珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系

1、本章主要介紹：本章主要介紹： 珠光體的組織形態(tài)珠光體的組織形態(tài) 珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)制珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)制 珠光體的轉(zhuǎn)變過程珠光體的轉(zhuǎn)變過程 珠光體的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)珠光體的轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué) 珠光體的力學(xué)性能珠光體的力學(xué)性能 鋼的退火和正火鋼的退火和正火 第三章第三章 珠光體轉(zhuǎn)變與鋼的退火正火珠光體轉(zhuǎn)變與鋼的退火正火 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 引引 言言 如前所述：如前所述：P是鋼經(jīng)是鋼經(jīng)A化后過冷到化后過冷到A1點(diǎn)以下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的點(diǎn)以下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的 產(chǎn)物。在退火、正火時(shí)，鋼發(fā)生的主要轉(zhuǎn)變是產(chǎn)物。在退火、正火時(shí)，鋼發(fā)生的主要轉(zhuǎn)變是P轉(zhuǎn)變。在生產(chǎn)轉(zhuǎn)變。在生產(chǎn) 上采用退火、正火處理來軟化鋼，使其便于機(jī)加工，也

2、為最終上采用退火、正火處理來軟化鋼，使其便于機(jī)加工，也為最終 熱處理作好組織準(zhǔn)備。熱處理作好組織準(zhǔn)備。 由由FeFe3C狀態(tài)圖可知，奧氏體在臨界點(diǎn)以下是不穩(wěn)定狀態(tài)圖可知，奧氏體在臨界點(diǎn)以下是不穩(wěn)定 組織。組織。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變有三類：過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變有三類： 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 1.高溫的珠光體轉(zhuǎn)變：高溫的珠光體轉(zhuǎn)變：APFe3C（過共析成分），過共析成分）， 或或APF（亞共析成分）。亞共析成分）。 特點(diǎn)：此時(shí)特點(diǎn)：此時(shí)Fe原子、原子、C原子均能充分?jǐn)U散。原子均能充分?jǐn)U散。 2.中溫的貝氏體轉(zhuǎn)變：中溫的貝氏體轉(zhuǎn)變：AB上 上 （ （ Bain，美國物理冶金學(xué)家），美國物理冶金學(xué)家

3、） AB下 下 AB粒粒 特點(diǎn)：特點(diǎn)：Fe原子難以擴(kuò)散，原子難以擴(kuò)散，C原子尚能擴(kuò)散。原子尚能擴(kuò)散。 3.低溫的馬氏體轉(zhuǎn)變：低溫的馬氏體轉(zhuǎn)變：AM （ Marten，德國著名冶金學(xué)家），德國著名冶金學(xué)家） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：Fe原子、原子、C原子都已不能擴(kuò)散。原子都已不能擴(kuò)散。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 P轉(zhuǎn)變在熱處理實(shí)踐中的重要性：轉(zhuǎn)變在熱處理實(shí)踐中的重要性： 1.鋼在退火、正火時(shí)所發(fā)生的都是鋼在退火、正火時(shí)所發(fā)生的都是P轉(zhuǎn)變，可作為預(yù)先熱轉(zhuǎn)變，可作為預(yù)先熱 處理，也可用作最終熱處理。其組織形態(tài)（層片的厚薄處理，也可用作最終熱處理。其組織形態(tài)（層片的厚薄 等）所表現(xiàn)出來的性能（等）所表現(xiàn)出來

4、的性能（、ak）都直接影響）都直接影響 使用性能。使用性能。 2.防止淬火時(shí)發(fā)生防止淬火時(shí)發(fā)生P轉(zhuǎn)變，減少或克服非轉(zhuǎn)變，減少或克服非M組織，達(dá)到預(yù)組織，達(dá)到預(yù) 期的性能。期的性能。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 1 珠光體的組織形態(tài)珠光體的組織形態(tài) 一一.珠光體形態(tài)珠光體形態(tài) 珠光體形態(tài)有片狀珠光體和粒狀珠光體兩種：珠光體形態(tài)有片狀珠光體和粒狀珠光體兩種： 1.片狀珠光體形態(tài)（見圖片狀珠光體形態(tài)（見圖3-13-3所示）所示） 圖圖3-1 片狀珠光體片狀珠光體 （T8鋼鋼990爐冷）爐冷）500 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-2 片狀珠光體片狀珠光體 （T8鋼鋼800爐冷）爐冷）10

5、00 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-3 珠光休顯微姐織（珠光休顯微姐織（T8鋼退火）鋼退火）580 珠光體組織粗細(xì)顏色不同珠光體組織粗細(xì)顏色不同 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-43-4 亞共析鋼顯微組織（亞共析鋼顯微組織（45鋼，退火）鋼，退火）580 鐵素體為淺蘭顏色，珠光體為多種顏色鐵素體為淺蘭顏色，珠光體為多種顏色 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-5.過共析鋼顯微組織（過共析鋼顯微組織（T12鋼，退火）鋼，退火）580 珠光體珠光體+白色網(wǎng)狀滲碳體白色網(wǎng)狀滲碳體 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-3片狀珠光體片狀珠光體 （T8鋼鋼840爐冷）爐冷）380

6、0 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-7 粒狀珠光體粒狀珠光體 （T8鋼球化退火）鋼球化退火）550 2.粒狀珠光體形態(tài)（見圖粒狀珠光體形態(tài)（見圖3-7、3-8所示）所示） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-8 球化退火顯微組織球化退火顯微組織 （T10鋼，球化退火）鋼，球化退火）580X 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 片狀片狀P P以其片間距又分為：以其片間距又分為： 片狀片狀P P：片間距片間距150150450450nm nm 光子顯微鏡下可辨光子顯微鏡下可辨出。出。 索氏體：索氏體：片間距片間距8080150150nm nm 光子顯微鏡下難以分辨光子顯微鏡下難以分辨。 屈

7、氏體：屈氏體：片間距片間距30308080nm nm 光子顯微鏡根本無法辨光子顯微鏡根本無法辨別。別。 （它是在更低的溫度下形成的）（它是在更低的溫度下形成的） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 片狀片狀P P的顯微結(jié)構(gòu)：的顯微結(jié)構(gòu)： 由一片片互相交替排列的由一片片互相交替排列的FeFe3 3C C和和F F組成。組成。 一個(gè)一個(gè)A A晶粒內(nèi)晶粒內(nèi)以形成幾個(gè)以形成幾個(gè)P P團(tuán)團(tuán)-層片方向大致一致。層片方向大致一致。 試樣用試樣用4 4硝酸酒精溶液浸蝕，顯示硝酸酒精溶液浸蝕，顯示P P由片狀由片狀FeFe3 3C C（暗暗 色）和色）和F F （白色）組成。白色）組成。 試樣經(jīng)深浸蝕將試樣經(jīng)深浸蝕

