第三章 钢的热处理课件.ppt

第三章 钢的热处理 本章学习要求: 理解钢在加热、冷却时的组织变化过程； 了解各种热处理的方式、目的以及应用； 重点掌握普通热处理（退火、正火、淬火、回火）的概念、目的和应用。 第三章 钢的热处理 热处理的发展历史 战国时青铜器具的热处理工艺已达相当高水平：如越王勾践的青铜宝剑。 辽阳出土的西汉钢剑，经金相检测，发现其内部组织完全符合现在的淬火马氏体组织。 金属材料进行热处理的前提？ 金属材料须具有固态相变的特性。以钢铁为例。 热处理的主要目的 充分发挥金属材料的潜力，提高其力学性能，改善其工艺性能。 热处理的在机械制造业中的重要地位 工业用钢是主要的金属材料，占据工程材料的主导地位。 钢的热处理： 定义：将钢在固态下以适当方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺过程。 根据加热和冷却方法不同，热处理可分为： 普通热处理 退火 正火 淬火 回火 表面热处理 表面淬火 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表面淬火及其它表面热处理 化学热处理 渗碳 渗氮 碳氮共渗及其它 第一节 钢的热处理基础 一、概述 碳钢的平衡相变点A1、A3、Acm 碳钢在加热时的临界温度为Ac1、Ac3、Accm 碳钢在冷却时的临界温度为Ar1、Ar3、Arcm 二、钢在加热时的转变 1、共析钢的奥氏体化 奥氏体化的定义 奥氏体化的三个阶段和分析：1、A的形核和长大；2、残余渗碳体的溶解；3、A的均匀化 2、亚共析钢和过共析钢的奥氏体化 与共析钢有相似之处外，还有先共析的F和渗碳体的转变 钢的奥氏体化的主要目的：获得晶粒细小，成分均匀的A组织。 3、A晶粒度及其影响因素 A晶粒的大小对冷却转变后钢的性能有很大影响。 A晶粒的大小是评定热处理加热质量的主要指标之一。 （1）晶粒度：表示晶粒大小的尺度。 （2）A晶粒度的种类 1、起始晶粒度：P刚刚全部转变为A时的晶粒度。一般细小而均匀。 2、实际晶粒度：钢在实际加热或具体热处理条件下获得的A晶粒度的大小。一般比起始晶粒度大，其直接影响热处理后性能。 3、本质晶粒度：某种钢在规定加热条件下，A长大的倾向，并不是晶粒大小的实际度量。 （3）影响A晶粒度的因素 A的形成是通过形核和长大过程实现的 合理地选择加热速度、加热温度和保温时间 成分（加入一些形成碳化物的合金元素） 合理选择原始组织 三、钢在冷却时的转变 加热仅是为冷却做组织转变的准备，冷却才是热处理的关键阶段。 过冷A的概念 两种冷却方式：1、等温冷却；2、连续冷却 1、过冷A的等温转变 建立等温转变图（C曲线）。转变时间、转变温度和转变产物的关系。 （1）共析钢的等温转变图 马氏体M （2）亚共析钢和过共析钢的等温转变 相比共析钢C曲线 多出一条先共析F或二次渗碳体的析出线 C曲线鼻尖离纵向温度坐标轴比较近，说明过冷A不稳定 （3）影响等温转变的因素 A成分的影响：碳是稳定A的元素，亚共析钢随着碳含量增加C曲线右移,过共析钢左移 奥氏体化条件的影响：加热温度愈高、保温时间愈长、A成分愈均匀，A稳定性也愈高，使得C曲线右移 ２、过冷Ａ的连续冷却转变 建立连续冷却转变图，转变图分析 上临界冷却速度 下临界冷却速度 连续冷却转变图测定困难，资料少。故生产中，经常把冷却速度应用在Ｃ曲线上，可获得一个近似的组织和性能。 ３、过冷Ａ向Ｍ转变 （１）Ｍ的形成（过冷Ａ与Ｍ成分相同） 　　温度很低，转变速度极快，这时铁、碳原子已不能扩散，只能靠铁原子的切变方式来完成晶格改组。 （２）Ｍ的晶格结构 （３）Ｍ的组织形态 Ｍ的组织形态主要取决于Ａ的含碳量 ωc1%时，叫高碳Ｍ，呈片状 ωc0.2%时，叫低碳Ｍ，呈板条状 （４）Ｍ的性能 主要取决于含碳量 片状Ｍ硬度高、脆性大、塑性、韧性差 板条状Ｍ不仅硬度较高，塑性、韧性也较好。具有良好综合力学性能 （５）Ｍ转变的特点 也是形核和长大的过程，转变温度很低、过冷度非常大 是无扩散型的转变 Ｍ晶核长大速度极快 连续冷却到Ｍs点时，Ｍ开始转变 Ｍ转变的不彻底性 第二节　钢的普通热处理 一、钢的退火 定义：加热到适当温度保温一定时间， 　　　　缓冷（炉冷）到室温。（教学录象） 目的 降低硬度，改善切削加工性能 消除残余应力，稳定尺寸，减少变形和开裂 细化晶粒，改善组织，消除组织缺陷，为最终热处理作组织准备 退火种类 （１）完全退火 加热到Ac3以上30~50℃,保温足够时间，随炉冷至550℃以下再出炉空冷 适用于亚共析钢各种铸件、锻件、热轧及焊接件 （２）等温退火 将钢Ａ化后快冷至Ac1以下某一温度进行等温转变成Ｐ组织，后空冷 适用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢 （３）球化退火 加热到Ac1以上30~50℃,保温一定时间，随炉冷至550~600℃以下再出炉空冷。可使片状