时的转变 1、过冷奥氏体 2、过冷奥氏体等温冷却转变曲线 3、过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能 4、过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线） 过冷奥氏体 定义： 当奥氏体冷至临界点A1以下时，处于不稳定状态，有自发向稳定状态转化的趋势，这种处于A1温度以下不稳顶的奥氏体称为过冷奥氏体。 冷却方式： 等温冷却：等温淬火、等温退火…… 连续冷却：水冷、油冷、空冷、炉冷…… 冷却方式示意图 过冷奥氏体等温转变图 过冷奥氏体等温冷却转变曲线（C曲线） 1、C曲线的建立 2、C曲线分析 各条特性线含义 各区域组织 孕育期 3、影响C曲线的因素 a、C质量分数：C曲线的形状C曲线距纵坐标的距离Ms 、 Mf的温 度 b、合金元素：除Co（钴）元素外，其它合金元素溶入奥氏体后使C曲线右移 c、奥氏体化条件 过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能 1、珠光体转变（共析转变A → P ） 发生温度： 727°C---560°C 产物：珠光体 珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温度有关。温度越低，珠光体的层片越细。 727°C---650°C：珠光体片层较粗，P（珠光体） 650°C---600°C：珠光体层片较细，S （索氏体） 600°C--560°C： 珠光体层片极细，T (托氏体) 珠光体 索氏体 托氏体 2、 马氏体转变 （1）转变温度： Ms（230°C）－Mf （2）产物：马氏体 （3）马氏体：碳在a--Fe中形成的过饱和铁素体，具有体心正方结构。 （4）形貌： 低碳马氏体：呈板条状 高碳马氏体：呈透镜状，片状，中间有脊线。 （5）性能特点：硬而脆，且随Wc的增加而增加。 必须经过回火才能使用。 回火后：高碳马氏体具有高强度高硬度、高耐磨性。低碳马氏体具有好的综合性能。 低碳马氏体 高碳马氏体 3、贝氏体转变 （1）转变温度： 560—Ms（230°C） （2）产物：贝氏体 （3）贝氏体：由过饱和铁素体和渗碳体组成的混合物。 （4）贝氏体的形状和性能：（与等温温度有关） 560--350°C: 贝氏体呈羽毛状，称为上贝氏体，记为B上 . 350-- Ms（230°C）：贝氏体呈针叶状，称之为下贝氏体，记为B下。 上贝氏体 下贝氏体 过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线） 1、CCT曲线及分析 2、CCT曲线与C曲线的比较 a、位置关系 b、转化的成分 c、得到的组织 3、过冷奥氏体转变曲线的应用 a、C曲线的应用 b、CCT曲线的应用 钢铁材料热处理工艺 一：退火与正火 退火：把钢加热至临界点Ac1（或Acm）以上或以下，保温一段时间 后，使其缓慢冷却以获得接近平衡状态的组织。 正火：将钢件加热至Ac3或Accm以上30-50°C，经保温后在空气中冷 却的热处理工艺 二：淬火与回火 淬火：将钢加热加热至临界点（Ac3或Ac1）以上，保温后以大于Vkc的 速度冷却，使奥氏体转变为马氏体或下贝氏体的热处理工艺。 回火：将淬火后的钢加热至Ac1以下的某一温度后进行冷却的热处理工艺。 退火与正火 退火 ：采用炉冷，冷却速度很低 分类： 完全退火 球化退火 等温退火 扩散退火（均匀化退火） 去应力退火（低温退火） 再结晶退火