第二篇-第5、6章

1、第二篇第二篇 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼第五章第五章 改善鋼的組織與性能的基本途徑改善鋼的組織與性能的基本途徑第六章第六章 構(gòu)件用鋼構(gòu)件用鋼第七章第七章 機(jī)械零件用鋼機(jī)械零件用鋼第八章第八章 工具材料工具材料 第九章第九章 特殊鋼特殊鋼形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化：即加工硬化，塑性變形后，金屬即加工硬化，塑性變形后，金屬內(nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目?jī)?nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目將隨變形量的增大而增加將隨變形量的增大而增加，使，使金屬強(qiáng)度和硬度提金屬強(qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降高，塑性和韌性下降。晶界強(qiáng)化晶界強(qiáng)化：晶界對(duì)位錯(cuò)滑移起阻礙作用，因此晶粒越細(xì)小，晶界對(duì)位錯(cuò)滑移起阻礙作用，因此晶粒越細(xì)小，晶界面積越大，金屬強(qiáng)度越高，同時(shí)韌性和塑性晶界面

2、積越大，金屬強(qiáng)度越高，同時(shí)韌性和塑性也越高。也越高。形變強(qiáng)化，晶界強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化形變強(qiáng)化，晶界強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：固溶體晶格畸變固溶體晶格畸變導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和硬度隨著原子導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和硬度隨著原子濃度的增加而提高。濃度的增加而提高。第二相質(zhì)點(diǎn)的彌散強(qiáng)化第二相質(zhì)點(diǎn)的彌散強(qiáng)化：合金中合金中以固溶體為主以固溶體為主再有再有適量的金屬間化合物彌適量的金屬間化合物彌散分布散分布，提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性能。，提高合金的強(qiáng)度、硬度及耐磨性能。(第第二相粒子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用二相粒子對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起阻礙作用)相變強(qiáng)化：使新相為高強(qiáng)相或新相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)相變強(qiáng)化：使新相為高強(qiáng)

3、相或新相對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙的強(qiáng)化手段。生阻礙的強(qiáng)化手段。鋼的性能除與強(qiáng)化有關(guān)，與冶金質(zhì)量也密切相關(guān)。鋼的性能除與強(qiáng)化有關(guān)，與冶金質(zhì)量也密切相關(guān)。第一節(jié)第一節(jié) 冶金質(zhì)量對(duì)鋼性能冶金質(zhì)量對(duì)鋼性能第二節(jié)第二節(jié) 碳鋼的熱處理碳鋼的熱處理第三節(jié)第三節(jié) 鋼的合金化鋼的合金化基本要求基本要求第五章第五章 改善鋼的組織與性能的基本途徑改善鋼的組織與性能的基本途徑第一節(jié)第一節(jié) 冶金質(zhì)量對(duì)鋼性能的影響冶金質(zhì)量對(duì)鋼性能的影響鋼的冶金質(zhì)量鋼的冶金質(zhì)量：鋼在冶煉、澆注及壓力加工后：鋼在冶煉、澆注及壓力加工后的質(zhì)量。的質(zhì)量。主要包括主要包括:(1)所含雜質(zhì)元素所含雜質(zhì)元素；(2)非金屬夾雜物非金屬夾雜物；(3)鋼錠的宏觀

4、組織及壓力加工后的組織缺陷。鋼錠的宏觀組織及壓力加工后的組織缺陷。一、雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響一、雜質(zhì)對(duì)鋼材性能的影響鋼中鋼中常存元素常存元素：Mn，Si，S，P，O，H，N等。等。Mn和和Si：(1)煉鋼脫氧劑；煉鋼脫氧劑；(2)溶于鐵，有固溶強(qiáng)化作用；溶于鐵，有固溶強(qiáng)化作用；(3)Mn可減輕可減輕S的有害作用。的有害作用。屬有益雜質(zhì)屬有益雜質(zhì)S：(1)不溶于不溶于Fe，而與鐵形成化合物，而與鐵形成化合物FeS；(2)FeS與與Fe形成低熔點(diǎn)共晶物，且分布于晶間，形成低熔點(diǎn)共晶物，且分布于晶間，溫度較高時(shí)，鋼材表現(xiàn)出溫度較高時(shí)，鋼材表現(xiàn)出熱脆性熱脆性。(3)Mn和和S的親和性更大，可消除熱脆性，

5、同時(shí)增的親和性更大，可消除熱脆性，同時(shí)增加鋼材的切削性能。加鋼材的切削性能。屬有害雜質(zhì)屬有害雜質(zhì)P：(1)-Fe中最大溶解度為中最大溶解度為1.2%；(2)易偏析形成易偏析形成Fe3P，可是鋼的強(qiáng)度提高，但增加，可是鋼的強(qiáng)度提高，但增加脆性；脆性；(3) Fe3P使脆性轉(zhuǎn)折溫度急劇升高，引起鋼的使脆性轉(zhuǎn)折溫度急劇升高，引起鋼的冷冷脆性脆性。(4)增加增加P含量可增加切削性；含量可增加切削性；(5)與與Cu同時(shí)存在時(shí)可提高耐蝕性。同時(shí)存在時(shí)可提高耐蝕性。屬有害雜質(zhì)屬有害雜質(zhì)O、N和和H：(1)O和和N溶入固體降低鋼的沖擊韌性并急劇提高溶入固體降低鋼的沖擊韌性并急劇提高脆性轉(zhuǎn)折溫度；脆性轉(zhuǎn)折溫度；

