機械工程材料課件-鋼的熱處理好

1、【重點內(nèi)容重點內(nèi)容】1 1. . 鋼加熱及保溫的目的；鋼加熱及保溫的目的；2. 2. 奧氏體晶粒度的概念及影響因素；奧氏體晶粒度的概念及影響因素；3. 3. 共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻曲線中各種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻曲線中各種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及組織形貌，性能特點。體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及組織形貌，性能特點。4. 4. 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點，冷卻速度對鋼的過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點，冷卻速度對鋼的組織變化和最終性能的影響；組織變化和最終性能的影響；5. 5. 各種熱處理的定義、目的、組織轉(zhuǎn)變過程，性能變化，各種熱處理的定義、目的、組織轉(zhuǎn)變過程，性能變化，用途和適用

2、的鋼種，零件的范圍。用途和適用的鋼種，零件的范圍。第第4 4章章 鋼的熱處理鋼的熱處理【本章難點本章難點】 等溫冷卻曲線中各種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏等溫冷卻曲線中各種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形貌，性能特點、退火與體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形貌，性能特點、退火與正火的工藝及目的、淬火加熱溫度的選擇、正火的工藝及目的、淬火加熱溫度的選擇、淬透性與淬硬性的概念及區(qū)別、回火的種類淬透性與淬硬性的概念及區(qū)別、回火的種類及應用及應用。第第4 4章章 鋼的熱處理鋼的熱處理【基本要求基本要求】1.1.了解熱處理的定義、目的、分類及作用；了解熱處理的定義、目的、分類及作用；2.2.掌握鋼加熱和保溫的目的掌握鋼加熱和保溫的目

3、的 3.3.掌握鋼在冷卻轉(zhuǎn)變時的產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變曲線；掌握鋼在冷卻轉(zhuǎn)變時的產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變曲線；4.4.熟悉鋼的退火、正火、淬火、回火的目的、工藝熟悉鋼的退火、正火、淬火、回火的目的、工藝及應用；及應用；5.5.掌握鋼的淬透性概念、影響因素及與淬硬性的區(qū)掌握鋼的淬透性概念、影響因素及與淬硬性的區(qū)別；別；6.6.了解表面熱處理的目的及應用。了解表面熱處理的目的及應用。 第第4 4章章 鋼的熱處理鋼的熱處理第4章 鋼的熱處理v改善鋼的性能，主要有兩條途徑：改善鋼的性能，主要有兩條途徑：v一是合金化一是合金化，這是下幾章研究的內(nèi)容；，這是下幾章研究的內(nèi)容；v二是熱處理二是熱處理，這是本章要研究的內(nèi)容。，這是本章

4、要研究的內(nèi)容。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v1、熱處理熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝.l為簡明表示熱處理為簡明表示熱處理的基本工藝過程，的基本工藝過程，通常用溫度通常用溫度時間時間坐標繪出坐標繪出熱處理工熱處理工藝曲線藝曲線。 v在機床制造中在機床制造中約約60-70%的零的零件要經(jīng)過熱處理。件要經(jīng)過熱處理。v在汽車、拖拉機制造業(yè)中在汽車、拖拉機制造業(yè)中需需熱處理的零件達熱處理的零件達70-80%。l熱處理是一種重要的加工工藝，熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被

5、廣泛應用在制造業(yè)被廣泛應用. l模具、滾動軸承模具、滾動軸承100%需經(jīng)過需經(jīng)過熱處理。熱處理。l總之，重要零件總之，重要零件都需適當熱處都需適當熱處理后才能使用。理后才能使用。 v2、熱處理特點、熱處理特點: 熱處理熱處理區(qū)區(qū)別于其他加工工藝如鑄造別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點是壓力加工等的特點是只通只通過改變工件的組織來改變過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀。性能，而不改變其形狀。 鑄造鑄造軋制軋制l3、熱處理適用范圍、熱處理適用范圍:只適用于固態(tài)下發(fā)生只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料相變的材料，不發(fā)生，不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能固態(tài)相變的材料不能用熱處理強化。用熱處理強化。