8、將F F優(yōu)先腐蝕掉，再用掃描電鏡觀察，片優(yōu)先腐蝕掉，再用掃描電鏡觀察，片 狀狀FeFe3 3C C成凸雕象（圖成凸雕象（圖3-3-3 3） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2. 2. 粒狀珠光體的形態(tài)粒狀珠光體的形態(tài) 下下圖是粒狀珠光體形態(tài)。圖是粒狀珠光體形態(tài)。F F基體上分布著粒狀基體上分布著粒狀FeFe3 3C C。 APAP粒（高粒（高C C鋼中常見）鋼中常見） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3-3 珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)理珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)理 1.1. 珠光體轉(zhuǎn)變是由含珠光體轉(zhuǎn)變是由含0.770.77c c的奧氏體分解為碳含量很高的奧氏體分解為碳含量很高6.696.69) )的滲的滲 碳休和碳含

9、量很低碳休和碳含量很低(0.02l8)(0.02l8)的鐵索體，轉(zhuǎn)變中同時(shí)完成原子擴(kuò)散和點(diǎn)陣的鐵索體，轉(zhuǎn)變中同時(shí)完成原子擴(kuò)散和點(diǎn)陣 重構(gòu)兩個(gè)過程。因此珠光體轉(zhuǎn)變是以擴(kuò)散為基礎(chǔ)并受擴(kuò)散所控制。重構(gòu)兩個(gè)過程。因此珠光體轉(zhuǎn)變是以擴(kuò)散為基礎(chǔ)并受擴(kuò)散所控制。 珠光體轉(zhuǎn)變也可分為形核和長大兩個(gè)階段。珠光體轉(zhuǎn)變也可分為形核和長大兩個(gè)階段。 形核形核 當(dāng)鋼為共析成分時(shí)，珠光體在奧氏體晶界上形核，當(dāng)鋼的成分當(dāng)鋼為共析成分時(shí)，珠光體在奧氏體晶界上形核，當(dāng)鋼的成分 偏離共析成分時(shí)，珠光體在通常位于奧氏體晶界處的先共析相（鐵索體偏離共析成分時(shí)，珠光體在通常位于奧氏體晶界處的先共析相（鐵索體 或滲碳體）上形核?；驖B碳體

10、）上形核。 長大長大 珠光體長大的基本方式是沿著片的長軸方向長大，稱為縱向長珠光體長大的基本方式是沿著片的長軸方向長大，稱為縱向長 大；同時(shí)還可以橫向長大。大；同時(shí)還可以橫向長大。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-10 碳在奧氏體中擴(kuò)散示意圖碳在奧氏體中擴(kuò)散示意圖 圖圖3-11片狀珠光體形成時(shí)碳的擴(kuò)散示意圖片狀珠光體形成時(shí)碳的擴(kuò)散示意圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2. 片狀片狀P形成過程形成過程 1）關(guān)于）關(guān)于P轉(zhuǎn)變的領(lǐng)先相轉(zhuǎn)變的領(lǐng)先相 P的形成是形核、長大的結(jié)果，領(lǐng)先晶核是的形成是形核、長大的結(jié)果，領(lǐng)先晶核是F或是或是Fe3C仍在研究之仍在研究之

11、 中。一般認(rèn)為：中。一般認(rèn)為： 亞共析鋼的領(lǐng)先相是亞共析鋼的領(lǐng)先相是F（有先析出有先析出F），）， 過共析鋼的領(lǐng)先相是過共析鋼的領(lǐng)先相是Fe3C（有先析出有先析出Fe3C），）， 共析鋼的領(lǐng)先相是共析鋼的領(lǐng)先相是F和和Fe3C。 不論哪一相領(lǐng)先，當(dāng)過冷不論哪一相領(lǐng)先，當(dāng)過冷A有未溶有未溶Fe3C存在時(shí)，未溶解的存在時(shí)，未溶解的Fe3C就就 有促進(jìn)有促進(jìn)P形成的作用，而先共析形成的作用，而先共析F無明顯影響。無明顯影響。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2 2）P P的形成的形成 伴隨著兩個(gè)過程：伴隨著兩個(gè)過程： （0.77c）（0.02c）+ Fe3C（6.69c） C C的擴(kuò)散：生成高的擴(kuò)散

12、：生成高C C的的FeFe3 3C C和低和低C C的鐵素體；的鐵素體； 晶格的重構(gòu)：面心立方的奧氏體晶格的重構(gòu)：面心立方的奧氏體體心立方的體心立方的F F和復(fù)雜晶格和復(fù)雜晶格FeFe3 3C C。 形核部位：形核部位： A晶粒界上。晶粒界上。 條件是：晶界上缺陷較條件是：晶界上缺陷較 多，能量較高，原子易于擴(kuò)散。由于多，能量較高，原子易于擴(kuò)散。由于 能量成分、結(jié)構(gòu)上的起伏，在能量成分、結(jié)構(gòu)上的起伏，在A晶粒邊晶粒邊 界上產(chǎn)生一小片滲界上產(chǎn)生一小片滲C體（晶粒）。體（晶粒）。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 A Fe3C P+Fe3C A F P+F A P 圖圖3-12 共析鋼珠光共析鋼珠光

13、 體體 轉(zhuǎn)變示意圖轉(zhuǎn)變示意圖 圖圖3-13 亞共析鋼珠亞共析鋼珠 光體轉(zhuǎn)變示意圖光體轉(zhuǎn)變示意圖 圖圖3-14過共析鋼珠過共析鋼珠 光體轉(zhuǎn)變示意圖光體轉(zhuǎn)變示意圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 晶核長大：不僅向前，也向兩側(cè)長大。晶核長大：不僅向前，也向兩側(cè)長大。 Fe Fe3 3C C吸收周圍的吸收周圍的C C原子，使周圍出現(xiàn)貧原子，使周圍出現(xiàn)貧C C奧氏體，貧奧氏體，貧C C奧氏體區(qū)的奧氏體區(qū)的A A 晶界上又形成晶界上又形成F F晶核，晶核，F(xiàn) F晶核長大使周圍出現(xiàn)富晶核長大使周圍出現(xiàn)富C C奧氏體，而又形成奧氏體，而又形成 新的新的FeFe3 3C C晶核，如此交替，并向縱深生長晶核，如此

