【精品課件】機(jī)電工程學(xué)院

1、機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials在熱處理中，冷卻過程非常重要，在熱處理中，冷卻過程非常重要，熱處理熱處理轉(zhuǎn)變曲線轉(zhuǎn)變曲線可以形象表述冷卻速度可以形象表述冷卻速度與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系。與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間的關(guān)系。 熱處理方法：淬火、回火、退火、熱處理方法：淬火、回火、退火、正火等。此外，還有表面熱處理和表面正火等。此外，還有表面熱處理和表面化學(xué)熱處理等方法?；瘜W(xué)熱處理等方法。 第六章第六章 鋼的熱處理及表面熱處理鋼的熱處理及表面熱處理 本章要點本章要點:利用利用加熱加熱或或加熱后冷卻加熱后冷卻的方法來的方法來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)和改善和改善其材料組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，達(dá)到其材料組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能

2、，達(dá)到充分發(fā)揮材料的充分發(fā)揮材料的性能潛力性能潛力目的。目的。4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials6.1 概述概述6.2 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變6.3 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變6.4 鋼的退火和正火鋼的退火和正火6.5 鋼的淬火鋼的淬火6.6 鋼的淬透性鋼的淬透性6.7 鋼的回火鋼的回火6.8 鋼的表面淬火鋼的表面淬火6.9 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理6.10 熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性6.11 鋼鐵的表面處理鋼鐵的表面處理6.12 熱處理技術(shù)的發(fā)展動向熱處理技術(shù)的發(fā)展動向 主主要要內(nèi)內(nèi)容容4:09:19機(jī)電工

3、程學(xué)院EngineeringMaterials6.1 6.1 概概 述述1.鋼的熱處理鋼的熱處理(heat treatment)一、概念一、概念是指在固態(tài)下通過對鋼進(jìn)行不同的加熱、保溫、是指在固態(tài)下通過對鋼進(jìn)行不同的加熱、保溫、冷卻來改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性冷卻來改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的一種工藝。能的一種工藝。2.熱處理工藝熱處理工藝確定熱處理加熱溫度、保溫時間、冷卻介質(zhì)等確定熱處理加熱溫度、保溫時間、冷卻介質(zhì)等工藝參數(shù)稱為熱處理工藝。工藝參數(shù)稱為熱處理工藝。4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials二、依據(jù)二、依據(jù)鋼在加熱和冷卻過程中組織鋼在加

4、熱和冷卻過程中組織轉(zhuǎn)變規(guī)律轉(zhuǎn)變規(guī)律單相合金從高溫到低溫只存在一種組織狀態(tài)，這類金屬在加熱和冷卻過程中不發(fā)生組織變化，當(dāng)然其性能采用熱處理也無法改變。對于鋼鐵材料（如碳鋼、鑄鐵、一般合金鋼等）在固態(tài)下都會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，鋼在固態(tài)下的共析反應(yīng)共析反應(yīng)，就是熱處理的依據(jù)。4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials大部分機(jī)械零件都需要進(jìn)行合適的熱處理。大部分機(jī)械零件都需要進(jìn)行合適的熱處理。三、分類三、分類鋼的熱處理鋼的熱處理普通熱處理普通熱處理：退火、正火、淬火、回火：退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面熱處理：表面淬火、表面化學(xué)熱處理：表面淬火、

5、表面化學(xué)熱處理（作用）（作用）（工藝方法）（工藝方法）預(yù)先預(yù)先熱處理熱處理最終最終熱處理熱處理作為機(jī)械零件切削加工前的一個中作為機(jī)械零件切削加工前的一個中間工序，以改善切削加工性能及為間工序，以改善切削加工性能及為后續(xù)工序做組織準(zhǔn)備的熱處理。后續(xù)工序做組織準(zhǔn)備的熱處理。為獲得零件最終使用性能的所有為獲得零件最終使用性能的所有熱處理。如：熱處理。如：軸軸的調(diào)質(zhì)處理的調(diào)質(zhì)處理特殊熱處理特殊熱處理：形變、真空、光亮：形變、真空、光亮4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials特點：它不改變工件的形狀和尺寸；特點：它不改變工件的形狀和尺寸； 只改變其組織和性能。只改變其組織和性能

6、。 它是保證工件內(nèi)在質(zhì)量的重要工序。它是保證工件內(nèi)在質(zhì)量的重要工序。四、特點與目的四、特點與目的熱處理的重要意義在于，它是賦予工件最終性能的關(guān)鍵工序。不少重要零件加工成型后，并不能直接使用，而必須進(jìn)行熱處理，以獲得最優(yōu)的使用性能。例如，汽車、拖拉機(jī)后橋主動齒輪（20CrMnTi）經(jīng)過熱處理，其使用壽命可達(dá)6000h以上，而未經(jīng)處理的使用壽命僅1500h以下?？梢娡瑯愉摬闹圃斓凝X輪經(jīng)熱處理后壽命成倍的增加。在機(jī)床機(jī)床制造中，70%的零件要進(jìn)行熱處理；在汽車、拖拉機(jī)汽車、拖拉機(jī)制造中，7080%的零件要熱處理；各類工具（刃具、量具、模具等）工具（刃具、量具、模具等）和滾動軸承滾動軸承，則是100%

7、需要熱處理。因此，熱處理能有效的發(fā)揮材料的潛在能力，做到“物盡其用”。4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials五、設(shè)備五、設(shè)備箱式爐、臺車爐、推桿爐、輸送帶爐、流態(tài)粒子箱式爐、臺車爐、推桿爐、輸送帶爐、流態(tài)粒子爐、可控氣氛爐、真空爐等爐、可控氣氛爐、真空爐等 爐子的爐子的質(zhì)量質(zhì)量、性能性能和和自動化程度自動化程度等是熱處理等是熱處理質(zhì)量保證的重要條件。質(zhì)量保證的重要條件。 4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials箱式電阻爐箱式電阻爐臺臺車車式式電電阻阻爐爐連續(xù)式熱處理爐連續(xù)式熱處理爐4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMateri

8、als溫度時間Tc六、加熱工藝六、加熱工藝4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials在鐵一碳平衡相圖中的在鐵一碳平衡相圖中的A1、A3、Acm是熱處理中是熱處理中常用的三條相變線。常用的三條相變線。連續(xù)加熱溫度要比平衡態(tài)高一個過熱度稱為連續(xù)加熱溫度要比平衡態(tài)高一個過熱度稱為Ac1、Ac3、Accm。連續(xù)冷卻時要比平衡態(tài)低一個過冷度稱為連續(xù)冷卻時要比平衡態(tài)低一個過冷度稱為Ar1、Ar3、Arcm。6.2 6.2 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變變溫度，鋼在加熱和保溫階段，將發(fā)生室溫下變溫度，鋼在加熱和保溫階段，將發(fā)生室溫下的組織向奧氏體轉(zhuǎn)變，稱為的組織向奧氏體轉(zhuǎn)變

9、，稱為奧氏體化奧氏體化。鋼熱處理后的組織和性能以及熱處理缺陷都與鋼熱處理后的組織和性能以及熱處理缺陷都與奧氏體化的實際情況（化學(xué)成分、均勻性和晶粒大奧氏體化的實際情況（化學(xué)成分、均勻性和晶粒大小等）密切相關(guān)，因此了解奧氏體形成規(guī)律是很必小等）密切相關(guān)，因此了解奧氏體形成規(guī)律是很必要的。要的。 4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials奧氏體的形成也成為奧氏體化是通過成核及長大奧氏體的形成也成為奧氏體化是通過成核及長大的機(jī)制來實現(xiàn)的。的機(jī)制來實現(xiàn)的。 成核和長大的過程靠鐵原子和成核和長大的過程靠鐵原子和碳原子的擴(kuò)散碳原子的擴(kuò)散,屬于擴(kuò)散型相變。以屬于擴(kuò)散型相變。以共析鋼共

10、析鋼為例，為例，其轉(zhuǎn)變過程如圖分四步。其轉(zhuǎn)變過程如圖分四步。一、一、 奧氏體的形成奧氏體的形成A 形核形核A 長大長大殘余殘余Fe3C溶解溶解A 均勻化均勻化4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼的亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼的區(qū)別區(qū)別是有先是有先共析相。其奧氏體的形成過程是先完成珠光體向共析相。其奧氏體的形成過程是先完成珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，然后再進(jìn)行先共析相的溶解。這奧氏體的轉(zhuǎn)變，然后再進(jìn)行先共析相的溶解。這個個PAPA的轉(zhuǎn)變過程同共析鋼相同，也是經(jīng)過前面的轉(zhuǎn)變過程同共析鋼相同，也是經(jīng)過前面的四個階段。的四個階段。對于亞共析鋼，平衡組織對

11、于亞共析鋼，平衡組織F+PF+P，當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到A AC1C1以上溫度時，以上溫度時，PAPA，在，在A AC1C1A AC3C3的升溫過程中，先的升溫過程中，先共析的共析的F F逐漸溶入逐漸溶入A A，同樣，對于過共析鋼，平衡同樣，對于過共析鋼，平衡組織是組織是FeFe3 3C C+P+P，當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到A AC1C1以上時，以上時，PAPA，在，在A AC1C1A ACCMCCM的升溫過程中，二次滲碳體逐步溶入奧的升溫過程中，二次滲碳體逐步溶入奧氏體中。氏體中。4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials起始晶粒度起始晶粒度是指加熱時各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體是

12、指加熱時各種原始組織剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的晶粒度。時的晶粒度。實際晶粒度實際晶粒度是指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實際是指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。它直接影響鋼的性能，實際獲得的奧氏體晶粒度的大小。它直接影響鋼的性能，實際晶粒度一般總比起始晶粒度大，通常結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體晶粒晶粒度一般總比起始晶粒度大，通常結(jié)構(gòu)鋼的奧氏體晶粒度分為度分為10級。級。1級最粗，級最粗，10級最細(xì)。級最細(xì)。本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度是用來表示奧氏體晶粒長大的傾向性。不同是用來表示奧氏體晶粒長大的傾向性。不同冶煉工藝的鋼，奧氏體晶粒長大傾向是不同的。冶煉工藝的鋼，奧氏體晶粒長大傾向是不同的。u

13、本質(zhì)粗晶粒鋼：本質(zhì)粗晶粒鋼： A晶粒度隨溫度升高不斷迅速長大；晶粒度隨溫度升高不斷迅速長大；u本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：A晶粒不容易長大。晶粒不容易長大。本質(zhì)晶粒度不是用來表示晶粒大小，而用來表述鋼在規(guī)定本質(zhì)晶粒度不是用來表示晶粒大小，而用來表述鋼在規(guī)定的加熱條件下的加熱條件下奧氏體晶粒長大傾向性奧氏體晶粒長大傾向性的大小。的大小。 二、奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長大及其影響因素二、奧氏體晶粒度和奧氏體晶粒長大及其影響因素1.奧氏體晶粒度奧氏體晶粒度 起始晶粒度、實際晶粒度和本質(zhì)晶粒度。起始晶粒度、實際晶粒度和本質(zhì)晶粒度。4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials晶粒度

14、的測定方法：晶粒度的測定方法：93010保溫保溫38小時小時(100)本質(zhì)粗本質(zhì)粗本質(zhì)細(xì)本質(zhì)細(xì)4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials1. 加熱溫度加熱溫度：隨加熱溫度的提高：隨加熱溫度的提高, 奧氏體化速度加快。奧氏體化速度加快。 2. 加熱速度加熱速度：加熱速度越快，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變：加熱速度越快，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變所需的時間越短。所需的時間越短。3. 鋼中碳含量鋼中碳含量 ：碳含量增加，鐵素體和滲碳體的相界面增：碳含量增加，鐵素體和滲碳體的相界面增大，轉(zhuǎn)變速度加快。大，轉(zhuǎn)變速度加快。

15、4. 合金元素合金元素 鈷、鎳等加快奧氏體化過程；鉻、鉬、釩等減慢奧氏體鈷、鎳等加快奧氏體化過程；鉻、鉬、釩等減慢奧氏體化過程；硅、鋁、錳等不影響奧氏體化過程?；^程；硅、鋁、錳等不影響奧氏體化過程。 由于合金元素的擴(kuò)散速度比碳慢得多，所以合金鋼的熱由于合金元素的擴(kuò)散速度比碳慢得多，所以合金鋼的熱處理加熱溫度一般較高，保溫時間更長。處理加熱溫度一般較高，保溫時間更長。 5. 原始組織原始組織 原始組織中滲碳體為片狀時奧氏體形成速度快，滲碳體原始組織中滲碳體為片狀時奧氏體形成速度快，滲碳體間距越小，轉(zhuǎn)變速度越快。間距越小，轉(zhuǎn)變速度越快。三、影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素三、影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素4:

16、09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 在在A1以上溫度奧氏體是穩(wěn)定的。過冷至以上溫度奧氏體是穩(wěn)定的。過冷至A1以下就成以下就成為不穩(wěn)定的為不穩(wěn)定的過冷奧氏體過冷奧氏體，以符號，以符號A冷冷表示。表示。 隨著過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生三種類型轉(zhuǎn)變：隨著過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生三種類型轉(zhuǎn)變：即即珠光體珠光體型轉(zhuǎn)變，型轉(zhuǎn)變，貝氏體貝氏體型轉(zhuǎn)變和型轉(zhuǎn)變和馬氏體馬氏體型轉(zhuǎn)變。型轉(zhuǎn)變。 現(xiàn)以共析碳素鋼為例，對三種類型轉(zhuǎn)變以及珠光體、現(xiàn)以共析碳素鋼為例，對三種類型轉(zhuǎn)變以及珠光體、貝氏體和馬氏體組織形態(tài)與性能分別進(jìn)行討論。貝氏體和馬氏體組織形態(tài)與性能分別進(jìn)行討論。 6.3 6.

17、3 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變一、冷卻方式一、冷卻方式 鋼在奧氏體化后，鋼在奧氏體化后，冷卻的方式冷卻的方式通常有兩種：通常有兩種： (1) 等溫處理等溫處理 即將鋼迅速冷卻到臨界點以下的給定即將鋼迅速冷卻到臨界點以下的給定溫度，進(jìn)行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。溫度，進(jìn)行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。 (2) 連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻 即鋼以某種速度從高溫到低溫度連續(xù)即鋼以某種速度從高溫到低溫度連續(xù)冷卻，在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。冷卻，在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。 4:09:19機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials(1)珠光體珠光體(pearlite)類型的組織形態(tài)及性能

18、類型的組織形態(tài)及性能 溫度范圍：溫度范圍：A1550 組織形態(tài)：鐵素體和滲碳體層片相間的機(jī)械組織形態(tài)：鐵素體和滲碳體層片相間的機(jī)械混合物?；旌衔?。 由于轉(zhuǎn)變溫度不同，原子擴(kuò)散能力不同形成由于轉(zhuǎn)變溫度不同，原子擴(kuò)散能力不同形成的片層厚度也不同，根據(jù)層片的厚薄，這類組織的片層厚度也不同，根據(jù)層片的厚薄，這類組織可細(xì)分為：可細(xì)分為： 珠光體珠光體、索氏體索氏體、托氏體三種類型。托氏體三種類型。 下面分別來看一下三種組織。下面分別來看一下三種組織。二、珠光體型轉(zhuǎn)變二、珠光體型轉(zhuǎn)變0603294:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials形成溫度：形成溫度：A1650片層厚度：片層厚

19、度：0.4m硬硬 度：約為度：約為160HBS250HBS 。在在500倍以倍以下的光學(xué)金相顯微鏡下即可分下的光學(xué)金相顯微鏡下即可分辨片層，用符號辨片層，用符號P表示。表示。珠光體珠光體3800X4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials形成溫度：形成溫度：650600片層厚度：片層厚度：0.2m0.4m之間之間硬硬 度：約度：約25HRC35HRC。一般在一般在8001000倍光學(xué)金相顯微倍光學(xué)金相顯微鏡下才可分辨片層，用符號鏡下才可分辨片層，用符號S表示。表示。索氏體索氏體(sorbite)托氏體托氏體 (troostite) 形成溫度：形成溫度：600550片層厚

20、度：片層厚度：1 稱為馬氏體的正方度稱為馬氏體的正方度含碳量高，正方度大含碳量高，正方度大4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials馬氏體組織形態(tài)主要有兩種類型。馬氏體組織形態(tài)主要有兩種類型。u一類是一類是板條板條狀馬氏體狀馬氏體(1ath martensite)，u一類是一類是針片針片狀馬氏體狀馬氏體(acicular martensite)。 板條狀馬氏體的立體形狀細(xì)長板條狀。顯微組織呈板條狀馬氏體的立體形狀細(xì)長板條狀。顯微組織呈一束束的細(xì)條狀組織，每束內(nèi)條與條之間大致平行排列，一束束的細(xì)條狀組織，每束內(nèi)條與條之間大致平行排列，束與束之間有較大的晶格位向差。在一個奧

21、氏體晶粒內(nèi)束與束之間有較大的晶格位向差。在一個奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個位向不同的馬氏體束可以形成幾個位向不同的馬氏體束 。在透射鏡下，馬氏。在透射鏡下，馬氏體板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)是高密度的位錯體板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)是高密度的位錯,因而也稱因而也稱位錯位錯馬氏體。馬氏體。 馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài)4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials針狀馬氏體的立體形態(tài)呈針狀馬氏體的立體形態(tài)呈雙凸透鏡雙凸透鏡狀，顯微組織狀，顯微組織為為針片針片狀，是立體形態(tài)的截面。狀，是立體形態(tài)的截面。片與片之間有較大的位相差。在一個奧氏體晶粒片與片之間有較大的位相差。在一個奧氏體晶粒內(nèi)，先形成的馬氏體

22、片橫貫奧氏體晶粒，但不能穿越內(nèi)，先形成的馬氏體片橫貫奧氏體晶粒，但不能穿越晶界，后形成的馬氏體片不能穿過先形成的馬氏體片，晶界，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也就越小。顯然，奧氏體所以越是后形成的馬氏體片也就越小。顯然，奧氏體晶粒越細(xì)，馬氏體片的尺寸也就越小。晶粒越細(xì)，馬氏體片的尺寸也就越小。在透射電下，針片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，在透射電下，針片狀馬氏體的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，因而這種馬氏體又稱因而這種馬氏體又稱孿晶孿晶馬氏體。馬氏體。 實際淬火操作時，由于加熱溫度比較低，奧氏實際淬火操作時，由于加熱溫度比較低，奧氏體晶粒非常細(xì)小，淬火后馬氏體的組織也非常