6、v4、熱處理分類、熱處理分類 v熱處理原理熱處理原理：描述熱處理時鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱描述熱處理時鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱處理原理熱處理原理。v熱處理工藝熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時間、根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時間、介質(zhì)等參數(shù)稱介質(zhì)等參數(shù)稱熱處理工藝熱處理工藝。(a)940淬火+220回火（板條M回+A少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板條M+條狀F+A少）(e)940淬火+780淬火+220回火（板條M回+條狀F+A少）(f)780淬火+220回火（板條M回+塊狀F） 20CrMnTi鋼不同熱處理工藝的顯微組織鋼不同熱處理工藝的顯微組織v根據(jù)加熱、冷卻

7、方式及鋼組織性能變化特點不同，將根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將熱處理工藝分類如下：熱處理工藝分類如下：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加熱、火焰加熱、感應加熱、火焰加熱、電接觸加熱等電接觸加熱等化學熱處理化學熱處理滲碳、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v5、預備熱處理與最終熱處理、預備熱處理與最終熱處理v預備熱處理預備熱處理為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）為隨后的加工（冷

8、拔、沖壓、切削）或進一步熱處理作準備的熱處理?；蜻M一步熱處理作準備的熱處理。v最終熱處理最終熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱處理.預備熱處理預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間時間溫度溫度/ 鋼加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用鋼加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示表示;冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。表示。v由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊由于加熱冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般手冊中的數(shù)據(jù)是以中的數(shù)據(jù)是以30-50/h 的速度加熱或冷卻時

9、測得的的速度加熱或冷卻時測得的.l6、臨界溫度與實際轉(zhuǎn)變、臨界溫度與實際轉(zhuǎn)變溫度溫度l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.l實際加熱或冷卻時存在著實際加熱或冷卻時存在著過冷或過熱現(xiàn)象，因此將過冷或過熱現(xiàn)象，因此將7 7 鋼的熱處理工藝過程及工藝參數(shù)鋼的熱處理工藝過程及工藝參數(shù)： 1、鋼的熱處理工藝過程：（兩大工藝過程）熱處理條件是要有固態(tài)相變，要加熱到A相。 加熱過程：加熱過程： 有升溫和保溫升溫和保溫兩階段。要求固相轉(zhuǎn)變，要到相變溫度以上才可，也即要加熱到化，需到A1,A3,AcmA1,A3,Acm線以上溫度才轉(zhuǎn)變線以上溫度才轉(zhuǎn)變，由于加熱時速度

10、影響，因此要有一定的過熱度才轉(zhuǎn)變，也即要加熱到A1,A3,Acm線以上溫度才轉(zhuǎn)變，才能化。保溫（時間）使零件熱透及化轉(zhuǎn)變成分均勻； 冷卻過程：冷卻過程： 由于冷卻也有一定速度，也有一定過冷度也有一定過冷度，它要冷卻到Ar1Ar1、Ar3,ArcmAr3,Arcm以下才能轉(zhuǎn)變。以不同的速度冷卻，可得到不同的組織。8、熱處理的主要參數(shù)：、熱處理的主要參數(shù)：有工藝過程可知 加熱溫度加熱溫度： 到Ac1,Ac3,Accm才能全化。 保溫時間保溫時間： 保溫的目的是使零件熱透零件熱透和相變完全相變完全以及成成分均勻化分均勻化，從而使冷卻后得到良好的組織性能。 冷卻速度冷：冷卻速度冷： 冷卻介質(zhì)有鹽水、堿