6、(2)微量的微量的H引起氫脆；引起氫脆；存在形式：游離氣態(tài)、固溶體或化合物。存在形式：游離氣態(tài)、固溶體或化合物。屬有害雜質(zhì)屬有害雜質(zhì)鋼中白點(diǎn)鋼中白點(diǎn)二、非金屬夾雜物對(duì)鋼材性能的影響二、非金屬夾雜物對(duì)鋼材性能的影響非金屬夾雜物的來源：非金屬夾雜物的來源：(1)冶煉、澆注過程中的物理化學(xué)反應(yīng)生成物；冶煉、澆注過程中的物理化學(xué)反應(yīng)生成物；(2)澆注過程中因侵蝕剝落形成的爐渣及耐火材料。澆注過程中因侵蝕剝落形成的爐渣及耐火材料。非金屬夾雜物的主要類型：氧化物和硫化物。非金屬夾雜物的主要類型：氧化物和硫化物。對(duì)鋼材性能的影響：對(duì)鋼材性能的影響：與基體彈塑性變形不協(xié)調(diào)而與基體彈塑性變形不協(xié)調(diào)而引起應(yīng)力集中

7、引起應(yīng)力集中，脆性，脆性夾雜物邊緣出現(xiàn)夾雜物邊緣出現(xiàn)疲勞裂紋疲勞裂紋，從而，從而降低鋼強(qiáng)度降低鋼強(qiáng)度。三、鋼錠的宏觀組織三、鋼錠的宏觀組織根據(jù)脫氧程度分：根據(jù)脫氧程度分：鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼、沸騰鋼和半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼：鎮(zhèn)靜鋼：(1)Mn、Al、Si脫氧的鋼脫氧的鋼(2)包括表面細(xì)晶區(qū)、柱狀包括表面細(xì)晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)晶區(qū)和內(nèi)部等軸晶區(qū)(3)晶粒下沉形成下部錐體晶粒下沉形成下部錐體(4)偏析形成偏析形成V型偏析和逆型偏析和逆V型偏析型偏析(5)存在縮孔、縮松和氣泡存在縮孔、縮松和氣泡縮孔、縮松、偏析縮孔、縮松、偏析氣泡氣泡集中縮孔集中縮孔縮孔縮孔不完全切除，會(huì)破壞鋼錠的連續(xù)性。

8、不完全切除，會(huì)破壞鋼錠的連續(xù)性?？s松縮松偏析偏析各部分化學(xué)成分的不均勻性。各部分化學(xué)成分的不均勻性。造成鋼材機(jī)械性能的不連續(xù)性，如碳含量高造成鋼材機(jī)械性能的不連續(xù)性，如碳含量高的區(qū)域，塑性韌性下降；合金元素的偏析還的區(qū)域，塑性韌性下降；合金元素的偏析還影響熱處理后鋼材的性能。影響熱處理后鋼材的性能。沸騰鋼沸騰鋼(1)僅用僅用Mn脫氧；脫氧；(2)氧含量高，生成氧含量高，生成CO而使鋼液而使鋼液沸騰；沸騰； (3)氣泡量和偏析較鎮(zhèn)靜鋼嚴(yán)重；氣泡量和偏析較鎮(zhèn)靜鋼嚴(yán)重； (4)集中集中縮孔少?？s孔少。半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼用用Mn、Al脫氧，質(zhì)量介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼脫氧，質(zhì)量介于鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼機(jī)械性能要求高

9、時(shí)，用鎮(zhèn)靜鋼；要求塑性好時(shí)，機(jī)械性能要求高時(shí)，用鎮(zhèn)靜鋼；要求塑性好時(shí)，可用沸騰鋼，如冷沖壓汽車殼體、油箱等可用沸騰鋼，如冷沖壓汽車殼體、油箱等四、鋼的分類四、鋼的分類按照化學(xué)成分：碳鋼與合金鋼按照化學(xué)成分：碳鋼與合金鋼碳鋼：碳鋼： 1、低碳鋼、低碳鋼 Cwt.%0.25%; 2、中碳鋼、中碳鋼 0.30%Cwt.%0.6%。合金鋼：合金鋼：1、低合金鋼、低合金鋼 合金元素含量小于合金元素含量小于5wt.%; 2、中合金鋼、中合金鋼 合金元素含量為合金元素含量為5-10wt.%; 3、高合金鋼、高合金鋼 合金元素含量大于合金元素含量大于10wt.%;按用途分按用途分1、結(jié)構(gòu)鋼：構(gòu)件及機(jī)器零件用鋼

10、；、結(jié)構(gòu)鋼：構(gòu)件及機(jī)器零件用鋼；2、工具鋼：刃具鋼、模具鋼和量具鋼；、工具鋼：刃具鋼、模具鋼和量具鋼；3、特殊用途鋼：不銹鋼、耐磨鋼、耐熱鋼等。、特殊用途鋼：不銹鋼、耐磨鋼、耐熱鋼等。按冶煉方法分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。按冶煉方法分：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼。按質(zhì)量等級(jí)分按質(zhì)量等級(jí)分(根據(jù)根據(jù)S和和P含量含量)1、普通鋼：、普通鋼：P為為0.045-0.085%；S為為0.055-0.065%；2、優(yōu)質(zhì)鋼：、優(yōu)質(zhì)鋼：P為為0.035-0.04%；S為為0.03-0.04%；3、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼：P為為0.03-0.035%；S為為0.02-0.03%。第二節(jié)第二節(jié) 碳鋼的熱處理碳鋼

11、的熱處理鋼的熱處理鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)下以一定的方式進(jìn)行：將鋼在固態(tài)下以一定的方式進(jìn)行加加熱、保溫?zé)帷⒈?，然后采取合適的方式，然后采取合適的方式冷卻冷卻，讓其獲得，讓其獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝。所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝。 通常用溫度通常用溫度時(shí)間坐標(biāo)時(shí)間坐標(biāo)繪出繪出熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線。 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理最終熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線鋼熱處理工藝曲線時(shí)間時(shí)間溫度溫度/根據(jù)熱處理原理根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)間、介質(zhì)等參數(shù)制定的溫度、時(shí)間、介質(zhì)等參數(shù)稱稱熱處理工藝熱處理工藝。v在機(jī)床制造中約在機(jī)床制造中約60-70%的的零件要經(jīng)過熱處理。零件要經(jīng)

