第7講鋼的熱處理原理PPT課件

1、機械工程材料機械工程材料第第7講講 鋼的熱處理原理鋼的熱處理原理教學(xué)目的教學(xué)目的: : 了解鋼在加熱條件下其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變了解鋼在加熱條件下其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程，熟悉鋼在冷卻條件下的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，掌過程，熟悉鋼在冷卻條件下的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，掌握共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的含義及其在握共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的含義及其在高溫、中溫、低溫轉(zhuǎn)變區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點。高溫、中溫、低溫轉(zhuǎn)變區(qū)的組織轉(zhuǎn)變特點。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容: : 7.1 7.1 概述概述 7.2 7.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 7.3 7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.1.1.7.1.1.熱處理的概念熱處理的

2、概念 將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫、冷卻，以改變材料整體或表層組織，保溫、冷卻，以改變材料整體或表層組織，從而獲得所需性能的工藝。從而獲得所需性能的工藝。7.1 概 述7.1.2.7.1.2.熱處理的作用熱處理的作用（1 1）提高材料的使用性能，延長工件使用壽命；）提高材料的使用性能，延長工件使用壽命；（2 2）改善材料的工藝性能，便于工件的冷熱加工）改善材料的工藝性能，便于工件的冷熱加工。例如：例如：T10T10鋼鏨子在熱處理鋼鏨子在熱處理前后的性能（硬度）：前后的性能（硬度）：正火狀態(tài)：正火狀態(tài)：25-30HRC25-30HRC球化退火：球化退火

3、：20HRC20HRC淬火狀態(tài)：淬火狀態(tài)：62-65HRC62-65HRC7.1 概 述7.1.3.7.1.3.熱處理的分類熱處理的分類普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理其它熱處理其它熱處理退火、正火淬火、回火表面淬火化學(xué)熱處理可控氣氛熱處理真空熱處理形變熱處理等7.1 概 述7.2.1 7.2.1 轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度 實際加熱時的實際加熱時的相變溫度高于相圖中相變溫度高于相圖中的平衡相變溫度。通的平衡相變溫度。通常用常用AcAc1 1 AcAc3 3 、AccmAccm 表示；表示； 實際冷卻時的實際冷卻時的相變溫度低于相圖中相變溫度低于相圖中的平衡相變溫度。常的平衡相變溫度。常用用Ar

4、Ar1 1 、ArAr3 3 、ArcmArcm 表示。表示。7.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 第一步：奧氏體晶核的形成第一步：奧氏體晶核的形成PA 鋼加熱時奧氏體的形成也是通過形核及長鋼加熱時奧氏體的形成也是通過形核及長大過程來實現(xiàn)的?，F(xiàn)以共析鋼為例說明奧氏體大過程來實現(xiàn)的?，F(xiàn)以共析鋼為例說明奧氏體形成的四個步驟：形成的四個步驟：7.2.2 7.2.2 奧氏體的形成奧氏體的形成7.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變第二步：奧氏體晶核的長大第二步：奧氏體晶核的長大7.2.2 7.2.2 奧氏體的形成奧氏體的形成PA7.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變AP未溶未溶Fe3CA第三步：殘余滲碳體的溶解第三步：殘余滲碳體的溶解未溶未溶

5、Fe3CAA7.2.2 7.2.2 奧氏體的形成奧氏體的形成7.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變第四步：奧氏體成分的均勻化第四步：奧氏體成分的均勻化A7.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變7.2.2 7.2.2 奧氏體的形成奧氏體的形成鋼在奧氏體化后的兩種冷卻方式鋼在奧氏體化后的兩種冷卻方式等溫處理等溫處理保溫保溫臨界點臨界點加熱加熱溫度，溫度，時間，時間，minmin連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻保溫保溫臨界點臨界點加熱加熱溫度，溫度，時間，時間，minmin7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變A A1 1點以上點以上A A1 1點以下點以下過冷奧氏體過冷奧氏體1 1、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立

6、7.3.1 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線溫度，溫度，時間，時間，minmin奧氏體奧氏體A17.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1 1、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立溫度，溫度，時間，時間，minmin奧氏體奧氏體A1轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變終了轉(zhuǎn)變終了7.3.1 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1 1、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立MSMfA M7.3.1 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變溫度，溫度，時間，時間，minmin奧氏體奧氏體A1轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變終了轉(zhuǎn)變終了一個重要的溫度 鼻尖溫