11、水、油、空氣、水。第第4 4章章 鋼鋼的熱處理的熱處理鋼的熱處理視頻鋼的熱處理視頻第二節(jié)第二節(jié) 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變v加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點以上加在臨界點以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化奧氏體化。 鋼坯加熱鋼坯加熱l一、一、奧氏體的形成過程奧氏體的形成過程l奧氏體化也是形核和長大奧氏體化也是形核和長大的過程，的過程，分為四步。現(xiàn)以分為四步?，F(xiàn)以共析鋼為例說明：共析鋼為例說明：v第一步第一步 奧

12、氏體晶核形成：奧氏體晶核形成：首先在首先在 與與Fe3C相界形核。相界形核。v第二步第二步 奧氏體晶核長大奧氏體晶核長大： 晶核通過碳原子的擴散向晶核通過碳原子的擴散向 和和Fe3C方向長大。方向長大。v第三步第三步 殘余殘余Fe3C溶解溶解: 鐵素體的成分鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時間延長隨保溫時間延長繼續(xù)溶解直至消失。繼續(xù)溶解直至消失。v第四步第四步 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，通過長時間保溫使奧氏通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。

13、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）共析鋼奧氏體化過程共析鋼奧氏體化過程v亞共析鋼和過共析鋼的奧亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本氏體化過程與共析鋼基本相同相同。但由于先共析。但由于先共析 或或二次二次Fe3C的存在，要獲得的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相全部奧氏體組織，必須相應加熱到應加熱到Ac3或或Accm以上以上.二、二、奧氏體晶粒長大及其影響因素奧氏體晶粒長大及其影響因素v1、奧氏體晶粒長大奧氏體晶粒長大v奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度稱奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度稱起始晶粒起始晶粒度度,此時晶粒細小均勻。此時晶粒細小均勻。v隨加熱

14、溫度升高或保溫時間延長，奧氏隨加熱溫度升高或保溫時間延長，奧氏體體晶粒將進一步長大晶粒將進一步長大，這也是一個自發(fā)，這也是一個自發(fā)的過程。奧氏體晶粒長大過程與再結(jié)晶的過程。奧氏體晶粒長大過程與再結(jié)晶晶粒長大過程相同。晶粒長大過程相同。 溫來判斷。溫來判斷。 晶粒度為晶粒度為1-4 級的是級的是本質(zhì)粗晶粒鋼本質(zhì)粗晶粒鋼, 5-8 級的是級的是本質(zhì)細晶粒鋼本質(zhì)細晶粒鋼。前者晶粒長大傾向大，后。前者晶粒長大傾向大，后者晶粒長大傾向小。者晶粒長大傾向小。 l在給定溫度下奧氏體的在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱晶粒度稱實際晶粒度實際晶粒度。l加熱時奧氏體晶粒的長加熱時奧氏體晶粒的長大傾向稱大傾向稱本質(zhì)晶粒度

15、本質(zhì)晶粒度。l通常將鋼加熱到通常將鋼加熱到940 10奧氏體化后，設(shè)法奧氏體化后，設(shè)法把奧氏體晶粒保留到室把奧氏體晶粒保留到室v2、影響奧氏體晶粒長大的因素、影響奧氏體晶粒長大的因素v加熱溫度和保溫時間加熱溫度和保溫時間: 加熱溫加熱溫度高度高、保溫時間長保溫時間長, 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,過熱過熱度越大度越大, 形核率越高形核率越高, 晶粒越細晶粒越細.l合金元素：合金元素：l阻礙奧氏體晶粒長大的元素阻礙奧氏體晶粒長大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等等碳化物和氮碳化物和氮化物形成元素?；镄纬稍亍Ｎ龀鲱w粒析出顆粒對黃銅

