第六章鋼的熱處理

1、 6 1 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成一、奧氏體的形成 根據(jù)根據(jù) Fe - Fe3C 相圖，鋼在加熱時(shí)發(fā)生珠光體向奧氏相圖，鋼在加熱時(shí)發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，此轉(zhuǎn)變過程稱體的轉(zhuǎn)變，此轉(zhuǎn)變過程稱奧氏體化奧氏體化。 共析鋼：共析鋼： P A 亞共析鋼：亞共析鋼：P + F A + F A 過共析鋼：過共析鋼：P + Fe3C A+ Fe3C A 熱處理時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間的保溫。保溫的目的是使工熱處理時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)時(shí)間的保溫。保溫的目的是使工件各部分溫度一致，組織轉(zhuǎn)變充分均勻。件各部分溫度一致，組織轉(zhuǎn)變充分均勻。二、二、 奧氏體的晶粒度奧氏體的晶粒度1。奧氏體的晶粒的長(zhǎng)大。

2、奧氏體的晶粒的長(zhǎng)大 鋼形成奧氏體后繼續(xù)加熱或保溫，晶粒將會(huì)長(zhǎng)大（此過程會(huì)鋼形成奧氏體后繼續(xù)加熱或保溫，晶粒將會(huì)長(zhǎng)大（此過程會(huì)使晶界面積減小，降低能量，能自發(fā)進(jìn)行）。使晶界面積減小，降低能量，能自發(fā)進(jìn)行）。 奧氏體的晶粒度對(duì)鋼的力學(xué)性能有重要影響。奧氏體的晶粒度對(duì)鋼的力學(xué)性能有重要影響。2。幾個(gè)概念。幾個(gè)概念 起始晶粒度：奧氏體剛形成時(shí)的晶粒大小。起始晶粒度：奧氏體剛形成時(shí)的晶粒大小。 實(shí)際晶粒度：在實(shí)際加熱條件下的奧氏體晶粒大小。實(shí)際晶粒度：在實(shí)際加熱條件下的奧氏體晶粒大小。 本質(zhì)晶粒度：在規(guī)定加熱條件下的奧氏體晶粒大小。本質(zhì)晶粒度：在規(guī)定加熱條件下的奧氏體晶粒大小。 為比較不同鋼的奧氏體晶粒

3、長(zhǎng)大的傾向，把不同鋼種在規(guī)定為比較不同鋼的奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向，把不同鋼種在規(guī)定條件下加熱保溫（條件下加熱保溫（930,8h），比較其晶粒大小。），比較其晶粒大小。 晶粒易長(zhǎng)大的稱本質(zhì)粗晶粒鋼，晶粒不易長(zhǎng)大的稱本質(zhì)細(xì)晶晶粒易長(zhǎng)大的稱本質(zhì)粗晶粒鋼，晶粒不易長(zhǎng)大的稱本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。粒鋼。三、影響奧氏體晶粒度長(zhǎng)大的主要因素三、影響奧氏體晶粒度長(zhǎng)大的主要因素1。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，則奧氏體晶粒越大。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，則奧氏體晶粒越大。2。晶粒長(zhǎng)大是一原子擴(kuò)散的過程，在加熱時(shí)鋼的組織中若。晶粒長(zhǎng)大是一原子擴(kuò)散的過程，在加熱時(shí)鋼的組織中若有未溶質(zhì)點(diǎn)存在，則擴(kuò)散阻力增大，故可阻礙奧氏體晶有未

4、溶質(zhì)點(diǎn)存在，則擴(kuò)散阻力增大，故可阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。粒長(zhǎng)大。 加熱時(shí)未溶的碳化物質(zhì)點(diǎn)可阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，故加熱時(shí)未溶的碳化物質(zhì)點(diǎn)可阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，故 碳化物形成元素可以細(xì)化晶粒，碳化物形成元素越強(qiáng)，碳化物形成元素可以細(xì)化晶粒，碳化物形成元素越強(qiáng)，作用越顯著。作用越顯著。 過共析鋼在過共析鋼在Ac1 Accm之間加熱，可獲得較細(xì)小的奧之間加熱，可獲得較細(xì)小的奧氏體晶粒。氏體晶粒。 6 2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變一、一、 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線Time-Temperature-Transformation1。共析碳鋼的過冷奧氏體的等。共析碳鋼的過冷