12、過熱處理。v在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(dá)處理的零件達(dá)70-80%。l模具、滾動(dòng)軸承模具、滾動(dòng)軸承100%需經(jīng)過需經(jīng)過熱處理。熱處理。l重要零件都需適當(dāng)熱處理后才重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。能使用。 v熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 區(qū)別于其區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓他加工工藝如鑄造、壓力加工等，力加工等，只通過改變只通過改變工件的組織來改變性能，工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。而不改變其形狀。 鑄造鑄造軋制軋制l熱處理適用范圍熱處理適用范圍:只只適用于適用于固態(tài)下發(fā)生固態(tài)下發(fā)生相變相變的材料，不發(fā)的材料，不發(fā)生固態(tài)相變的材料生固態(tài)相變的材料不能用熱處理

13、強(qiáng)化。不能用熱處理強(qiáng)化。 鐵碳相圖中鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用線分別用A1、A3、Acm表示。表示。冷卻冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示表示加熱加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示表示其他熱處理其他熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理熱處理熱處理退火退火正火正火淬火淬火回火回火真空熱處理真空熱處理形變熱處理形變熱處理激光熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理控制氣氛熱處理表面淬火表面淬火感應(yīng)加熱、火焰加熱、感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等電接觸加熱等化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳、氮化、碳氮滲碳、氮化、碳

14、氮共滲、滲其他元素等共滲、滲其他元素等根據(jù)根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，不同，將熱處理工藝分類如下：將熱處理工藝分類如下：退火退火：將工件加熱到：將工件加熱到高于高于AC3或或AC1溫度以上，保溫度以上，保溫一定時(shí)間，隨后以溫一定時(shí)間，隨后以足夠緩慢的速度冷卻足夠緩慢的速度冷卻，使鋼，使鋼得到得到接近平衡組織接近平衡組織的熱處理工藝。的熱處理工藝。目的：目的：調(diào)整硬度，便于切削加調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為工。適合加工的硬度為170-250HB。 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。中變形。 細(xì)化晶粒，為最終熱處細(xì)化晶粒，

15、為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。理作組織準(zhǔn)備。 真空退火爐真空退火爐根據(jù)加熱溫度不同退火根據(jù)加熱溫度不同退火分為分為完全退火完全退火和和不完全不完全退火退火。完全退火完全退火：加熱到：加熱到AC3以以上，得到上，得到均一奧氏體組織均一奧氏體組織后再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組后再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織織的過程。的過程。不完全退火不完全退火：加熱到：加熱到AC1以上，得到以上，得到奧氏體加未溶奧氏體加未溶碳化物或鐵素體，再緩冷進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變碳化物或鐵素體，再緩冷進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變的過程。的過程。正火正火：將鋼加熱到：將鋼加熱到AC3或或Accm以上，保溫一定時(shí)間，以上，保溫一定時(shí)間，在在靜止的空氣中冷卻靜止的空氣中冷卻，得

16、到，得到細(xì)珠光體類型組織細(xì)珠光體類型組織的的熱處理工藝。熱處理工藝。正火溫度正火溫度l要改善切削性能，低要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳用退火或正火，高碳鋼用球化退火。鋼用球化退火。熱處理與硬度關(guān)系熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度合適切削加工硬度正火的目的正火的目的 對(duì)于低、中碳鋼對(duì)于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。，目的與退火的相同。調(diào)整硬度利于切削加工、調(diào)整硬度利于切削加工、 消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒。消除內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒。 球狀珠光體球狀珠光體 對(duì)于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為對(duì)于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)

17、備。球化退火作組織準(zhǔn)備。球化退火的組織為球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織碳體的組織，稱球狀珠光體，稱球狀珠光體， 用用P球球表示。表示。淬火目的：為獲得馬氏體或下貝氏體組織，提高淬火目的：為獲得馬氏體或下貝氏體組織，提高鋼的性能。鋼的性能。淬火淬火：將鋼加熱到：將鋼加熱到AC3或或Ac1以上，保溫一定時(shí)間，以上，保溫一定時(shí)間，以一定的速度冷卻以一定的速度冷卻，得到，得到馬氏體或下貝氏體組織馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。的熱處理工藝。根據(jù)加熱溫度不同淬火分為根據(jù)加熱溫度不同淬火分為完全淬火完全淬火和和不完全淬不完全淬火火。完全淬火完全淬火：加熱到

18、：加熱到AC3以上，進(jìn)行淬火的過程。以上，進(jìn)行淬火的過程。不完全淬火不完全淬火：加熱到：加熱到AC1以上，得到以上，得到奧氏體加未溶奧氏體加未溶碳化物或鐵素體，再淬火碳化物或鐵素體，再淬火的過程。的過程。螺桿表面螺桿表面的淬火裂的淬火裂紋紋回火回火是指將淬火鋼重新加熱到相變點(diǎn)以下的某溫是指將淬火鋼重新加熱到相變點(diǎn)以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。度保溫后冷卻的工藝?；鼗鸬哪康模夯鼗鸬哪康模?1)減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂。防止變形或開裂。(2)獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。脆性大，回火可

19、調(diào)整硬度、韌性。(3)穩(wěn)定尺寸。穩(wěn)定尺寸。表面淬火表面淬火：將鋼件表面層加熱到臨界點(diǎn)以上溫度：將鋼件表面層加熱到臨界點(diǎn)以上溫度并急速冷卻。并急速冷卻。表面淬火目的：表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限；使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限； 心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。軸的感應(yīng)加熱表面淬火軸的感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱: 利用交變電流在工件表面利用交變電流在工件表面感

