机械制造基础课程—课题三钢的热处理课件.ppt

三个要素： 1. 加热到预定的温度（最高加热温度） 2. 在预定的温度下适当保温（保温时间），保温的时间与工件的尺寸和性能有关； 3. 以预定的冷却速度冷却（冷却速度）。冷却速度取决于所需的组织和性能。 热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。 在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。 至于模具、滚动轴承则要100%经过热处理。 总之，重要的零件都要经过适当的热处理才能使用。 3、热处理特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 5、根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下： 提问：模具为什么要进行热处理？ 因为在钢的化学成分一定的条件下，热处理能够改变钢的性能，从而适合各个方面对钢材性能的要求。 加工其他金属材料的模具，要求具有足够的硬度，那么怎么来加工模具呢？ 可以通过热处理，使模具材料变软，加工好之后，再通过热处理变硬。 因此，通过热处理可改变材料的性能，适合人们对它的性能要求。 【相关知识】 热处理的第一道工序就是加热。 在多数情况下，加热的目的主要是获得细小的奥氏体。 钢中奥氏体的形成过程称为钢的奥氏体化 一、加热温度的确定 对于亚共析钢 → F+P 共 析 钢 → P 过共析钢 → P+ Fe3CⅡ 过热度与过冷度 对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度； 对于冷却：非平衡条件下的相变温度低于平衡条件下的相变温度。 这个温差叫滞后度：加热转变 → 过热度 冷却转变 → 过冷度 钢在加热和冷却时的相变临界点 共析钢加热转变（奥氏体形成）过程 温度： 室温 → Ac1 F + Fe3C → A 结构： 体心 复杂 面心 含碳量： 0.0218 6.69 0.77 第二步：奥氏体晶核长大：? 晶核通过碳原子的扩散向?和Fe3C方向长大。 第三步：残余Fe3C溶解。铁素体在成分、结构上比 Fe3C更接近于奥氏体，因而先于Fe3C消失，而残余Fe3C则随保温时间延长不断溶解直至消失。 第四步：奥氏体均匀化。 Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。 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。但由于先共析? 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。 三、奥氏体在冷却时的转变 过冷奥氏体的等温转变图是表示奥氏体急速冷却到临界点A1 以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。又称C 曲线或TTT曲线。 (Time-Temperature- Transformation) 1、C曲线的建立 以共析钢为例： ⑴ 取一批小试样并进行奥氏体化。 ⑵ 将试样分组淬入低于A1 点的不同温度的盐浴中，隔一定时间取一试样淬入水中。 ⑶ 测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。 ⑷ 将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度—时间坐标中，并分别连线。 转变开始点的连线称转变开始线。转变终了点的连线称转变终了线。 共析钢过冷奥氏体等温冷却转变 3、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。 孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃。 在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力小。 在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。 ⑵ C曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产物。 （3）A1-Ms 间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。 转变终了线以右及Mf以下为转变产物区。 两线之间及Ms与Mf之间为转变区。 珠光体转变 ⑴ 珠光体： 形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。 ⑵ 索氏体 形成温度为650-600℃，片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S 表示。 ⑶ 托氏体 形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T 表示。 2、贝氏体转变过程 贝氏体转变也是形核和长大的过程。 发生贝氏体转变时，首先在奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核。 当转变温度较高（550-350℃）时，条片状铁素体从奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变