5、奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線溫轉(zhuǎn)變曲線 (簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱TTT曲線曲線或或C曲線）曲線）過冷奧氏體：在過冷奧氏體：在A1以下的奧氏體。以下的奧氏體。建立：實(shí)驗(yàn)方法，如右圖。建立：實(shí)驗(yàn)方法，如右圖。孕育期：孕育期：C曲線上曲線與縱軸曲線上曲線與縱軸間的距離。在間的距離。在550左右處孕左右處孕育期最短，過冷奧氏體最不穩(wěn)育期最短，過冷奧氏體最不穩(wěn)定。此處稱定。此處稱C曲線的鼻部。曲線的鼻部。馬氏體型轉(zhuǎn)變馬氏體型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生：奧氏體急冷至產(chǎn)生：奧氏體急冷至Ms（約（約230）線以下，過冷度極大，）線以下，過冷度極大，轉(zhuǎn)變趨勢(shì)極大，奧氏體極快地由轉(zhuǎn)變趨勢(shì)極大，奧氏體極快地由 fcc 變成變成 bcc，而碳原子來(lái)，而碳原

6、子來(lái)不及擴(kuò)散，不及擴(kuò)散，形成碳在形成碳在 Fe中的過飽和間隙固溶體，即馬中的過飽和間隙固溶體，即馬氏體，氏體，Martensite (M)。 形貌：決定于奧氏體的含碳量：形貌：決定于奧氏體的含碳量： 當(dāng)當(dāng)Wc 1.0%時(shí)，全部形成針片狀馬氏體時(shí)，全部形成針片狀馬氏體 M片片； 當(dāng)當(dāng)Wc 0.2%時(shí)，全部形成板條狀馬氏體時(shí)，全部形成板條狀馬氏體 M條條； 當(dāng)當(dāng)0.2%Wc1.0%時(shí)，形成混合馬氏體。時(shí)，形成混合馬氏體。性能：因碳在性能：因碳在 Fe中的過飽和，晶格嚴(yán)重畸變，所以中的過飽和，晶格嚴(yán)重畸變，所以 M片片具有高硬度高強(qiáng)度，但塑性韌性低；具有高硬度高強(qiáng)度，但塑性韌性低； M條條具有較高硬

7、度強(qiáng)度，塑性韌性也較好。具有較高硬度強(qiáng)度，塑性韌性也較好。馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點(diǎn) 轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力極大，轉(zhuǎn)變中無(wú)原子擴(kuò)散，高速形成。轉(zhuǎn)變驅(qū)動(dòng)力極大，轉(zhuǎn)變中無(wú)原子擴(kuò)散，高速形成。 轉(zhuǎn)變總是進(jìn)行不完全，存在殘余奧氏體轉(zhuǎn)變總是進(jìn)行不完全，存在殘余奧氏體 A。 但碳素鋼的殘余奧氏體但碳素鋼的殘余奧氏體 少，可忽略。合金鋼則不能忽略。少，可忽略。合金鋼則不能忽略。 在在Ms以下降溫過程中形成，等溫過程馬氏體量不增加。以下降溫過程中形成，等溫過程馬氏體量不增加。 轉(zhuǎn)變過程伴隨體積膨脹，導(dǎo)致工件變形。轉(zhuǎn)變過程伴隨體積膨脹，導(dǎo)致工件變形。3。非共析碳鋼。非共析碳鋼C曲線曲線亞共析碳鋼的亞共析碳鋼的

8、C曲線還有一條曲線還有一條 AF 轉(zhuǎn)變線（轉(zhuǎn)變線（F是先共析是先共析相）；相）；過共析碳鋼的過共析碳鋼的C曲線還有一條曲線還有一條 AFe3C 轉(zhuǎn)變線（轉(zhuǎn)變線（ Fe3C是先是先共析相）共析相） ： 3。回火溫度?；鼗饻囟?低溫回火：低溫回火： 150250 ； 中溫回火：中溫回火： 350500 ； 高溫回火：高溫回火： 500650 ，淬火淬火 + 高溫回火又稱為調(diào)質(zhì)。高溫回火又稱為調(diào)質(zhì)。 五、鋼的淬透性與淬硬性五、鋼的淬透性與淬硬性1。淬硬性：。淬硬性： 淬火得到馬氏體硬度的高低。淬火得到馬氏體硬度的高低。 影響淬硬性主要因素是：馬氏體內(nèi)含碳量越多，硬度越影響淬硬性主要因素是：馬氏體內(nèi)含碳量越多，硬度越高。高。2。淬透性：。淬透性： 淬火得到馬氏體的多少。淬火得到馬氏體的多少。 影響