20、應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。的方法?；鹧婕訜峄鹧婕訜? 利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)量不易控制。成本低，但質(zhì)量不易控制?；鹧婕訜岜砻娲慊鸹鹧婕訜岜砻娲慊鸺す鉄崽幚砑す鉄崽幚? 利用高能量密度的激光對(duì)工件表面利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理：將鋼件置于一定介質(zhì)中加熱、保溫，：將鋼件置于一定介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工作表層，以改變表層的使介質(zhì)中活性原子滲入工作表層，以改變表層的化學(xué)成分組織，具有某些特殊的機(jī)

21、械和物化性能?；瘜W(xué)成分組織，具有某些特殊的機(jī)械和物化性能。v與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分。組織，還改變其化學(xué)成分。v化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一?；瘜W(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。v根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。氮化、多元共滲、滲其他元素等。一、碳鋼加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、碳鋼加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變碳鋼加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變碳鋼加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變以共析鋼為例以共析鋼為例Fe3CAAc10.02%C體心立方體心立方6.69

22、%C復(fù)雜斜方復(fù)雜斜方0.8%C面心立方面心立方滲碳體的溶解、鐵素體點(diǎn)陣重構(gòu)和碳在奧氏體中滲碳體的溶解、鐵素體點(diǎn)陣重構(gòu)和碳在奧氏體中擴(kuò)散的轉(zhuǎn)變。擴(kuò)散的轉(zhuǎn)變。加熱到加熱到Ac1以上的過程是珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過以上的過程是珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的過程，屬擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變。程，屬擴(kuò)散性轉(zhuǎn)變。v第一步第一步 奧氏體晶核形成及長(zhǎng)大：奧氏體晶核形成及長(zhǎng)大：首先在首先在 與與Fe3C相界形核，相界形核， 晶核通過碳原子的擴(kuò)散向晶核通過碳原子的擴(kuò)散向 和和Fe3C方向長(zhǎng)大。方向長(zhǎng)大。奧氏體的形成奧氏體的形成也是也是形核形核和和長(zhǎng)大長(zhǎng)大的過程，分為三步。的過程，分為三步。v第二步第二步 殘余殘余Fe3C溶解溶解: 鐵素體

23、的成分、結(jié)構(gòu)鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。v第三步第三步 奧氏體成分均勻奧氏體成分均勻化：化：Fe3C溶解后，其所溶解后，其所在部位碳含量仍很高，在部位碳含量仍很高，通過長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏通過長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。體成分趨于均勻。溫度，溫度，共析鋼奧氏體化共析鋼奧氏體化曲線（曲線（875退火）退火）奧氏體形成速度：加熱溫度、加熱速度、鋼的成奧氏體形成速度：加熱溫度、加熱速度、鋼的成分及原始組織分及原始組織End!鋼的熱處理鋼的熱處理：將鋼在固態(tài)下以一定的方式進(jìn)

24、行：將鋼在固態(tài)下以一定的方式進(jìn)行加加熱、保溫?zé)?、保溫，然后采取合適的方式，然后采取合適的方式冷卻冷卻，讓其獲得，讓其獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝。所需要的組織結(jié)構(gòu)和性能的工藝。 通常用溫度通常用溫度時(shí)間坐標(biāo)時(shí)間坐標(biāo)繪出繪出熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線。 鐵碳相圖中鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用線分別用A1、A3、Acm表示。表示。冷卻冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示表示加熱加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示表示其他熱處理其他熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理熱處理熱處理退火退火正火正火淬

25、火淬火回火回火真空熱處理真空熱處理形變熱處理形變熱處理激光熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理控制氣氛熱處理表面淬火表面淬火感應(yīng)加熱、火焰加熱、感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等電接觸加熱等化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳、氮化、碳氮滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等共滲、滲其他元素等根據(jù)根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，不同，將熱處理工藝分類如下：將熱處理工藝分類如下：退火退火：將工件加熱到：將工件加熱到高于高于AC3或或AC1溫度以上，保溫度以上，保溫一定時(shí)間，隨后以溫一定時(shí)間，隨后以足夠緩慢的速度冷卻足夠緩慢的速度冷卻，使鋼，使鋼得到得到接近平衡組織接近平衡組

26、織的熱處理工藝。的熱處理工藝。目的：目的：調(diào)整硬度，便于切削加調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為工。適合加工的硬度為170-250HB。 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。中變形。 細(xì)化晶粒，為最終熱處細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。理作組織準(zhǔn)備。 真空退火爐真空退火爐根據(jù)加熱溫度不同退火根據(jù)加熱溫度不同退火分為分為完全退火完全退火和和不完全不完全退火退火。完全退火完全退火：加熱到：加熱到AC3以以上，得到上，得到均一奧氏體組織均一奧氏體組織后再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組后再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織織的過程。的過程。不完全退火不完全退火：加熱到：加熱到AC1以上，得到以上，得到奧氏體

27、加未溶奧氏體加未溶碳化物或鐵素體，再緩冷進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變碳化物或鐵素體，再緩冷進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變的過程。的過程。正火正火：將鋼加熱到：將鋼加熱到AC3或或Accm以上，保溫一定時(shí)間，以上，保溫一定時(shí)間，在在靜止的空氣中冷卻靜止的空氣中冷卻，得到，得到細(xì)珠光體類型組織細(xì)珠光體類型組織的的熱處理工藝。熱處理工藝。正火溫度正火溫度正火的目的正火的目的 對(duì)于低、中碳鋼對(duì)于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相，目的與退火的相同。同。 對(duì)于過共析鋼，用于消對(duì)于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。球化退火作組織準(zhǔn)備。淬火目的：為獲得馬氏體或下貝氏體組織，提高淬火目的：為獲得