14、交替，并向縱深生長P P團(tuán)團(tuán)。這個(gè)晶粒長大過。這個(gè)晶粒長大過 程是程是F FFeFe3 3C C與與A A接壤附近的接壤附近的C C擴(kuò)散過程。擴(kuò)散過程。 遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離P P的的A A中的中的C C向與向與FeFe3 3C C接壤的接壤的A A（C Cr-r-FeFe3 3C rC r）擴(kuò)散，與擴(kuò)散，與F F接壤的接壤的A A 中的中的C C向遠(yuǎn)離向遠(yuǎn)離P P的的A A中擴(kuò)散。中擴(kuò)散。 F F內(nèi)部內(nèi)部C C擴(kuò)散：擴(kuò)散：F F與與A A接壤的接壤的C C通過通過F F向向FeFe3 3C C擴(kuò)散。擴(kuò)散。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3. 3. 粒狀珠光體形成機(jī)制粒狀珠光體形成機(jī)制 粒狀粒狀P P是

15、鐵素體基體上均勻分布著近球狀或顆粒狀滲碳體的組織是鐵素體基體上均勻分布著近球狀或顆粒狀滲碳體的組織。 粒狀粒狀P形成特點(diǎn)：形成特點(diǎn)： 形核、長大過程形核、長大過程 F轉(zhuǎn)變通過轉(zhuǎn)變通過Fe原子的點(diǎn)陣重建而成原子的點(diǎn)陣重建而成 Fe3C通過未溶碳化物質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行非均勻形核長成球狀或顆粒狀。通過未溶碳化物質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行非均勻形核長成球狀或顆粒狀。 或者從片狀或者從片狀P通過球化處理而獲得（下圖）。通過球化處理而獲得（下圖）。 圖圖3-15 3-15 片狀滲碳體在片狀滲碳體在A A1 1以下球化過程示意圖以下球化過程示意圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 粒狀粒狀P形成特定條件：形成特定條件： 奧氏體化溫度較低

16、、保溫時(shí)間較短、加熱轉(zhuǎn)變未充分奧氏體化溫度較低、保溫時(shí)間較短、加熱轉(zhuǎn)變未充分 進(jìn)行進(jìn)行 轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的等溫溫度要高、等溫時(shí)間要足夠長或轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的等溫溫度要高、等溫時(shí)間要足夠長或 冷卻速度慢。冷卻速度慢。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 共析碳鋼的共析碳鋼的IT圖（圖（a） 等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖（b） ， 它可由多組它可由多組IT圖繪制而成，由稱圖繪制而成，由稱 TTT曲線（曲線（Time-Temperature- Trasfomatiom）, 俗稱俗稱C曲線曲線。 3-13-1鋼的冷卻鋼的冷卻轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 一一.等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變IT圖及等溫轉(zhuǎn)變圖及等溫轉(zhuǎn)變 動(dòng)力學(xué)曲線動(dòng)力學(xué)曲線 珠

17、光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 1.主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 各溫度下等溫轉(zhuǎn)變開始前都有一各溫度下等溫轉(zhuǎn)變開始前都有一 段孕育期；段孕育期； 隨著轉(zhuǎn)變溫度降低，孕育期變隨著轉(zhuǎn)變溫度降低，孕育期變 短，而出現(xiàn)最小值，即短，而出現(xiàn)最小值，即“鼻尖鼻尖”， 隨后又逐漸變長。隨后又逐漸變長。 對于亞共析或過共析鋼的對于亞共析或過共析鋼的C曲線曲線 上方上分別由一條先共析鐵素體上方上分別由一條先共析鐵素體 或先共析滲碳體線或先共析滲碳體線。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2. 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖類型過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖類型 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 No

18、Image T8鋼過冷奧鋼過冷奧 氏體等溫轉(zhuǎn)氏體等溫轉(zhuǎn) 變圖變圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3.TTT 3.TTT圖的應(yīng)用圖的應(yīng)用 （1 1）是制定鋼材熱處理工藝規(guī)范的基本依據(jù)之一：）是制定鋼材熱處理工藝規(guī)范的基本依據(jù)之一： 大致估計(jì)出工件在某種冷卻介質(zhì)中冷卻得到的組織；大致估計(jì)出工件在某種冷卻介質(zhì)中冷卻得到的組織； 制定等溫淬火和分散淬火的工藝；制定等溫淬火和分散淬火的工藝； 估計(jì)鋼接受淬火的能力。估計(jì)鋼接受淬火的能力。 （2 2）實(shí)際熱處理中采用連續(xù)冷卻，其轉(zhuǎn)變規(guī)律與等溫冷卻有）實(shí)際熱處理中采用連續(xù)冷卻，其轉(zhuǎn)變規(guī)律與等溫冷卻有 相當(dāng)大的差異。因此，相當(dāng)大的差異。因此，TTTTTT圖只

19、能對連續(xù)冷卻的熱處理圖只能對連續(xù)冷卻的熱處理 工藝提供定性數(shù)據(jù)，它的直接應(yīng)用受到很大的限制。工藝提供定性數(shù)據(jù)，它的直接應(yīng)用受到很大的限制。 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖是在連續(xù)轉(zhuǎn)變條件下測定的轉(zhuǎn)變溫度、時(shí)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖是在連續(xù)轉(zhuǎn)變條件下測定的轉(zhuǎn)變溫度、時(shí) 間和轉(zhuǎn)變量關(guān)系曲線，比較接近生產(chǎn)實(shí)際，因此，比較有間和轉(zhuǎn)變量關(guān)系曲線，比較接近生產(chǎn)實(shí)際，因此，比較有 指導(dǎo)意義。指導(dǎo)意義。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 二、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖二、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖(Continuous Cooling Transformation), 稱稱CCT曲線，也稱曲線，也稱CT曲線曲線 圖6-6共析碳鋼連 續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼

20、的正火和退火關(guān)系 40Cr鋼CCT圖 （奧氏體化溫度840） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 珠光體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)（自由能與溫度的關(guān)系）珠光體轉(zhuǎn)變熱力學(xué)（自由能與溫度的關(guān)系） 1）P轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力：是自由能差轉(zhuǎn)變的驅(qū)動(dòng)力：是自由能差G0（吉布氏自由能）。（吉布氏自由能）。 AP轉(zhuǎn)變能進(jìn)行的條件是轉(zhuǎn)變能進(jìn)行的條件是GGr 和和 GFe3CGr 即：即：F相、相、Fe3C相的自由能曲線的成分點(diǎn)，必須在奧氏體相的自相的自由能曲線的成分點(diǎn)，必須在奧氏體相的自 由能曲線的共析成分點(diǎn)的切線下方，由能曲線的共析成分點(diǎn)的切線下方，F(xiàn)、Fe3C才有形成的驅(qū)動(dòng)力。才有形成的驅(qū)動(dòng)力。 AP時(shí)，涉及三個(gè)相：時(shí)，涉及三個(gè)相：