23、細(xì)小，體晶粒非常細(xì)小，淬火后馬氏體的組織也非常細(xì)小，馬氏體形態(tài)在光學(xué)顯微鏡下難以分辨，這種馬氏體馬氏體形態(tài)在光學(xué)顯微鏡下難以分辨，這種馬氏體稱為稱為隱晶隱晶馬氏體。馬氏體。4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterialsu當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2%時，馬氏體轉(zhuǎn)變時，馬氏體轉(zhuǎn)變后的組織全部是板條馬后的組織全部是板條馬氏體，氏體，u當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1%時，則幾乎全部是時，則幾乎全部是片狀馬氏體，片狀馬氏體，u碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)介于 0.2%1%之間時是板之間時是板條馬氏體和針狀馬氏體條馬氏體和針狀馬氏體的混合組織。的混合組織。馬氏體

24、的馬氏體的形態(tài)形態(tài)主要取決于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。主要取決于碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials主要特點：高硬度高強(qiáng)度。主要特點：高硬度高強(qiáng)度。馬氏體的硬度主要受碳的質(zhì)量馬氏體的硬度主要受碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)的影響，當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到達(dá)到0.6%以上，其硬度變化以上，其硬度變化趨于平緩。趨于平緩。馬氏體性能馬氏體性能馬氏體強(qiáng)化的馬氏體強(qiáng)化的主要原因主要原因是由于過飽和碳原子引起的品格是由于過飽和碳原子引起的品格畸變，即畸變，即固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化。此外馬氏體在轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的大量。此外馬氏體在轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的大量晶體缺陷晶體缺陷(如位錯、孿晶等

25、如位錯、孿晶等)和引起的組織細(xì)化，以及碳以和引起的組織細(xì)化，以及碳以彌散碳化物形式析出都對鋼的強(qiáng)化有不同程度的貢獻(xiàn)。彌散碳化物形式析出都對鋼的強(qiáng)化有不同程度的貢獻(xiàn)。合金元素存在對鋼中馬氏體的硬度影響不大。合金元素存在對鋼中馬氏體的硬度影響不大。4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 馬氏體轉(zhuǎn)變是在較低的溫度下進(jìn)行的，因而具有一馬氏體轉(zhuǎn)變是在較低的溫度下進(jìn)行的，因而具有一系列的特點，主要有：系列的特點，主要有：（2）馬氏體轉(zhuǎn)變特點）馬氏體轉(zhuǎn)變特點無擴(kuò)散性無擴(kuò)散性 切變共格和表面浮凸現(xiàn)象切變共格和表面浮凸現(xiàn)象 變溫形成變溫形成 高速長大高速長大 轉(zhuǎn)變不完全轉(zhuǎn)變不完全 4

26、:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterialsMs和和Mf點的溫度與冷卻速度有關(guān)，主要取決于奧氏點的溫度與冷卻速度有關(guān)，主要取決于奧氏體的體的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和和合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 4:09:20機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 由于轉(zhuǎn)變溫度不同，過冷奧氏體將按不同機(jī)理轉(zhuǎn)變由于轉(zhuǎn)變溫度不同，過冷奧氏體將按不同機(jī)理轉(zhuǎn)變成不同組組織（珠光體、貝氏體、馬氏體）。雖然轉(zhuǎn)變成不同組組織（珠光體、貝氏體、馬氏體）。雖然轉(zhuǎn)變類型主要取決于類型主要取決于轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度，但是轉(zhuǎn)變量和速度又與，但是轉(zhuǎn)變量和速度又與時間時間密切相關(guān)。通?？梢杂脺囟?/p>

27、、時間、和轉(zhuǎn)變量之間關(guān)系密切相關(guān)。通常可以用溫度、時間、和轉(zhuǎn)變量之間關(guān)系的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線表示。的過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線表示。五、五、 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線1. 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（TTT曲線）曲線）將奧氏體迅速冷至臨界溫度（將奧氏體迅速冷至臨界溫度（A1）以下的一定溫度，以下的一定溫度，并在此溫度下進(jìn)行等溫，在等溫過程中所發(fā)生的相變稱為并在此溫度下進(jìn)行等溫，在等溫過程中所發(fā)生的相變稱為奧氏體等溫轉(zhuǎn)變奧氏體等溫轉(zhuǎn)變。曲線綜合反映了過冷奧氏體在不同過冷。曲線綜合反映了過冷奧氏體在不同過冷度下等溫轉(zhuǎn)變過程：轉(zhuǎn)變開始和終了時間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和轉(zhuǎn)度下等溫轉(zhuǎn)變過程：

28、轉(zhuǎn)變開始和終了時間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和轉(zhuǎn)變量與溫度和時間的關(guān)系。變量與溫度和時間的關(guān)系。由于等溫轉(zhuǎn)變曲線通常呈由于等溫轉(zhuǎn)變曲線通常呈“C”形狀，故又稱形狀，故又稱C曲線。曲線。 4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials(1)等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立 金相法金相法 將轉(zhuǎn)變開始點將轉(zhuǎn)變開始點a和轉(zhuǎn)變和轉(zhuǎn)變終了點終了點b標(biāo)在同一個轉(zhuǎn)標(biāo)在同一個轉(zhuǎn)變溫度變溫度-時間的坐標(biāo)圖時間的坐標(biāo)圖上，并分別連接各轉(zhuǎn)上，并分別連接各轉(zhuǎn)變開始點和轉(zhuǎn)變終了變開始點和轉(zhuǎn)變終了點，標(biāo)出轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，點，標(biāo)出轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，可得該曲線，即可得該曲線，即C曲線。曲線。 4:09:21機(jī)電工程學(xué)院Enginee

29、ringMaterials貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變只有只有C擴(kuò)散擴(kuò)散B下下B上上B馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變非擴(kuò)散切變非擴(kuò)散切變M珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變Fe、C擴(kuò)散擴(kuò)散0.4m0.2m0.40.2mPSTP孕育期最短孕育期最短過冷奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)0.5 1 10 102 103 104 105MsMf700600500400300200100 0-100時間時間(s)溫度溫度()Ar1過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能（C曲線分析）曲線分析）4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials碳的影響碳的影響形狀形狀( (產(chǎn)物產(chǎn)物) )位置位置( (穩(wěn)定