28、馬氏體或下貝氏體組織，提高鋼的性能。鋼的性能。淬火淬火：將鋼加熱到：將鋼加熱到AC3或或Ac1以上，保溫一定時(shí)間，以上，保溫一定時(shí)間，以一定的速度冷卻以一定的速度冷卻，得到，得到馬氏體或下貝氏體組織馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。的熱處理工藝。根據(jù)加熱溫度不同淬火分為根據(jù)加熱溫度不同淬火分為完全淬火完全淬火和和不完全淬不完全淬火火。完全淬火完全淬火：加熱到：加熱到AC3以上，進(jìn)行淬火的過程。以上，進(jìn)行淬火的過程。不完全淬火不完全淬火：加熱到：加熱到AC1以上，得到以上，得到奧氏體加未溶奧氏體加未溶碳化物或鐵素體，再淬火碳化物或鐵素體，再淬火的過程。的過程。螺桿表面螺桿表面的淬火裂的淬火裂紋紋

29、回火回火是指將淬火鋼重新加熱到相變點(diǎn)以下的某溫是指將淬火鋼重新加熱到相變點(diǎn)以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。度保溫后冷卻的工藝。回火的目的：回火的目的：(1)減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂。防止變形或開裂。(2)獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。(3)穩(wěn)定尺寸。穩(wěn)定尺寸。表面淬火表面淬火：將鋼件表面層加熱到臨界點(diǎn)以上溫度：將鋼件表面層加熱到臨界點(diǎn)以上溫度并急速冷卻。并急速冷卻。表面淬火目的：表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限；使表面具有高的硬度、耐

30、磨性和疲勞極限； 心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。足夠的塑性和韌性。即表硬里韌。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理：將鋼件置于一定介質(zhì)中加熱、保溫，：將鋼件置于一定介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工作表層，以改變表層的使介質(zhì)中活性原子滲入工作表層，以改變表層的化學(xué)成分組織，具有某些特殊的機(jī)械和物化性能。化學(xué)成分組織，具有某些特殊的機(jī)械和物化性能。v與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化

31、學(xué)成分。組織，還改變其化學(xué)成分。v化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。v根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、根據(jù)滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。氮化、多元共滲、滲其他元素等。v第一步第一步 奧氏體晶核形成及長(zhǎng)大：奧氏體晶核形成及長(zhǎng)大：首先在首先在 與與Fe3C相界形核，相界形核， 晶核通過碳原子的擴(kuò)散向晶核通過碳原子的擴(kuò)散向 和和Fe3C方向長(zhǎng)大。方向長(zhǎng)大。奧氏體的形成奧氏體的形成也是也是形核形核和和長(zhǎng)大長(zhǎng)大的過程，分為三步。的過程，分為三步。v第二步第二步 殘余殘余Fe3C溶解溶解: 鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)

32、鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)溶解直至消失。v第三步第三步 奧氏體成分均勻奧氏體成分均勻化：化：Fe3C溶解后，其所溶解后，其所在部位碳含量仍很高，在部位碳含量仍很高，通過長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏通過長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于均勻。體成分趨于均勻。溫度，溫度，共析鋼奧氏體化共析鋼奧氏體化曲線（曲線（875退火）退火）奧氏體形成速度：加熱溫度、加熱速度、鋼的成奧氏體形成速度：加熱溫度、加熱速度、鋼的成分及原始組織分及原始組織亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體

33、化過程與共析鋼基本相同。本相同。由于先共析由于先共析 或二次或二次Fe3C的存在，要獲得全部的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或或Accm以上。以上。奧氏體奧氏體1、起始晶粒度起始晶粒度：在奧氏：在奧氏體形成剛結(jié)束時(shí)，即晶體形成剛結(jié)束時(shí)，即晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小；的晶粒大小；2、實(shí)際晶粒度實(shí)際晶粒度：鋼在加：鋼在加熱時(shí)所獲得的實(shí)際奧氏熱時(shí)所獲得的實(shí)際奧氏體晶粒大?。惑w晶粒大??；3、本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度：鋼在一：鋼在一定條件下奧氏體晶粒的定條件下奧氏體晶粒的長(zhǎng)大傾向性。長(zhǎng)大傾向性。奧氏體晶粒大小對(duì)熱處奧氏體晶粒大小對(duì)熱處理后

34、零件性能影響較大，理后零件性能影響較大，一般希望得到細(xì)小的奧一般希望得到細(xì)小的奧氏體晶粒。氏體晶粒。4567本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：晶粒長(zhǎng)大傾向性小。本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：晶粒長(zhǎng)大傾向性小。本質(zhì)粗晶粒鋼：晶粒長(zhǎng)大傾向性大。本質(zhì)粗晶粒鋼：晶粒長(zhǎng)大傾向性大。本質(zhì)細(xì)晶粒鋼在加熱到臨界點(diǎn)本質(zhì)細(xì)晶粒鋼在加熱到臨界點(diǎn)Ac1以上直到以上直到930oC，晶粒未顯著長(zhǎng)大。晶粒未顯著長(zhǎng)大。本質(zhì)粗晶粒鋼在加熱到臨界點(diǎn)本質(zhì)粗晶粒鋼在加熱到臨界點(diǎn)Ac1后，晶粒開始不后，晶粒開始不斷長(zhǎng)大斷長(zhǎng)大。（沒有未溶氧化物阻礙）。（沒有未溶氧化物阻礙）結(jié)構(gòu)鋼奧氏體晶粒評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)鋼奧氏體晶粒評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)1-8級(jí)，級(jí)，1級(jí)最粗。級(jí)最粗。v奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的