21、奧氏體（奧氏體（r ）、鐵素體（）、鐵素體（a）和滲）和滲C體體 （Fe3C），三個(gè)相在），三個(gè)相在T1、T2溫度下的自由能成分曲線如溫度下的自由能成分曲線如圖圖3-9。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-20鐵碳合金中的鐵碳合金中的、 和和Fe3C相相在在T1、T2溫度下溫度下 的自由能成分曲線的自由能成分曲線 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 共析成分下，在共析成分下，在T1T1溫度（溫度（A1=727A1=727），三個(gè)相的），三個(gè)相的 自由能成分曲線有一條公切線。自由能成分曲線有一條公切線。 說明：三個(gè)相的自由能相等，說明：三個(gè)相的自由能相等， G G0 0 即無相變驅(qū)動(dòng)力（圖即無

22、相變驅(qū)動(dòng)力（圖3-5a3-5a）。）。 當(dāng)溫度下降到當(dāng)溫度下降到T T2 2時(shí)，由于時(shí)，由于、 FeFe3 3C C、相的自由能相的自由能 隨溫度變化（隨溫度變化（G GT T）的速率不同，使三條自由能曲線）的速率不同，使三條自由能曲線 的相對位置發(fā)生變化（圖的相對位置發(fā)生變化（圖b b），根據(jù)切線規(guī)則），根據(jù)切線規(guī)則, ,用圖解用圖解 法，可以找出法，可以找出 A A轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成P P（F FFeFe3 3C C）的相變驅(qū)動(dòng)力。的相變驅(qū)動(dòng)力。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 在在Gr自由能曲線上，過共析自由能曲線上，過共析 成分作切線：成分作切線： 由析出相由析出相，成分點(diǎn)，成分點(diǎn) 作成分作

23、成分 軸的垂線，交切線與軸的垂線，交切線與G于兩點(diǎn)于兩點(diǎn) A、B，由，由 于于B-A是負(fù)值，所以，是負(fù)值，所以， AB的數(shù)值即代表形成的數(shù)值即代表形成相的驅(qū)相的驅(qū) 動(dòng)力。動(dòng)力。 同理可作出同理可作出CD的數(shù)值是形成的數(shù)值是形成 Fe3C相的驅(qū)動(dòng)力。相的驅(qū)動(dòng)力。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 分別作分別作G、Gr和和GFe3C的公的公 切線，得切線，得ac、a D、dD也也 可發(fā)現(xiàn)，三條公切線都在可發(fā)現(xiàn)，三條公切線都在Gr 共析成分點(diǎn)下方。同樣說明共析成分點(diǎn)下方。同樣說明 共析成分的奧氏體首先可同共析成分的奧氏體首先可同 時(shí)轉(zhuǎn)變時(shí)轉(zhuǎn)變F、 Fe3C。成分為：成分為： b 成分的成分的與與Fe3

24、C； C 成分的成分的與與a 成分的成分的F。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 此時(shí)，此時(shí)，A、F、Fe3C三相共三相共 存存，但但A成分不均勻成分不均勻，靠靠F 側(cè)含碳高（側(cè)含碳高（CA-F），靠靠Fe3C 含碳低（含碳低（CA-C） ，引起，引起A內(nèi)內(nèi) 部碳擴(kuò)散，使部碳擴(kuò)散，使AP轉(zhuǎn)變得轉(zhuǎn)變得 以繼續(xù)進(jìn)行，直到以繼續(xù)進(jìn)行，直到A消失，消失， 成為成為F、Fe3C兩相混合物兩相混合物P （自由能最低的）自由能最低的） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3-4 珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué) P轉(zhuǎn)變的幾個(gè)動(dòng)力學(xué)問題轉(zhuǎn)變的幾個(gè)動(dòng)力學(xué)問題 形核率形核率I和線長大速度和線長大速度V（長大率）；（長大

25、率）； P等溫轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)曲線和動(dòng)力學(xué)圖；等溫轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)曲線和動(dòng)力學(xué)圖； 及其影響因素。及其影響因素。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 珠光體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線（珠光體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線（S曲線）曲線） S曲線（曲線（P41圖圖3-1）是反映在一定的等溫溫度下，）是反映在一定的等溫溫度下，P轉(zhuǎn)變量轉(zhuǎn)變量f與時(shí)與時(shí) 間間t的關(guān)系。的關(guān)系。 約翰遜約翰遜梅爾（梅爾（Johnson-Mehl）方程表達(dá)式：）方程表達(dá)式： X=1-exp(-NG3t4/3) X珠光體體積分?jǐn)?shù)珠光體體積分?jǐn)?shù) ；N形核率；形核率；G長大速度；長大速度； t等溫時(shí)間（秒）等溫時(shí)間（秒） 因?yàn)樵诤銣貢r(shí)因?yàn)樵诤銣貢r(shí)N N、G

26、G為常數(shù)，則為常數(shù)，則f(t)f(t)作圖得到作圖得到S S曲線（曲線（P41P41圖圖3-13-1） 特征：特征： 轉(zhuǎn)變開始（轉(zhuǎn)變開始（a點(diǎn)）前有點(diǎn)）前有 一段孕育期；一段孕育期； 轉(zhuǎn)變初期、末期的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變初期、末期的轉(zhuǎn)變 速度慢；中期快。速度慢；中期快。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖3-16形核率形核率N和長大率和長大率G與轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系與轉(zhuǎn)變溫度的關(guān)系 1.特征：特征： NG具有極大值。隨著具有極大值。隨著 T 、T ，則，則N ， G 到最高點(diǎn)（到最高點(diǎn)（550-600）；）； 過最大值后隨過最大值后隨T 、T ， 則則N ，G ； 高溫轉(zhuǎn)變獲得粗珠光體、低高溫轉(zhuǎn)變獲得粗珠光體