7、度（550） 兩條重要的線 轉(zhuǎn)變開始線 轉(zhuǎn)變終了線2 2、共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析、共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析7.3.1 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變?nèi)齻€轉(zhuǎn)變區(qū) A1 550：為高溫轉(zhuǎn)變區(qū)，轉(zhuǎn)變?yōu)镻； 550 230：為中溫轉(zhuǎn)變區(qū)，轉(zhuǎn)變?yōu)锽； 230 -50：為低溫轉(zhuǎn)變區(qū)，轉(zhuǎn)變?yōu)镸。2 2、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析7.3.1 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變共同點：共同點：都具有過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變開始線和轉(zhuǎn)變終了線不同點：不同點：在亞共析鋼的C 曲線上多出一條先析鐵素體析出線；在過共析鋼的C

8、曲線上多出一條先析滲碳體析出線。3 3、亞共析鋼和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線、亞共析鋼和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線7.3.1 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 CCT CCT曲線位于曲線位于TTTTTT曲曲線右下方。線右下方。 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到到KKKK線時，線時，AP AP 則中止；則中止；冷至冷至M Ms s點以下，則點以下，則AMAM。 CCT CCT曲線由曲線由AP AP 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始線變開始線P Ps s、轉(zhuǎn)變終了線、轉(zhuǎn)變終了線P Pf f 及轉(zhuǎn)變中止線及轉(zhuǎn)變中止線KKKK 組成組成 溫度，溫度，時間，時間，s s MsMf爐冷爐冷空冷空冷風(fēng)冷風(fēng)冷油冷油冷水冷

9、水冷VkVk,KK,PsPf7.3.2 7.3.2 過冷奧氏體的過冷奧氏體的連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線轉(zhuǎn)變曲線7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 V Vk k為為CCTCCT曲線的曲線的上臨界冷卻速度。它是上臨界冷卻速度。它是不發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的最不發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的最小冷卻速度。小冷卻速度。 V VK K為為CCTCCT曲線的曲線的下臨界冷卻速度，是鋼下臨界冷卻速度，是鋼全部發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的全部發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變的最大冷卻速度最大冷卻速度。7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變溫度，溫度，時間，時間，s s MsMf爐冷爐冷空冷空冷風(fēng)冷風(fēng)冷油冷油冷水冷水冷VkVk,KK,PsPf7.3.2 7.3.2 過冷奧氏體的過冷奧氏體

10、的連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線轉(zhuǎn)變曲線 珠光體珠光體由鐵素體和滲碳體組成的機械混由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，根據(jù)其片層間距的不同又可分為珠光體、合物，根據(jù)其片層間距的不同又可分為珠光體、索氏體和屈氏體。索氏體和屈氏體。珠光體（P）形成溫度：A1650， 片層間距：d =0.350.7m索氏體（S）形成溫度：650600， 片層間距：d =0.250.3m屈氏體（T）形成溫度：600550， 片層間距：d0.25m7.3.3 珠光體轉(zhuǎn)變7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變性能特點：片層間距越小，組織越細(xì)，強度、硬度越高。轉(zhuǎn)變特點：擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.3 珠光體轉(zhuǎn)變 貝氏體是碳化物分布

11、在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物，分上貝氏體和下貝氏體兩種。B上形成過程:在羽毛狀鐵素體之間析出Fe3C。7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.4 貝氏體轉(zhuǎn)變7.3.3 貝氏體轉(zhuǎn)變B下形成過程:在羽毛狀鐵素體之間析出Fe3C。7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變上貝氏體（B上）顯微形態(tài)7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.4 貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體（B下）顯微組織形態(tài)7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.4 貝氏體轉(zhuǎn)變形成條件：550 Ms 轉(zhuǎn)變特點：半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變性能特點： 上貝氏體強度和韌性都較差，屬熱處理中需要避免產(chǎn)生的組織； 下貝氏體硬度高，韌性好，很有應(yīng)用價值。7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.4 貝氏體轉(zhuǎn)變7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.4 貝氏體轉(zhuǎn)變 馬氏體是碳在- Fe 中過飽和的固溶體 ，用符號“M”表示 。 馬氏體的組織形態(tài)分為板條狀和針狀兩大類。7.3.4 馬氏體轉(zhuǎn)變7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 低碳馬氏體過飽和度小，內(nèi)應(yīng)力低，存在著位錯亞結(jié)構(gòu)，在顯微鏡下由一束束平行排列的細(xì)板條組成。故亦稱位錯馬氏體或板條馬氏體。7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.5 馬氏體轉(zhuǎn)變 高碳馬氏體過飽和度大，內(nèi)應(yīng)力高，存在孿晶亞結(jié)構(gòu)，在顯微鏡下呈針片狀，其空間形態(tài)為凸透鏡狀，故亦稱孿晶馬氏體或片狀馬氏體。 7.3 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變7.3.5 馬氏體轉(zhuǎn)變形成條件形成條件:Ms-Mf(共析鋼