35、晶粒細(xì)小均勻。奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒細(xì)小均勻。v隨加熱溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，奧氏隨加熱溫度升高或保溫時(shí)間延長(zhǎng)，奧氏體體晶粒將進(jìn)一步長(zhǎng)大，這也是一個(gè)自發(fā)晶粒將進(jìn)一步長(zhǎng)大，這也是一個(gè)自發(fā)的過程。奧氏體晶粒長(zhǎng)大過程的過程。奧氏體晶粒長(zhǎng)大過程與再結(jié)晶與再結(jié)晶后晶粒長(zhǎng)大過程相同后晶粒長(zhǎng)大過程相同。奧氏體晶粒的長(zhǎng)大奧氏體晶粒的長(zhǎng)大加熱溫度過高導(dǎo)致奧氏體長(zhǎng)大的現(xiàn)象為加熱溫度過高導(dǎo)致奧氏體長(zhǎng)大的現(xiàn)象為過熱過熱。奧氏體晶粒越大，由其轉(zhuǎn)變成的組織越粗大。奧氏體晶粒越大，由其轉(zhuǎn)變成的組織越粗大。影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素v加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間: 加熱溫度高、保溫時(shí)間加熱溫度高

36、、保溫時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)， 晶粒粗大晶粒粗大；v加熱速度加熱速度: 加熱速度越快加熱速度越快，過熱度越大，過熱度越大， 形核形核率越高，率越高，晶粒越細(xì)晶粒越細(xì)；v合金元素：阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素合金元素：阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和等碳化物和氮化物形成元素。氮化物形成元素。v 原始組織原始組織: 平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細(xì)晶粒。平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細(xì)晶粒。冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變熱處理冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變是指熱處理冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變是指過冷奧氏體過冷奧氏體的的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。處于臨界點(diǎn)以下的奧氏體稱處于臨界點(diǎn)以下的奧氏體稱過冷奧氏體過冷奧氏體

37、。隨過冷度不同，過冷奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌坞S過冷度不同，過冷奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌螒B(tài)的組織。態(tài)的組織。A1珠光體珠光體索氏體索氏體屈氏體屈氏體貝氏體貝氏體馬氏體馬氏體珠光體珠光體索氏體索氏體屈氏體屈氏體它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物，根物，根據(jù)片層厚薄不同據(jù)片層厚薄不同,又細(xì)分為又細(xì)分為珠光體珠光體、索氏體索氏體和和屈氏屈氏體體. 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在臨界點(diǎn)到過冷奧氏體在臨界點(diǎn)到 550間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織。型組織。珠光體、索氏體、屈氏體珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，

38、因此其界限也是相對(duì)的。只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對(duì)的。光鏡下形貌光鏡下形貌電鏡下形貌電鏡下形貌 珠光體：珠光體：形成溫度為形成溫度為A1-650，片層較厚，片層較厚，500倍光鏡倍光鏡下可辨，用符號(hào)下可辨，用符號(hào)P表示表示 索氏體索氏體形成溫度為形成溫度為650-600,片層較薄，片層較薄，800-1000倍光鏡倍光鏡下可辨，用符號(hào)下可辨，用符號(hào)S 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌 屈氏體屈氏體形成溫度為形成溫度為600-550，片層極薄，電鏡下可辨，片層極薄，電鏡下可辨，用符號(hào)用符號(hào)T 表示。表示。片間距片間距 bHRC 片間距越小，鋼

39、的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。性略有改善。粒狀珠光體組織硬度強(qiáng)度比片狀的略低，但塑性粒狀珠光體組織硬度強(qiáng)度比片狀的略低，但塑性和韌性較好。和韌性較好。珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變也是珠光體轉(zhuǎn)變也是形核形核和和長(zhǎng)大長(zhǎng)大的過程。的過程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長(zhǎng)大過，在長(zhǎng)大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進(jìn)了鐵素體形核，兩者相間形核并長(zhǎng)大，形成一個(gè)珠光體體形核，兩者相間形核并長(zhǎng)大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。團(tuán)。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變

40、。珠光體轉(zhuǎn)變過程上貝氏體上貝氏體下貝氏體下貝氏體 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變過冷奧氏體在過冷奧氏體在550- 230 (Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)殚g將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏貝氏體類型組織，貝氏體用符號(hào)體用符號(hào)B表示。表示。根據(jù)其組織形態(tài)不同，根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體貝氏體又分為上貝氏體(B上上)和下貝氏體和下貝氏體(B下下)。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下 上貝氏體上貝氏體形成溫度為形成溫度為550-350。在光鏡下呈羽毛狀。在光鏡下呈羽毛狀。在電鏡下為不連續(xù)棒狀在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的鐵素體條之間。的鐵素體條之間。光

41、鏡下光鏡下電鏡下電鏡下下貝氏體下貝氏體形成溫度為形成溫度為350-Ms。在光鏡下呈竹葉狀。在光鏡下呈竹葉狀。在電鏡下為細(xì)片狀碳在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長(zhǎng)內(nèi)，并與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈軸方向呈55-60角。角。上貝氏體上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體下貝氏體上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無實(shí)用價(jià)值。上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無實(shí)用價(jià)值。下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。用的強(qiáng)化

42、組織之一。發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí),首先首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核成鐵素體晶核，其含碳，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵量介于奧氏體與平衡鐵素體之間，為過飽和鐵素體之間，為過飽和鐵素體。素體。貝氏體轉(zhuǎn)變過程貝氏體轉(zhuǎn)變過程貝氏體轉(zhuǎn)變也是貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核形核和和長(zhǎng)大長(zhǎng)大的過程。的過程。上貝氏體轉(zhuǎn)變過程上貝氏體轉(zhuǎn)變過程當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350) 時(shí)，時(shí)，條片狀條片狀鐵素體鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，隨鐵素體條伸長(zhǎng)從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)，隨鐵素體條伸長(zhǎng)和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵最后在鐵素

43、體條間析出素體條間析出Fe3C短棒短棒，奧氏體消失，形成，奧氏體消失，形成B上上。上貝氏體轉(zhuǎn)變過程觀察下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350- 230) 時(shí)，時(shí)，鐵素體鐵素體在晶界在晶界或晶內(nèi)某些晶面上或晶內(nèi)某些晶面上長(zhǎng)成針狀長(zhǎng)成針狀，由于碳原子擴(kuò)散能，由于碳原子擴(kuò)散能力低力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳碳在鐵素在鐵素體的一定晶面上以體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出斷續(xù)碳化物小片的形式析出。馬氏體組織馬氏體組織馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中，轉(zhuǎn)過程為體中，轉(zhuǎn)過程為無擴(kuò)散型無