30、性穩(wěn)定性) )(2)影響影響C曲線的因素曲線的因素亞共析鋼亞共析鋼的的的的C曲線隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)曲線隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加向右移。的增加向右移。過共析鋼過共析鋼的的C曲線隨曲線隨碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加向左移。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加向左移。 4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials合金元素的影響合金元素的影響形狀、位置、形狀、位置、Co左移，其它右移，部分左移，其它右移，部分(Cr、Mo、W、V)雙雙C曲線曲線4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度和保溫時間的影響 溫度高、時間長導(dǎo)致奧氏體成溫度高、時間長導(dǎo)致奧氏體成分均勻

31、、晶粒粗大，未溶碳化物分均勻、晶粒粗大，未溶碳化物減少，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，減少，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，C曲線右移。曲線右移。4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials2 奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變C曲線曲線CCT曲線曲線 Continuous、 Cooling、 Transformation只有只有P、M轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變k為臨界冷卻速度為臨界冷卻速度4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials連續(xù)冷卻與等溫冷卻的比較連續(xù)冷卻與等溫冷卻的比較孕育期不同孕育期不同過冷度不同過冷度不同轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同實際生產(chǎn)中的應(yīng)用實際生產(chǎn)中的應(yīng)用4:09

32、:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用1-爐冷爐冷AP2-空冷空冷AS3-油淬油淬AT+M+ A4-水冷水冷AM Ak-臨界冷卻速度臨界冷卻速度kPSMT4:09:21機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials應(yīng)用場合：應(yīng)用場合：預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理：安排在鑄鐵和鍛造之后，切削：安排在鑄鐵和鍛造之后，切削（粗）加工之前，用以消除前一工序所帶來（粗）加工之前，用以消除前一工序所帶來的某些缺陷，為隨后工序作組織準(zhǔn)備。的某些缺陷，為隨后工序作組織準(zhǔn)備。最終熱處理最終熱處理：要求不高的工件。：

33、要求不高的工件。6.4 6.4 鋼的退火和正火鋼的退火和正火退火和正火都是應(yīng)用非常廣泛的熱處理工藝。退火和正火都是應(yīng)用非常廣泛的熱處理工藝。4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials調(diào)整硬度調(diào)整硬度以便進(jìn)行切削加工，經(jīng)適當(dāng)退火以便進(jìn)行切削加工，經(jīng)適當(dāng)退火和正火后，可使工件硬度調(diào)整到和正火后，可使工件硬度調(diào)整到170HBS250HBS，該硬度值具有最佳的切削加工性能。，該硬度值具有最佳的切削加工性能。消除殘余內(nèi)應(yīng)力消除殘余內(nèi)應(yīng)力，可減少工件后續(xù)加工中，可減少工件后續(xù)加工中的變形和開裂。的變形和開裂。細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能。正。正火

34、可以消除過共析鋼中網(wǎng)狀火可以消除過共析鋼中網(wǎng)狀Fe3C。為最終熱處理（如淬火）做好組織準(zhǔn)備為最終熱處理（如淬火）做好組織準(zhǔn)備。退退火火和正和正火火的的主要目的主要目的: 4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials1.概念概念： 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度，保將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻），溫一定時間，然后緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻），以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝 。一、退火一、退火 (annealing)2.分類：分類：退火根據(jù)鋼的成分和工藝目的不同分退火根據(jù)鋼的成分和工

35、藝目的不同分u完全退火完全退火u等溫退火等溫退火u球化退火球化退火u均勻化退火（擴(kuò)散退火）均勻化退火（擴(kuò)散退火）u去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火u再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials將鋼完全奧氏體化（將鋼完全奧氏體化（Ac3以上以上20 30 ），），隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。完全退火又稱完全退火又稱重結(jié)晶重結(jié)晶退火和退火和普通普通退火。退火。特點特點：周期比較長。：周期比較長。應(yīng)用場合應(yīng)用場合：主要用于：主要用于亞共析成分亞共析成分的中碳鋼，大的中碳鋼，大中型合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材，

36、有時也用于焊中型合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。接結(jié)構(gòu)。一般是作為重要件的預(yù)先熱處理，也可作為一一般是作為重要件的預(yù)先熱處理，也可作為一些不重要工件的最終熱處理。些不重要工件的最終熱處理。 完全退火完全退火4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 通過完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、通過完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高性能；不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高性能； 使中碳以上的碳鋼和合金鋼得到接近平衡使中碳以上的碳鋼和合金鋼得到接近平衡狀態(tài)的組織，以降低硬度，改善切削加工性能；狀態(tài)的組織，以降低硬度，改善切削加工性能； 由

37、于冷卻速度緩慢，還可消除內(nèi)應(yīng)力。由于冷卻速度緩慢，還可消除內(nèi)應(yīng)力。完全退火的目的：完全退火的目的：4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials使鋼中碳化物使鋼中碳化物球狀球狀化而進(jìn)行的退火工藝?；M(jìn)行的退火工藝。應(yīng)用場合應(yīng)用場合：球化退火是一種不完全退火（：球化退火是一種不完全退火（加熱加熱溫度略高于溫度略高于Ac1 ），主要用于），主要用于共析共析和和過共析碳素鋼過共析碳素鋼及及合金工具鋼合金工具鋼。目的：目的：是使是使二次滲碳體二次滲碳體及珠光體中的及珠光體中的滲碳體滲碳體球球狀化（退火前正火將網(wǎng)狀滲碳體破碎），狀化（退火前正火將網(wǎng)狀滲碳體破碎），降低硬度，降低硬度

38、，改善切削加工性能，并為后續(xù)的淬火作組織準(zhǔn)備。改善切削加工性能，并為后續(xù)的淬火作組織準(zhǔn)備。球化退火球化退火組織：組織：鐵素體基鐵素體基本上彌散分布著顆本上彌散分布著顆粒 狀 滲 碳 體 的 組粒 狀 滲 碳 體 的 組織，成為織，成為粒狀珠光粒狀珠光體體。T10鋼球化退火組織 ( 化染 ) 500 4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials是將鋼件或毛坯加熱到高于是將鋼件或毛坯加熱到高于Ac3（或（或Ac1）溫度，保）溫度，保持適當(dāng)時間后，較快的冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的持適當(dāng)時間后，較快的冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度保持使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在某一溫度