27、、低 溫轉(zhuǎn)變獲得細(xì)珠光體；溫轉(zhuǎn)變獲得細(xì)珠光體； 形核率形核率N和長大率和長大率G與轉(zhuǎn)變溫度與轉(zhuǎn)變溫度 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2. 原因：原因： 隨著過冷度隨著過冷度T ，A與與P的自由能差的自由能差G ，晶核臨界尺寸減小，晶核臨界尺寸減小 （rc=2Tm/LT）和臨界臨界晶核形成功降低）和臨界臨界晶核形成功降低 （G=16/33T2m/L21/T）,故使得故使得N ，G 。 同時(shí)也由于同時(shí)也由于T ，Crr-Crr-c（濃度差濃度差） ，A中的中的C濃度梯度濃度梯度 ，P 片間距片間距 ，而，而I ，V 。 但是隨著但是隨著T ，C原子活動(dòng)能力原子活動(dòng)能力 ，則，則N 、G ，導(dǎo)致擴(kuò)

28、散系數(shù)，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù) D=D0e-Q/RT . 綜上分析，前面是由綜上分析，前面是由G起主導(dǎo)作用，后面是起主導(dǎo)作用，后面是C擴(kuò)散起主導(dǎo)作用。擴(kuò)散起主導(dǎo)作用。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖3-17形核率N與時(shí)間的關(guān)系 4.長大速度長大速度G與等溫時(shí)間無關(guān)：與等溫時(shí)間無關(guān)： 當(dāng)T一定時(shí)，則G也一定。 3. 形核率形核率N與時(shí)間關(guān)系：與時(shí)間關(guān)系： 隨著等溫時(shí)間隨著等溫時(shí)間t ，而，而N （圖（圖3-17） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 珠光體的力學(xué)性能 一一.共析成分珠光體的力學(xué)性能共析成分珠光體的力學(xué)性能 1.片狀珠光體的力學(xué)性能片狀珠光體的力學(xué)性能 原始奧氏體晶粒越細(xì)，所得珠光體團(tuán)的尺寸

29、越小，硬度、強(qiáng)度原始奧氏體晶粒越細(xì)，所得珠光體團(tuán)的尺寸越小，硬度、強(qiáng)度 越越 高，塑性也較好。高，塑性也較好。 珠光體中的珠光體中的F、Fe3C的片層間距（的片層間距（S0）越小，硬度（）越小，硬度（HB）、強(qiáng)）、強(qiáng) 度（度（b）越高，塑性）越高，塑性(、)也較好。也較好。 S0的大小主要取決于的大小主要取決于P形成溫度形成溫度 T： T，S0，則，則P的的b、HB、。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2.粒狀珠光體的力學(xué)性能粒狀珠光體的力學(xué)性能 與片狀珠光體相比，在成分相同的情況下，與片狀珠光體相比，在成分相同的情況下，P粒 粒的強(qiáng) 的強(qiáng) 度和硬度稍低于度和硬度稍低于P片 片，但斷面收縮率

30、，但斷面收縮率、延伸率延伸率，比比P 片片的好。 的好。 強(qiáng)度、硬度稍低的原因是強(qiáng)度、硬度稍低的原因是P粒 粒的 的F與與Fe3C的界面較的界面較P片 片少 少 的緣故，而的緣故，而、高是因?yàn)槠浠w是高是因?yàn)槠浠w是F呈連續(xù)分布。呈連續(xù)分布。 淬火變形、開列傾向小，疲勞強(qiáng)度（淬火變形、開列傾向小，疲勞強(qiáng)度（-1）高。）高。 可切性能好，對刀具磨損小?？汕行阅芎茫瑢Φ毒吣p小。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 獲得強(qiáng)化效果的原因獲得強(qiáng)化效果的原因 細(xì)珠光體有較高的塑性變形能力（因?yàn)榧?xì)珠光體有較高的塑性變形能力（因?yàn)镕eFe3 3C C薄，滑移薄，滑移 或彎曲），易于深度冷拔進(jìn)行強(qiáng)化。變形量大，則

31、位錯(cuò)或彎曲），易于深度冷拔進(jìn)行強(qiáng)化。變形量大，則位錯(cuò) 密度密度、抗拉抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度 b b、鐵素體的亞晶細(xì)化，強(qiáng)化鐵素體的亞晶細(xì)化，強(qiáng)化 效果效果。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3-7 3-7 鋼的退火與正火鋼的退火與正火 退火退火、正火正火、淬火淬火和回火回火通常是 熱處理工作者的四把火。本章主要介紹 退火、正火熱處理工藝。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 一一. .退火的定義、目的和分類退火的定義、目的和分類 1.1.退火的定義：退火的定義： 將金屬工件緩慢加熱到一定的溫度（溫度范圍根據(jù)將金屬工件緩慢加熱到一定的溫度（溫度范圍根據(jù) 不同的退火方法而定），保持一定時(shí)間后緩慢冷卻（通不同的退

32、火方法而定），保持一定時(shí)間后緩慢冷卻（通 常是爐中冷卻至常是爐中冷卻至600600左右出爐空冷）下來的熱處理工藝左右出爐空冷）下來的熱處理工藝 稱退火。稱退火。 緩慢冷卻的目的是以獲得接近至平衡狀態(tài)的組織結(jié)緩慢冷卻的目的是以獲得接近至平衡狀態(tài)的組織結(jié) 構(gòu)構(gòu), ,所得到的組織為所得到的組織為P P均勻組織。均勻組織。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 2.2.退火的目的：退火的目的： （1 1）降低硬度，改善切削加工性；）降低硬度，改善切削加工性； （2 2）消除鍛、軋后的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸；）消除鍛、軋后的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸； （3 3）為淬火做好組織準(zhǔn)備；）為淬火做好組織準(zhǔn)備； （4 4）消除各種

33、缺陷，改善組織（如枝晶偏折等化學(xué)成分）消除各種缺陷，改善組織（如枝晶偏折等化學(xué)成分 不均勻等）。不均勻等）。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3.3.退火工藝的分類退火工藝的分類 1 1）按加熱溫度分兩大類：）按加熱溫度分兩大類： 退火溫度在臨界退火溫度在臨界AcAc1 1以下的退火：以下的退火： 軟化退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火等。（特點(diǎn)：未發(fā)生軟化退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火等。（特點(diǎn)：未發(fā)生 相變重結(jié)晶）相變重結(jié)晶） 退火溫度在退火溫度在Ac1Ac1或或Ac3Ac3以上退火：以上退火： 完全退火、不完全退火、均勻化退火（擴(kuò)散退火）、球化完全退火、不完全退火、均勻化退火（擴(kuò)散退火）、球化