44、擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過冷到當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。要途徑之一。碳在碳在 -Fe中的過飽和固溶中的過飽和固溶體稱馬氏體，用體稱馬氏體，用M表示。表示。v馬氏體具有體心正方晶格（馬氏體具有體心正方晶格（a=bc）v軸比軸比c/a 稱馬氏體的正方度稱馬氏體的正方度。vC% 越高，正方度越大，正方畸變?cè)絿?yán)重。越高，正方度越大，正方畸變?cè)絿?yán)重。v當(dāng)當(dāng)0.2%C時(shí)，時(shí)，c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格立方晶格.馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變

45、也是形核和長(zhǎng)大的過程。馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長(zhǎng)大的過程。鐵和碳原子都鐵和碳原子都不擴(kuò)散不擴(kuò)散，因而，因而馬氏體的含碳馬氏體的含碳量與奧氏體的量與奧氏體的含碳量相同。含碳量相同。其主要特點(diǎn)是：無擴(kuò)散性其主要特點(diǎn)是：無擴(kuò)散性馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變切變示意圖切變示意圖馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸 共格位向關(guān)系共格位向關(guān)系由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。界由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。界面原子為馬氏體和奧氏體共有，稱這種關(guān)系為共面原子為馬氏體和奧氏體共有，稱這種關(guān)系為共格關(guān)系。格關(guān)系。 降溫形成降溫形成馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點(diǎn)，用馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體

46、點(diǎn)，用Ms 表示表示.馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn)，用馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn)，用Mf 表示。表示。在在Ms以下，隨溫度下降，轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷以下，隨溫度下降，轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。轉(zhuǎn)變停止。10080604020020fMsMfA%A% 高速長(zhǎng)大高速長(zhǎng)大馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大。馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長(zhǎng)大。 轉(zhuǎn)變不完全，可能有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘轉(zhuǎn)變不完全，可能有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱殘余奧氏體，用留下來，稱殘余奧氏體，用A或或 表示。表示。含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變 溫度的影響溫度的影響含碳量對(duì)殘余奧氏含碳量對(duì)殘余奧氏體

47、量的影響體量的影響Ms、Mf 與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。元素含量（包括碳含量）。馬氏體轉(zhuǎn)變后，馬氏體轉(zhuǎn)變后，A 量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)量隨含碳量的增加而增加，當(dāng)含碳量達(dá)含碳量達(dá)0.5%后，后，A 量才顯著。量才顯著。光鏡下光鏡下馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài)分馬氏體的形態(tài)分板條和針狀板條和針狀兩類。兩類。 板條馬氏體板條馬氏體立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀，在光鏡下板條馬氏體立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀，在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。為一束束的細(xì)條組織。每束內(nèi)條與條之間尺每束內(nèi)條與條之間尺寸大致相同并呈平行寸大致相同并呈

48、平行排列。排列。一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可一個(gè)奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。馬氏體束。SEMTEM電鏡下電鏡下在電鏡下，板條內(nèi)的在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯(cuò)的位錯(cuò)， =1012/cm2，又稱位錯(cuò)馬氏體。又稱位錯(cuò)馬氏體。電鏡下電鏡下電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下 片狀馬氏體片狀馬氏體立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。又稱孿晶馬氏體。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1.2%C馬氏體的形態(tài)主要

49、取馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量決于其含碳量C%小于小于0.3%時(shí)，組時(shí)，組織幾乎全部是板條馬織幾乎全部是板條馬氏體。氏體。C%大于大于1.0%C時(shí)幾時(shí)幾乎全部是片狀馬氏體乎全部是片狀馬氏體.C%在在0.31.0%之間之間為板條與片狀的混合為板條與片狀的混合組織。組織。45鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。穿過晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片先形成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細(xì)小。越細(xì)小。當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到當(dāng)最大馬氏體

50、片細(xì)到光鏡下無法分辨時(shí)，光鏡下無法分辨時(shí)，該馬氏體稱該馬氏體稱隱晶馬氏隱晶馬氏體體.馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%馬氏體的性能馬氏體的性能高硬度是馬氏體性能的高硬度是馬氏體性能的主要特點(diǎn)。主要特點(diǎn)。馬氏體的硬度主要取決馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。于其含碳量。含碳量增加，其硬度增含碳量增加，其硬度增加。加。當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。時(shí)，其硬度趨于平緩。淬火后馬氏體組織所能淬火后馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度值為達(dá)到的最高硬度值為淬淬硬性硬性。淬硬性取決于：淬硬性取決于：1、馬氏體含碳量；、馬氏體含碳量；2、殘余奧氏體含量。、殘余奧氏體

51、含量。馬氏體強(qiáng)化的主要原因是馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化組織細(xì)化也有強(qiáng)化也有強(qiáng)化作用。作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。片狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性片狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。和韌性。轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變類型類型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物產(chǎn)物形成溫形成溫度度 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變機(jī)機(jī)制制顯微組織特征顯微組織特征HRC獲得獲得工藝工藝珠珠光光體體PA1650擴(kuò)擴(kuò)散散型型粗片狀，粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布5-20退火退火S650600細(xì)片