39、保持使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝?？諝庵欣鋮s的退火工藝。特點：特點：等溫退火使工件在爐內(nèi)的停留時間大大縮等溫退火使工件在爐內(nèi)的停留時間大大縮短，提高熱處理爐的使用率，短，提高熱處理爐的使用率， 縮短生產(chǎn)周期，縮短生產(chǎn)周期，應(yīng)用場合應(yīng)用場合：特別適合某些合金鋼的小型工件。：特別適合某些合金鋼的小型工件。例如，例如， 高速鋼采用普通退火需要高速鋼采用普通退火需要15h20h，而采，而采用等溫退火所需要時間大大縮短，高速鋼的普通退火用等溫退火所需要時間大大縮短，高速鋼的普通退火工藝比較。工藝比較。 等溫退火等溫退火 等溫退火對于亞共析鋼可替代完全退火，對于共等溫退火對于亞共

40、析鋼可替代完全退火，對于共析鋼、過共析鋼，可代替球化退火。但是，裝爐量不析鋼、過共析鋼，可代替球化退火。但是，裝爐量不宜多。宜多。4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials均勻化退火是將鑄件加熱到略低于固相線的溫均勻化退火是將鑄件加熱到略低于固相線的溫度為度為Ac3+150-200長時間保溫，然后緩慢冷卻的長時間保溫，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。熱處理工藝。均勻化退火主要是用于消除某些具有化學(xué)成分均勻化退火主要是用于消除某些具有化學(xué)成分偏析的鑄鋼件及鍛軋件。偏析的鑄鋼件及鍛軋件。 均勻化退火（擴(kuò)散退火）均勻化退火（擴(kuò)散退火）去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火是將工件加熱至去

41、應(yīng)力退火是將工件加熱至Ac1以下某一溫度以下某一溫度（根據(jù)具體需要確定）保溫后隨爐冷卻到（根據(jù)具體需要確定）保溫后隨爐冷卻到160以下以下出爐空冷。出爐空冷。去應(yīng)力退火是一種去應(yīng)力退火是一種無相變無相變的退火，主要用于消除鑄、的退火，主要用于消除鑄、鍛、焊件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止后續(xù)工序中工件鍛、焊件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止后續(xù)工序中工件變形和開裂。變形和開裂。4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 正火是將鋼材或鋼件加熱到正火是將鋼材或鋼件加熱到Ac3（或（或Accm）以）以上上3050，保溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在靜止的空氣，保溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處

42、理工藝。中冷卻的熱處理工藝。 二、正火二、正火(normalizing) 正火與退火的主要區(qū)別正火與退火的主要區(qū)別：是冷卻速度不同，正：是冷卻速度不同，正火后的組織比較細(xì)，比退火強(qiáng)度、硬度有所提高，火后的組織比較細(xì)，比退火強(qiáng)度、硬度有所提高，而且生產(chǎn)周期短，操作簡單。而且生產(chǎn)周期短，操作簡單。 過共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀碳化物，所以正火過共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀碳化物，所以正火是最常用的消除網(wǎng)狀碳化物熱處理工藝；是最常用的消除網(wǎng)狀碳化物熱處理工藝； 低碳鋼正火可顯著改善切削加工性能。碳的質(zhì)低碳鋼正火可顯著改善切削加工性能。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在量分?jǐn)?shù)在0.4%以下的中碳鋼都可用正火代替完全退以下的中碳鋼都

43、可用正火代替完全退火?；?。 因此，正火是一種優(yōu)先采用的預(yù)先熱處理工藝。因此，正火是一種優(yōu)先采用的預(yù)先熱處理工藝。一些大直徑工件也可以用正火作為最終熱處理。各一些大直徑工件也可以用正火作為最終熱處理。各種退火、正火加熱范圍，種退火、正火加熱范圍， 4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials退火和正火的選擇 （1 1）從切削加工性上考慮）從切削加工性上考慮 切削加工性包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對切削加工性包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及對刀具的磨損等。刀具的磨損等。 對于對于低、中碳結(jié)構(gòu)鋼低、中碳結(jié)構(gòu)鋼以正火作為預(yù)先熱處理比較合以正火作為預(yù)先熱處理比較合適，適，高碳結(jié)

44、構(gòu)鋼和工具鋼高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼則以退火為宜。至于則以退火為宜。至于合金鋼合金鋼，由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以由于合金元素的加入，使鋼的硬度有所提高，故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性。（2 2）從使用性能上考慮）從使用性能上考慮 如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，如工件性能要求不太高，隨后不再進(jìn)行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機(jī)械性能，但若零件的形狀比那么往往用正火來提高其機(jī)械性能，但若零件的形狀比較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險，應(yīng)采用退較復(fù)雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險，應(yīng)采用退火?；稹＃? 3）

45、從經(jīng)濟(jì)上考慮）從經(jīng)濟(jì)上考慮 正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，正火比退火的生產(chǎn)周期短，耗能少，且操作簡便，故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。故在可能的條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。 4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials退退火火與與正正火火的的規(guī)規(guī)范范4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 鋼的鋼的淬火淬火(quenching)是將鋼件加熱是將鋼件加熱到到Ac3或或Ac1相變點以上某一溫度，保持一相變點以上某一溫度，保持一定時間，然后以大于定時間，然后以大于 K的速度冷卻獲得的速度冷卻獲得馬氏體和（或）馬氏體和（或

46、） 下貝氏體組織的熱處理下貝氏體組織的熱處理工藝。工藝。主要目的主要目的：通過先獲得馬氏體或貝氏體，：通過先獲得馬氏體或貝氏體，再為以后獲得各種力學(xué)性能的實用回火再為以后獲得各種力學(xué)性能的實用回火組織做準(zhǔn)備。組織做準(zhǔn)備。6.5 6.5 鋼的淬火鋼的淬火4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials碳素鋼的淬火溫度可利用碳素鋼的淬火溫度可利用Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖來選擇。為防相圖來選擇。為防止奧氏體粗大，一般淬火溫度不宜太高，一般規(guī)定止奧氏體粗大，一般淬火溫度不宜太高，一般規(guī)定淬火溫度在臨界點以上淬火溫度在臨界點以上30305050。 1.1.亞共析鋼亞共析鋼:

47、 : 淬火溫度淬火溫度AcAc3 3+30+305050。如果淬火如果淬火溫度過高溫度過高，出現(xiàn)粗出現(xiàn)粗大馬氏體組織。同時引起鋼大馬氏體組織。同時引起鋼件較嚴(yán)重的變形或開裂。件較嚴(yán)重的變形或開裂。如果淬火如果淬火溫度過低溫度過低，在淬火，在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成鋼的硬度不足強(qiáng)度不高。鋼的硬度不足強(qiáng)度不高。 一、淬火溫度的選擇一、淬火溫度的選擇4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials2. 共析鋼和過共析鋼共析鋼和過共析鋼，淬火溫度為，淬火溫度為Ac1+30 50是是部分部分奧氏體化，加之共析鋼和過共析鋼都是經(jīng)過球化奧氏體化，加之共析鋼和過共

48、析鋼都是經(jīng)過球化退火處理，因而淬火后的組織為細(xì)馬氏體加顆粒狀滲退火處理，因而淬火后的組織為細(xì)馬氏體加顆粒狀滲碳體和少量殘余奧氏體。碳體和少量殘余奧氏體。 如果淬火如果淬火溫度過高溫度過高，奧氏體晶粒粗大，淬火后的，奧氏體晶粒粗大，淬火后的馬氏體也粗大，且殘余奧氏體量提高，這不僅降低硬馬氏體也粗大，且殘余奧氏體量提高，這不僅降低硬度，耐磨性和韌性，而且會增大變形和開裂傾向。度，耐磨性和韌性，而且會增大變形和開裂傾向。 3.合金鋼合金鋼，一般為臨界點以上，一般為臨界點以上50 100，提高淬火溫，提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻化，以取度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻化，

49、以取得較好的淬火效果。得較好的淬火效果。 由于大多數(shù)合金元素（由于大多數(shù)合金元素（Mn 、P除外）有阻礙奧氏體除外）有阻礙奧氏體晶粒長大的作用，因而淬火溫度允許比碳素鋼高晶粒長大的作用，因而淬火溫度允許比碳素鋼高4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials在淬火工藝中所采用的在淬火工藝中所采用的冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì)稱為淬火介質(zhì)。淬稱為淬火介質(zhì)。淬火介質(zhì)可以是液體或氣體。淬火介質(zhì)對保證淬火工藝火介質(zhì)可以是液體或氣體。淬火介質(zhì)對保證淬火工藝的實施起的實施起至關(guān)重要至關(guān)重要作用。作用。由由C C曲線上可知，淬火介質(zhì)的冷卻能力必須保證曲線上可知，淬火介質(zhì)的冷卻能力必須保證工件以大于臨

50、界冷卻速度（工件以大于臨界冷卻速度（kk）冷卻才能實現(xiàn)冷卻才能實現(xiàn)淬火，冷速越快，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越大，易引起淬火，冷速越快，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力越大，易引起工件變形和開裂。工件變形和開裂。較為理想的淬火介質(zhì)應(yīng)該是在較為理想的淬火介質(zhì)應(yīng)該是在C C曲線曲線“鼻尖鼻尖”附附近快冷，使冷卻曲線不與近快冷，使冷卻曲線不與C C曲線相交，而在曲線相交，而在MsMs點點附近應(yīng)盡量慢冷，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的附近應(yīng)盡量慢冷，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的組織內(nèi)應(yīng)力。這樣既保持較高的淬火冷卻速度，組織內(nèi)應(yīng)力。這樣既保持較高的淬火冷卻速度，又不致形成較大的淬火應(yīng)力。理想的淬火冷卻又不致形成較大的淬火應(yīng)力。理想的淬火冷卻速度，

51、速度，見圖見圖。但到目前為止，。但到目前為止，尚找不到這種理尚找不到這種理想冷卻介質(zhì)想冷卻介質(zhì)。 二、淬火介質(zhì)二、淬火介質(zhì)目前常用的冷卻介質(zhì)仍是水和油。目前常用的冷卻介質(zhì)仍是水和油。 0604034:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials三、常用的淬火方法三、常用的淬火方法單液淬火單液淬火：直冷，簡：直冷，簡單易操作單易操作雙液淬火雙液淬火：先快后慢，：先快后慢，降低應(yīng)力降低應(yīng)力分級淬火分級淬火：快：快-恒恒-快，快，應(yīng)力極低應(yīng)力極低等溫淬火等溫淬火：得到：得到B下下工模具、彈簧工模具、彈簧局部淬火局部淬火：量具等：量具等的局部區(qū)域的局部區(qū)域冷冷 處處 理理：-70-8

52、0，降低，降低A殘殘%，穩(wěn)，穩(wěn)定尺寸定尺寸4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials局部淬火方法局部淬火方法4:09:22機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials1.1.淬透性的基本概念淬透性的基本概念 6.6 6.6 鋼的淬透性鋼的淬透性所謂鋼的所謂鋼的淬透性淬透性(hardenability)是指規(guī)定條件下，是指規(guī)定條件下，鋼材獲得淬硬層深度的能力。它是鋼材固有的一鋼材獲得淬硬層深度的能力。它是鋼材固有的一種屬性。種屬性。 鋼件能否淬透與鋼的淬火臨界冷卻速度鋼件能否淬透與鋼的淬火臨界冷卻速度(K)有關(guān)。有關(guān)。 4:09:23機(jī)電工程學(xué)院Engineeri

53、ngMaterials 淬透性對鋼的力學(xué)性能影響很大，如果工件淬透淬透性對鋼的力學(xué)性能影響很大，如果工件淬透了，表里的性能均勻一致，能充分發(fā)揮鋼材的力學(xué)性了，表里的性能均勻一致，能充分發(fā)揮鋼材的力學(xué)性能潛力；如果未淬透，表里的性能便存在差異，尤其能潛力；如果未淬透，表里的性能便存在差異，尤其在高溫回火后，心部的強(qiáng)韌性將比表層低。在高溫回火后，心部的強(qiáng)韌性將比表層低。2 2 淬透性對鋼力學(xué)性能的影響淬透性對鋼力學(xué)性能的影響 各 種 結(jié) 構(gòu) 零各 種 結(jié) 構(gòu) 零件根據(jù)其工作條件件根據(jù)其工作條件的不同，對鋼的淬的不同，對鋼的淬透性有不同的要求。透性有不同的要求。如彈簧、熱鍛模等，如彈簧、熱鍛模等，要