34、退火。（特點(diǎn)：發(fā)生了相變重結(jié)晶）退火。（特點(diǎn)：發(fā)生了相變重結(jié)晶） 2 2）按加熱冷卻方式及所用設(shè)備可分：）按加熱冷卻方式及所用設(shè)備可分： 加熱爐退火、鹽浴爐退火、火焰退火、氫氣退火。加熱爐退火、鹽浴爐退火、火焰退火、氫氣退火。 3 3）零件退火體積可分：整體退火、局部退火。）零件退火體積可分：整體退火、局部退火。 4 4）按零件表面狀態(tài)可分：黑皮退火及光亮退火。）按零件表面狀態(tài)可分：黑皮退火及光亮退火。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 4.4.常用退火工藝方法常用退火工藝方法 圖圖2-1 常用退火及正火工藝的溫度范圍常用退火及正火工藝的溫度范圍 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的

35、正火和退火關(guān)系 （一）完全退火（一）完全退火 完全退火工藝規(guī)范示意圖完全退火工藝規(guī)范示意圖 （1 1）定義：將鋼加熱到）定義：將鋼加熱到AC3AC3以上以上20203030溫度，保溫一段時(shí)溫度，保溫一段時(shí) 間后緩慢冷卻（如爐冷到間后緩慢冷卻（如爐冷到600600左右空冷）的熱處理工藝，稱左右空冷）的熱處理工藝，稱 完全退火。完全退火。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （2 2）加熱溫度：在）加熱溫度：在GSGS線以上（線以上（A AC3 C3以上）。 以上）。 碳碳 鋼：鋼：T TA AC3 C3 30305050； 合金鋼：合金鋼：T TA AC3 C3 50507070； 生產(chǎn)實(shí)踐上為了加

36、速鋼的組織轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步使生產(chǎn)實(shí)踐上為了加速鋼的組織轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步使A A成分均勻成分均勻 化，往往采用化，往往采用A AC3 C3 7070100100（碳鋼），只要保溫時(shí)間不（碳鋼），只要保溫時(shí)間不 太長，不會(huì)引起晶粒粗大，至于合金鋼，太長，不會(huì)引起晶粒粗大，至于合金鋼，A AC3 C3 8080120120 沒問題。沒問題。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （3 3）加熱速度）加熱速度 合理合理V V150150180180小時(shí)，特別是合金鋼，導(dǎo)熱性差，合小時(shí)，特別是合金鋼，導(dǎo)熱性差，合 金元素?cái)U(kuò)散也慢，過快會(huì)引起退火缺陷，引起變形。金元素?cái)U(kuò)散也慢，過快會(huì)引起退火缺陷，引起變形。 （4 4）

37、保溫時(shí)間）保溫時(shí)間 以加熱時(shí)間的以加熱時(shí)間的1 13 3為宜，或?yàn)橐?，?.58.5Q/4Q/4（h h），）， Q-Q-裝爐量（噸）裝爐量（噸） （5 5）冷卻速度）冷卻速度 高合金鋼高合金鋼202060/h60/h，爐冷至，爐冷至350350出爐；低合金鋼出爐；低合金鋼 5050100/h100/h， 碳鋼碳鋼100100200/h200/h；通常爐冷，；通常爐冷，600600出爐。出爐。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 不完全退火不完全退火 （1 1）定義：將鋼件加熱到不完全奧氏體化溫度，保溫一段時(shí)間，）定義：將鋼件加熱到不完全奧氏體化溫度，保溫一段時(shí)間， 然后緩慢冷卻下來，這種操作工藝

38、稱不完全退火。然后緩慢冷卻下來，這種操作工藝稱不完全退火。 （2 2）目的：主要在于降低硬度，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，提高塑性。）目的：主要在于降低硬度，消除工件的內(nèi)應(yīng)力，提高塑性。 （3 3）溫度：）溫度：Ac1+30Ac1+305050 不完全退火工不完全退火工 藝規(guī)范示意圖藝規(guī)范示意圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （二）等溫退火（二）等溫退火 （1 1）定義：將鋼件加熱到高于）定義：將鋼件加熱到高于A AC1 C1（亞共析鋼）或 （亞共析鋼）或A AC1 C1 A AC Cm之間之間 （過共析鋼），短時(shí)保溫時(shí)間后較快地冷到（過共析鋼），短時(shí)保溫時(shí)間后較快地冷到P P轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某轉(zhuǎn)變溫度

39、區(qū)間的某 一溫度，并等溫保持足夠時(shí)間，使一溫度，并等溫保持足夠時(shí)間，使A A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镻 P型組織，然后在空氣型組織，然后在空氣 中冷卻的退火工藝稱等溫退火中冷卻的退火工藝稱等溫退火 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （2 2）等溫退火優(yōu)點(diǎn)）等溫退火優(yōu)點(diǎn): :中碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行等溫退火可以獲中碳鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行等溫退火可以獲 得比完全退火優(yōu)越性：得比完全退火優(yōu)越性： 更為均一的組織性能，同時(shí)還有效地提高生產(chǎn)率；更為均一的組織性能，同時(shí)還有效地提高生產(chǎn)率； 消除鍛造應(yīng)力，工藝周期卻比完全退火少約一半。消除鍛造應(yīng)力，工藝周期卻比完全退火少約一半。 （3）等溫溫度與組織性能影響）等溫溫度與組織

40、性能影響 T2高時(shí)，高時(shí)，AP轉(zhuǎn)變，先共析轉(zhuǎn)變，先共析F含量含量 ，P片層粗，硬度片層粗，硬度 。 T2低時(shí)，低時(shí)，AP轉(zhuǎn)變需時(shí)間短，轉(zhuǎn)變需時(shí)間短，P片層間距離隨過冷度增加片層間距離隨過冷度增加 而變小，退火后硬度升高。而變小，退火后硬度升高。 T2一般選擇低于一般選擇低于A130100 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （4 4）溫時(shí)間以保證過冷）溫時(shí)間以保證過冷A A分解完全分解完全 碳鋼碳鋼: 1: 12h2h； 低、中合金鋼：低、中合金鋼：3 35h5h。 （5 5）等溫退火工藝是完全退火、不完全退火、球化退火的）等溫退火工藝是完全退火、不完全退火、球化退火的 重要工藝改進(jìn)途徑，目的相同

41、。重要工藝改進(jìn)途徑，目的相同。 等溫退火工藝應(yīng)用于工具鋼及軸承鋼的球化，以及結(jié)構(gòu)等溫退火工藝應(yīng)用于工具鋼及軸承鋼的球化，以及結(jié)構(gòu) 鋼大鍛件的去除白點(diǎn)處理。鋼大鍛件的去除白點(diǎn)處理。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （三）球化退火（三）球化退火 （1 1）球化：指鋼中滲）球化：指鋼中滲C C體的形狀，彌散分布于體的形狀，彌散分布于F F基體上的基體上的 細(xì)粒狀（球細(xì)粒狀（球 狀）碳化物組織。狀）碳化物組織。 （2 2）定義：球化退火是使鋼中的滲）定義：球化退火是使鋼中的滲C C體呈球狀的退火工體呈球狀的退火工 藝，稱球化退火。藝，稱球化退火。 （3 3）適用鋼種：）適用鋼種：C C0.600.60

