实用机械工程材料及选用教学课件作者张正贵第6章钢的热处理-完成课件.ppt

热处理工艺曲线示意图 热处理目的作用 热处理的目的是显著提高钢的力学性能，发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。 2.热处理的分类 6.2　钢在加热时的转变 2.奥氏体的形成 6.2.2 奥氏体晶粒长大 钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织则粗大。钢材晶粒细化，即能有效的提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。因此，在选用材料和热处理工艺上，如何获得细的奥氏体晶粒，对工件使用性能和质量都具有重要意义。 1.奥氏体的晶粒度 奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶粒大小的一种指标，奥氏体晶粒度有三种不同的概念。 1) 起始晶粒度：是指奥氏体形成刚结束、奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。 2) 实际晶粒度：是指钢在具体加热条件下所获得的奥氏体晶粒大小。 3) 本质晶粒度：表示在特定条件下钢的奥氏体晶粒长大的倾向性，它并不代表奥氏体具体的晶粒大小 1.奥氏体的晶粒度 有关国家标准规定，把钢加热到930℃±10℃，保温8h后的奥氏体晶粒度即为本质晶粒度。本质晶粒度为1～4级的钢被认为晶粒长大倾向大，称为本质粗晶粒钢；本质晶粒度为5～8级的钢被认为晶粒长大倾向小，称为本质细晶粒钢。 应当指出，本质晶粒度只表示钢在一定温度范围内晶粒长大的倾向性。当加热温度超过一定范围时，本质细晶粒钢的奥氏体晶粒也可能迅速长大，甚至超过本质粗晶粒钢，如下图所示。 本质粗晶粒钢与本质细晶粒钢的晶粒长大倾向 一般用铝脱氧的钢多为本质细晶粒钢，而只用锰硅脱氧的钢为本质粗晶粒钢。沸腾钢一般为本质粗晶粒钢，而镇静钢一般为本质细晶粒钢。需经热处理的零件一般都采用本质细晶粒钢制造。 1.奥氏体的晶粒度 2．奥氏体晶粒大小的影响因素 6.3.1 过冷奥氏体的等温转变 冷却方式 6.3.1过冷奥氏体的等温转变 1.过冷奥氏体等温转变曲线的分析 将奥氏体化后的共析钢快冷至临界点以下的某一温度等温停留，并测定奥氏体转变量与时间的关系，即可得到过冷奥氏体等温转变动力学曲线。上图为共析钢在不同温度下的等温转变动力学曲线。 将各个温度下转变开始和终了时间标注在温度——时间坐标中，并连成曲线，即得到共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，如图6.3所示。这种曲线形状类似字母“C”，故称为C曲线，亦称TTT图。 6.3.1 钢在冷却时的组织转变 6.3.1 过冷奥氏体的等温转变 （2）亚共析与过共析碳钢的冷奥氏体等温转变曲线 2.影响C曲线的因素 6.3.2 过冷奥氏体的连续冷却转变 1.共析钢过冷奥氏体连续冷却转变图 2.连续冷却C曲线与等温冷却C曲线的比较 （2）过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中应用 过冷奥氏体连续冷却转变曲线测定困难，目前生产中，还常应用过冷奥氏体等温转变曲线来近似地分析过冷奥氏体在连续冷却中的转变。 在共析碳钢的等温转变曲线上估计连续冷却时组织转变的情况。 V1冷却速度相当于炉冷，与等温冷却C曲线约交于700～650℃附近，可以判断是发生珠光体转变，最终组织为珠光体，其硬度170～230HBS； V2冷却速度相当于空冷，大约在650～600℃发生组织转变，可判断其转变产物是索氏体，25～35HRC硬度； V3冷却速度相当于油中淬火，一部分奥氏体转变为屈氏体，其余奥氏体在Ms点以下转变为马氏体，最终产物为屈氏体和马氏体，其硬度为45～47HRC左右。 V4冷却速度相当于水中淬火，冷却至Ms点以下转变为马氏体，其硬度为60～65HRC。 6.3.3 过冷奥氏体冷却转变后的组织及性能 表1 过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能 可见：珠光体的片层间距越小，硬度越高，同样强度也高。 同一成分的钢，组织为片状珠光体时硬度和强度比粒状珠光体的高，但塑性、韧性低，为改善工具钢的切削性能，常用球化退火莱得到粒状珠光体组织，降低钢的硬度。 2.贝氏体转变 中温转变：550 ℃～Ms点 转变特点：半扩散型，铁原子不扩散，碳原子有一定的扩散能力 （1)上贝氏体 （1)上贝氏体 （2)下贝氏体 （3)粒状贝氏体 3.马氏体转变 （1）马氏体的晶体结构 （2）板条马氏体 (3)片状马氏体 （4)影响马氏体形态的因素 （5）马氏体的性能 6.4 钢的退火与正火 6.4.1 退火的目的和工艺 1、完全退火 完全退火是将工件加热至Ac3以上30～50℃，完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的退火工艺。 特点： 亚共析钢 保温一段时间 随炉缓慢冷却(随炉或埋入干砂、石灰中) 完全退火主要用于亚共析碳钢和合金钢的铸件