52、狀，細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布 20-30 正火正火T600550極細(xì)片狀，極細(xì)片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分相間分布布30-40 等溫等溫處理處理貝貝氏氏體體B上上550350半半擴(kuò)擴(kuò)散散型型羽毛狀，短棒狀羽毛狀，短棒狀Fe3C分布分布于過飽和于過飽和F條之間條之間40-50 等溫等溫處理處理B下下350MS竹葉狀，細(xì)片狀竹葉狀，細(xì)片狀Fe3C分布分布于過飽和于過飽和F針上針上50-60 等溫等溫淬火淬火馬馬氏氏體體M針針MSMf無無擴(kuò)擴(kuò)散散型型針狀針狀60-65 淬火淬火M*板條板條MSMf板條狀板條狀50淬火淬火二、碳鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖兩種冷卻方式兩種冷卻方式示意圖示意圖1等溫冷卻等

53、溫冷卻2連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變和和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變。 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖(Time-Temperature-Transformation diagram)過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖圖是表示奧氏體急速冷是表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)以下在各不卻到臨界點(diǎn)以下在各不同溫度下的保溫過程中同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線。系曲線。又稱又稱C 曲線、曲線、S 曲線或曲線或TTT曲線。曲線。C曲線的建立曲線的建立以共析鋼為例：以共析鋼為例：取一批小試樣并進(jìn)取一批小試樣并進(jìn)行

54、奧氏體化。行奧氏體化。將試樣分組放入低將試樣分組放入低于臨界點(diǎn)的不同溫度于臨界點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中，隔一定時(shí)的鹽浴中，隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。間取一試樣淬入水中。測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。將各溫度下將各溫度下轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變開始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度度時(shí)間坐標(biāo)中時(shí)間坐標(biāo)中，并分，并分別連線。別連線。轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。5506502s10s5s2s5s10s30s40s時(shí)間時(shí)間溫度溫度A1

55、MSMfA過冷過冷PBMAMABAP轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體奧氏體A1-Ms 間及轉(zhuǎn)變開間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域?yàn)槭季€以左的區(qū)域?yàn)檫^冷奧氏體區(qū)。過冷奧氏體區(qū)。轉(zhuǎn)變終了線以右及轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。區(qū)。兩線之間及兩線之間及Ms與與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。亞共析鋼和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖：亞共析鋼和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖： 亞共析鋼和亞共析鋼和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖與共析鋼等溫轉(zhuǎn)變圖的區(qū)過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖與共析鋼等溫轉(zhuǎn)變圖的區(qū)別是在別是在C曲線的上方各增加了一條線。曲線的上方各增加了一條線。亞共析鋼亞共析鋼C曲線中，該線表示先共析鐵素體線。曲

56、線中，該線表示先共析鐵素體線。過共析鋼，該線則是先共析滲碳體線。過共析鋼，該線則是先共析滲碳體線。2、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的意義變圖的意義 轉(zhuǎn)變開始線與縱坐轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育標(biāo)之間的距離為孕育期。期。孕育期越小，過冷奧孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小。氏體穩(wěn)定性越小。孕育期最小處稱孕育期最小處稱C 曲曲線的線的“鼻尖鼻尖”。共析。共析鋼鼻尖處的溫度為鋼鼻尖處的溫度為550?！氨羌獗羌狻币陨?，隨以上，隨過冷度增加，孕育期過冷度增加，孕育期變短；變短；“鼻尖鼻尖”以下，以下，隨過冷度增加，孕育隨過冷度增加，孕育期變長(zhǎng)。期變長(zhǎng)。在鼻尖以上在鼻尖以上, 溫度較高，溫度

57、較高，相變驅(qū)動(dòng)力小；在鼻相變驅(qū)動(dòng)力??；在鼻尖以下，溫度較低，尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。氏體穩(wěn)定性增加。 C曲線明確曲線明確表示了過冷奧表示了過冷奧氏體在不同溫氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物變產(chǎn)物PSTB上上B下下M+AEnd！3、影響、影響C 曲線的因素曲線的因素使過冷奧氏體穩(wěn)定性增加的因素使使過冷奧氏體穩(wěn)定性增加的因素使C曲線右移；相曲線右移；相反則左移反則左移。含含碳量碳量的影響：共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，的影響：共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。曲線最靠右。CrCr對(duì)對(duì)C C曲線的影響曲線的影響大多數(shù)大多數(shù)雜質(zhì)元素雜質(zhì)元素增加

58、奧氏體的穩(wěn)定性。增加奧氏體的穩(wěn)定性。奧氏體化奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)，使奧氏體溫度提高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C 曲線右移。曲線右移。 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖共析鋼共析鋼CCTCCT曲線曲線過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformation diagram)曲線，是通過測(cè)曲線，是通過測(cè)定不同冷速下過冷奧氏體定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。的轉(zhuǎn)變量獲得的

59、。1、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?cè)谝欢囟确秶鷥?nèi)進(jìn)在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，因此組織不均勻。行，因此組織不均勻。2、連續(xù)冷卻曲線中，珠光體轉(zhuǎn)變所需孕育期長(zhǎng)、連續(xù)冷卻曲線中，珠光體轉(zhuǎn)變所需孕育期長(zhǎng)（與相應(yīng)過冷度下（與相應(yīng)過冷度下TTT圖比較）。圖比較）。VkVk共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線3、共析鋼的、共析鋼的CCT曲線曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變一條轉(zhuǎn)變中止線中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體下

60、轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。Vk時(shí)間時(shí)間/s溫度溫度/共析鋼的共析鋼的CCT圖圖共析溫度共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線變曲線完全退火完全退火正火正火等溫轉(zhuǎn)等溫轉(zhuǎn)變曲線變曲線油淬油淬水淬水淬M+AM+T+ASP200100圖中的圖中的Vk 為為C曲曲線的臨界冷卻速線的臨界冷卻速度，即獲得全部度，即獲得全部馬氏體組織時(shí)的馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度。最小冷卻速度。Vk為為TTT曲線的曲線的臨界冷卻速度臨界冷卻速度.Vk Vk 。細(xì)細(xì)AP退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+AM+A淬火淬火(水冷水冷)P均勻均勻AA1MSMf時(shí)間時(shí)間650600550PST45鋼850油冷組織M