42、的各種碳工鋼、合工鋼、模具的各種碳工鋼、合工鋼、模具 鋼、軸承鋼等。鋼、軸承鋼等。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （4 4）提高性能：獲得彌散分布的球狀）提高性能：獲得彌散分布的球狀K K，可以，可以: : 減小工件淬火時(shí)的變形開裂傾向，減小工件淬火時(shí)的變形開裂傾向， 提高鋼的斷裂韌性提高鋼的斷裂韌性, , 消除網(wǎng)狀消除網(wǎng)狀K K或粗大或粗大K K所引起的脆斷，刀具的崩落，所引起的脆斷，刀具的崩落， 提高軸承的接觸疲勞壽命，提高軸承的接觸疲勞壽命， 提高耐磨性。提高耐磨性。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （5 5）影響）影響K K球化的因素球化的因素 化學(xué)成分化學(xué)成分 C C：CC，K K

43、數(shù)量就數(shù)量就，易于球化。，易于球化。 合金元素：含有碳化物形成元素，阻礙球化，使球化變慢。合金元素：含有碳化物形成元素，阻礙球化，使球化變慢。 原始組織原始組織 a.a.淬火馬氏體球化效果快，組織均勻。這與淬火馬氏體球化效果快，組織均勻。這與M M是過飽和固溶是過飽和固溶 體，在體，在A A1 1以的回火分解，析出以的回火分解，析出K K，聚集長大形成，聚集長大形成K K的貢獻(xiàn)有關(guān)。的貢獻(xiàn)有關(guān)。 b.b.原始組織為大塊原始組織為大塊F FP P混合組織，其緩冷球化退火后混合組織，其緩冷球化退火后K K極不均勻。極不均勻。 c.c.原始組織經(jīng)冷變形，低溫鍛造加工，顯著促進(jìn)球化原始組織經(jīng)冷變形，低

44、溫鍛造加工，顯著促進(jìn)球化K K形成。形成。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 加熱溫度、保溫時(shí)間加熱溫度、保溫時(shí)間 A A化化TT則易得到層片狀則易得到層片狀P P，不易球化。，不易球化。 原始組織是片狀原始組織是片狀P P，也不易球化。，也不易球化。 冷卻速度：冷卻速度太大，冷卻速度：冷卻速度太大，C C擴(kuò)散受到抑制，球化困難。擴(kuò)散受到抑制，球化困難。 形變：形變加速球化過程形變：形變加速球化過程。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （四）擴(kuò)散退火（均勻化退火）（四）擴(kuò)散退火（均勻化退火） （1 1）定義：將鋼加熱到）定義：將鋼加熱到AC3AC3以上（或以上（或AcmAcm）以上）以上15015

45、0300300 的溫度進(jìn)行長時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為均的溫度進(jìn)行長時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為均 勻化退火。勻化退火。 （2 2）主要目的：用于鋼碇、大型鑄件、鍛坯的化學(xué)成分的）主要目的：用于鋼碇、大型鑄件、鍛坯的化學(xué)成分的 偏析和組織不均勻，以獲得均勻一致的成分和組織。偏析和組織不均勻，以獲得均勻一致的成分和組織。 化學(xué)成分偏折主要有：枝晶偏折、帶狀化學(xué)成分偏折主要有：枝晶偏折、帶狀K K不均勻、合金元不均勻、合金元 素（素（C C、S S、P P、MoMo）偏析等，這些嚴(yán)重地影響鋼的熱處理質(zhì)）偏析等，這些嚴(yán)重地影響鋼的熱處理質(zhì) 量和使力學(xué)性能惡化。量和使力學(xué)性能惡化

46、。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （3 3）均勻化退火工藝）均勻化退火工藝 溫度的確定：在不致于使溫度的確定：在不致于使A A晶粒過于粗大的條件下盡量提晶粒過于粗大的條件下盡量提 高溫度，以利于擴(kuò)散均勻化。高溫度，以利于擴(kuò)散均勻化。 T T0.80.80.9T0.9T熔點(diǎn)，但低于固相線。熔點(diǎn)，但低于固相線。 對于碳鋼對于碳鋼T T1100110012001200； 對于合金鋼對于合金鋼T T1050105012501250（也可取（也可取T T1200120013001300） 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 保保 溫溫 時(shí)時(shí) 間：為使擴(kuò)散得以充分進(jìn)行，一般時(shí)間間：為使擴(kuò)散得以充分進(jìn)行，一般

47、時(shí)間t t比較長，比較長， 一一 般般 情情 況況: : a. a. 101015h15h b. b. （1.51.52.52.5分鐘）分鐘） H H 其中：其中：H H截面厚度截面厚度( (） 裝爐量大時(shí)：裝爐量大時(shí)： c. c. 8.5+Q/4 -(h) Q-8.5+Q/4 -(h) Q-裝爐量（噸），通常不裝爐量（噸），通常不 超過超過1515小時(shí)，否則氧化嚴(yán)重。小時(shí)，否則氧化嚴(yán)重。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 升溫速度：升溫速度： V V100100200/h200/h 降溫速度：降溫速度： 50/h 50/h 高合金鋼可為高合金鋼可為202030/h30/h 出爐溫度：通常斷電爐

48、冷至出爐溫度：通常斷電爐冷至600600以下即可出爐空冷。以下即可出爐空冷。 但對高合金鋼，由于淬透性好，為防止在冷卻過程中產(chǎn)生但對高合金鋼，由于淬透性好，為防止在冷卻過程中產(chǎn)生 較大較大 應(yīng)力，或硬度偏高，最好在應(yīng)力，或硬度偏高，最好在350350出爐。由于高出爐。由于高 溫長時(shí)間保溫，常使晶粒粗大，為消除之，一般補(bǔ)充進(jìn)行溫長時(shí)間保溫，常使晶粒粗大，為消除之，一般補(bǔ)充進(jìn)行 一次完全退火或正火，細(xì)化晶粒。一次完全退火或正火，細(xì)化晶粒。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （五）低溫退火（去應(yīng)力退火）（五）低溫退火（去應(yīng)力退火） （1 1）定義：冷變形后的金屬在低于再結(jié)晶溫度加熱，以）定義：冷變形后