54、求淬透，而齒輪要求淬透，而齒輪等要求可以不淬透。等要求可以不淬透。 4:09:23機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 影響鋼的淬透性的影響鋼的淬透性的決定性因素決定性因素是臨界冷卻速度是臨界冷卻速度(K)。臨界冷卻速度小，鋼的淬透性就越大，臨界冷。臨界冷卻速度小，鋼的淬透性就越大，臨界冷速與鋼的化學(xué)成分和奧氏體化溫度之間有密切關(guān)系。速與鋼的化學(xué)成分和奧氏體化溫度之間有密切關(guān)系。 3 3 影響淬透性的因素影響淬透性的因素合金元素合金元素使使C曲線右移，降低曲線右移，降低vk，提高鋼的淬透性。提高鋼的淬透性。是影響淬透性的最主要因素。是影響淬透性的最主要因素。含碳量含碳量碳鋼中的

55、含碳量愈接近共析成分，其碳鋼中的含碳量愈接近共析成分，其C曲曲線愈靠右。線愈靠右。 vk愈小，淬透性越好。愈小，淬透性越好。奧氏體化溫度奧氏體化溫度提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長大，成分均勻化，從而減少珠光體的形核率，粒長大，成分均勻化，從而減少珠光體的形核率，降低鋼的降低鋼的vk，增大其淬透性。增大其淬透性。鋼中未溶第二相鋼中未溶第二相碳化物、氮化物及其它非金屬夾碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使vk增大，增大，降低淬透性。降低淬透性。4:09:23機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMat

56、erials目前測定鋼的淬透性的最常用的方法之一是末端淬火目前測定鋼的淬透性的最常用的方法之一是末端淬火法，簡稱法，簡稱端淬法端淬法。此法通常用于測定優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、。此法通常用于測定優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，也可用于測定彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼，也可用于測定彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼的淬透性。的淬透性。4 4 淬透性的測定和表示方法淬透性的測定和表示方法dHRC鋼的淬透性值可用鋼的淬透性值可用J J 表示。其中表示。其中J表示末端淬透性，表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離，表示至水冷端的距離，HRC為該處測得的硬度值。為該處測得的硬度值。鋼的淬透性有時也用臨界淬透直徑鋼的淬透性有時也

57、用臨界淬透直徑(D(D0 0) )表示，把鋼加表示，把鋼加熱到熱到A A相區(qū)，隨后在同一淬火介質(zhì)中淬火，心部得到全相區(qū)，隨后在同一淬火介質(zhì)中淬火，心部得到全部部M M的最大直徑即的最大直徑即D D0 0。比較。比較D D0 0也可判斷鋼的淬透性。也可判斷鋼的淬透性。 103530例如 J表示距水冷端10mm處試樣硬度值是30HRC35HRC。100水? 25距水冷端距離淬透性曲線硬度HRC? 254:09:23機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials淬硬性淬硬性是指鋼在正常淬火條件下，所能達(dá)是指鋼在正常淬火條件下，所能達(dá)到的最高硬度，淬硬性主要與鋼中的碳的到的最高硬度，淬硬性主要與

58、鋼中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。更確切地說它取決于淬火質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。更確切地說它取決于淬火加熱時固溶于奧氏體中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。加熱時固溶于奧氏體中的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。奧氏體中固溶的碳越多，淬火后馬氏體的奧氏體中固溶的碳越多，淬火后馬氏體的硬度也就越高。硬度也就越高。由此可見，淬硬性與淬透性的含意是不同由此可見，淬硬性與淬透性的含意是不同的，淬硬性高的鋼，其淬透性不一定高，的，淬硬性高的鋼，其淬透性不一定高，而淬硬性低的鋼，其淬透性也不一定低。而淬硬性低的鋼，其淬透性也不一定低。5 5 淬硬性與淬透性淬硬性與淬透性4:09:23機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials受力情況受力情況：軸向拉壓、

59、彎曲與扭轉(zhuǎn)：軸向拉壓、彎曲與扭轉(zhuǎn)重要與否重要與否：重要的軸、齒輪、連桿：重要的軸、齒輪、連桿彈彈 簧簧：要求大的屈強(qiáng)比：要求大的屈強(qiáng)比(s/b)階階 梯梯 軸軸：可初車后淬火：可初車后淬火焊焊 接接 件件：不宜選擇淬透性高的鋼材：不宜選擇淬透性高的鋼材6.6.淬透性的應(yīng)用：淬透性的應(yīng)用：鋼的淬透性是設(shè)計工件、合理選擇鋼材鋼的淬透性是設(shè)計工件、合理選擇鋼材和正確制定熱處理工藝的重要依據(jù)。和正確制定熱處理工藝的重要依據(jù)。 4:09:23機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials 回火回火(tempering)是指將淬火后的鋼再是指將淬火后的鋼再加熱到不超過加熱到不超過Ac1的溫度，保溫一

60、定時間，的溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。然后冷卻到室溫的熱處理工藝。6.7 6.7 鋼的回火鋼的回火1.1.回火的概念回火的概念鋼經(jīng)過淬火后鋼經(jīng)過淬火后必須回火！必須回火！4:09:23機(jī)電工程學(xué)院EngineeringMaterials回火的主要目的是：回火的主要目的是：(1)降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力。降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力。防止鋼件繼續(xù)發(fā)生變形防止鋼件繼續(xù)發(fā)生變形甚至開裂。甚至開裂。(2)獲得工件所要求的力學(xué)性能獲得工件所要求的力學(xué)性能。調(diào)整硬度，減少脆性，得。調(diào)整硬度，減少脆性，得到所需要的韌性和塑性。到所需要的韌性和塑性。(3)穩(wěn)定工件尺寸穩(wěn)定工件尺寸。淬火淬火