49、的金屬在低于再結(jié)晶溫度加熱，以 去除內(nèi)應(yīng)力，但仍保留冷作硬化效果的熱處理，稱為去應(yīng)力去除內(nèi)應(yīng)力，但仍保留冷作硬化效果的熱處理，稱為去應(yīng)力 退火。退火。 把去除由于塑性變形加工、鍛造、焊接等造成及鑄件內(nèi)把去除由于塑性變形加工、鍛造、焊接等造成及鑄件內(nèi) 存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火統(tǒng)稱去應(yīng)力退火。存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火統(tǒng)稱去應(yīng)力退火。 去內(nèi)應(yīng)力退火的溫度范圍很寬，習(xí)慣上把較高溫度下的去內(nèi)應(yīng)力退火的溫度范圍很寬，習(xí)慣上把較高溫度下的 處理稱去應(yīng)力退火，而把較低溫度下的處理稱去應(yīng)力回火。處理稱去應(yīng)力退火，而把較低溫度下的處理稱去應(yīng)力回火。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （2 2）低溫退火低溫退火溫

50、度溫度 低低C C結(jié)構(gòu)鋼，熱鍛軋材及工件的去應(yīng)力退火溫度結(jié)構(gòu)鋼，熱鍛軋材及工件的去應(yīng)力退火溫度T T500500左右。左右。 中中C C結(jié)構(gòu)鋼，為避免調(diào)質(zhì)時(shí)的淬火變形，需在切削加工或最終熱結(jié)構(gòu)鋼，為避免調(diào)質(zhì)時(shí)的淬火變形，需在切削加工或最終熱 處理前進(jìn)行處理前進(jìn)行500500650650去應(yīng)力退火。加熱時(shí)間不宜長，燒透為準(zhǔn)。去應(yīng)力退火。加熱時(shí)間不宜長，燒透為準(zhǔn)。 合金鋼應(yīng)選較高溫度，常選合金鋼應(yīng)選較高溫度，常選T T6006007007002 24h4h。 冷變形鋼材如冷軋薄板、鋼帶、冷撥鋼絲，制作小零件，常選冷變形鋼材如冷軋薄板、鋼帶、冷撥鋼絲，制作小零件，常選 T T250250350350

51、。 鑄鐵去應(yīng)力退火選的溫度較高，如普通灰口鑄鐵鑄鐵去應(yīng)力退火選的溫度較高，如普通灰口鑄鐵 T T55055025nm/h25nm/h。 合金灰口鑄鐵合金灰口鑄鐵T T6006006506502525/h/h2 28h8h。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 （六）（六）再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火 (1)(1)什么是再結(jié)晶退火？什么是再結(jié)晶退火？ 將加工硬化的工件加熱至再結(jié)晶溫度以上將加工硬化的工件加熱至再結(jié)晶溫度以上150150200(200(碳鋼的再碳鋼的再 結(jié)晶溫度為結(jié)晶溫度為450450500)500)即即600600700700（小于（小于Ac1Ac1），并在此溫度保），并在此溫度保 溫一段時(shí)

52、間，完全消除加工硬化現(xiàn)象（使破碎晶?；謴?fù)原狀），然溫一段時(shí)間，完全消除加工硬化現(xiàn)象（使破碎晶?；謴?fù)原狀），然 后在空氣中冷卻，這種退火稱為再結(jié)晶退火。后在空氣中冷卻，這種退火稱為再結(jié)晶退火。 （2）再結(jié)晶）再結(jié)晶 退火工藝規(guī)范退火工藝規(guī)范 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 (3)(3)再結(jié)晶退火的作用再結(jié)晶退火的作用 主要于冷加工塑性變形后的金屬材料。冷變形金屬產(chǎn)生加工硬主要于冷加工塑性變形后的金屬材料。冷變形金屬產(chǎn)生加工硬 化，其硬度、強(qiáng)度和內(nèi)應(yīng)力隨變形量增加而增大，塑性降低。只化，其硬度、強(qiáng)度和內(nèi)應(yīng)力隨變形量增加而增大，塑性降低。只 有將其在再結(jié)晶溫度以上加熱，使被拉長了的變形晶粒重新形核，

53、有將其在再結(jié)晶溫度以上加熱，使被拉長了的變形晶粒重新形核， 變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，同時(shí)消除冷作硬化作用，硬度變?yōu)榧?xì)小的等軸晶粒，同時(shí)消除冷作硬化作用，硬度，內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力 基本消除，組織與性能恢復(fù)到冷變形前的情況。圖基本消除，組織與性能恢復(fù)到冷變形前的情況。圖2-72-7為冷變形組為冷變形組 織在加熱時(shí)的變化及性能變化示意圖。織在加熱時(shí)的變化及性能變化示意圖。 （4 4）再結(jié)晶退火溫度：）再結(jié)晶退火溫度： 鋼材的再結(jié)晶溫度鋼材的再結(jié)晶溫度T T晶晶=450=450500500， 那么制定再結(jié)晶退火溫度為那么制定再結(jié)晶退火溫度為T TT T晶晶150150200200600600700 700 珠

54、光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 圖圖2-7 2-7 冷加工變形量及退火溫對金屬組織與性能影響示意圖冷加工變形量及退火溫對金屬組織與性能影響示意圖 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 二二. .正火的定義、目的和分類正火的定義、目的和分類 正火工藝規(guī)范示意圖正火工藝規(guī)范示意圖 2.2.正火的目的：正火的目的： 1 1）消除鍛、軋后的應(yīng)力；）消除鍛、軋后的應(yīng)力； 2 2）細(xì)化晶粒、均勻組織，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備；）細(xì)化晶粒、均勻組織，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備； 3 3）改善組織，提高性能。如消除網(wǎng)狀）改善組織，提高性能。如消除網(wǎng)狀K K，大塊，大塊F F等組織缺陷。等組織缺陷。 1.正火的定義：正火的定義： 將鋼件加熱到將鋼件加熱到AC3或或 Acm以上以上3050 ，保溫適當(dāng)時(shí)間后，保溫適當(dāng)時(shí)間后 在空氣中冷卻下來在空氣中冷卻下來 的工藝稱為正火。的工藝稱為正火。 珠光體轉(zhuǎn)變程鋼的正火和退火關(guān)系 3.正火的作用正火的作用 正火可以作為對性能要求不高的工件的最終熱處理，常用于碳鋼和正火可以作為對性能要求不高的工件的最終熱處理，常用于碳鋼和 低合金鋼：低合金鋼： 1）共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀）共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀K； 2）碳鋼正火后顯著改善切削加工性；）碳鋼正火后顯著改善切削加工性； 3）