16、晶對黃銅晶界的釘扎界的釘扎Nb/%奧氏體晶粒尺寸奧氏體晶粒尺寸/mNb、Ti對奧氏體晶粒的影響對奧氏體晶粒的影響v促進奧氏體晶粒長大的元素促進奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P、C、N。v 原始組織原始組織: 平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細晶粒平衡狀態(tài)的組織有利于獲得細晶粒。v奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學性能，尤其是塑性。因此加熱得到細而均常溫力學性能，尤其是塑性。因此加熱得到細而均勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問題之一。勻的奧氏體晶粒是熱處理的關(guān)鍵問題之一。箱式可控氣氛多用爐箱式可控氣氛多用爐真空熱處理爐真空熱處理爐第三節(jié)第三節(jié) 鋼在

17、冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變v冷卻是熱處理更重要的工序冷卻是熱處理更重要的工序。v一、過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變過程一、過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變過程v處于臨界點處于臨界點A1以下的奧氏體稱以下的奧氏體稱過冷奧氏體過冷奧氏體。過冷奧過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過冷度不隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。三種類型轉(zhuǎn)變。v現(xiàn)以共析鋼為例說明：現(xiàn)以共析鋼為例說明： v 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變v1、珠光體的組織形態(tài)及性能、珠光體的組織形態(tài)及性能v過冷奧氏體在過冷

18、奧氏體在 A1到到 550間將轉(zhuǎn)間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是，它是鐵素鐵素體與滲碳體片層相間的機械混合體與滲碳體片層相間的機械混合珠光體珠光體索氏體索氏體托氏體托氏體物物，根據(jù)片，根據(jù)片層厚薄不同層厚薄不同,又細分為又細分為珠珠光體、索氏光體、索氏體和托氏體體和托氏體.v 珠光體珠光體：v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，用符號下可辨，用符號P表示表示.光鏡下形貌光鏡下形貌電鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心菜三維珠光體如同放在水中的包心菜v 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

19、-1000倍光鏡下可辨，用符倍光鏡下可辨，用符號號S 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌v 托氏體托氏體v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，用符號用符號T 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌v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，只三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細之分，因此其界限也是相對的。是形態(tài)上的粗細之分，因此其界限也是相對的。片間距片間距 bHRC l片間距越小，鋼的強度、片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性硬度越高，而塑性和韌性略有改善。略有改善。 v2、珠光體轉(zhuǎn)變過程、珠光體轉(zhuǎn)變過

20、程v珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。滲碳體晶核首滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧 長大，形成一個珠光體團。長大，形成一個珠光體團。l珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型轉(zhuǎn)變。珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型轉(zhuǎn)變。氏體的含碳氏體的含碳量下降，促量下降，促進了鐵素體進了鐵素體形核，兩者形核，兩者相間形核并相間形核并珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變過程珠珠光光體體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變過過程程觀觀察察v 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變v1、貝氏體的組織形態(tài)及貝氏體的組織形態(tài)及性能性能v過冷奧氏體在過冷奧氏體在550- 230 (Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

21、間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏貝氏體類型組織，貝氏體用符號體用符號B表示。表示。v根據(jù)其組織形態(tài)不同，根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體貝氏體又分為又分為上貝氏體上貝氏體(B上上)和和下貝氏體下貝氏體(B下下).上貝氏體上貝氏體下貝氏體下貝氏體v 上貝氏體上貝氏體v形成溫度為形成溫度為550-350。v在光鏡下呈在光鏡下呈羽毛狀羽毛狀.v在電鏡下為在電鏡下為不連續(xù)不連續(xù)棒狀的滲碳體分布棒狀的滲碳體分布于自奧氏體晶界向于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。素體條之間。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下v下貝氏體下貝氏體v形成溫度為形成溫度為350-Ms。v在光鏡下呈在光鏡下呈竹葉狀。竹葉狀。

22、光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下l在電鏡下為在電鏡下為細片狀碳細片狀碳化物分布于鐵素體針化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長內(nèi)，并與鐵素體針長軸方向呈軸方向呈55-60角。角。v上貝氏體強度與塑性都較低，無使用價值。上貝氏體強度與塑性都較低，無使用價值。v下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學性能，是生產(chǎn)上常用的好，即具有良好的綜合力學性能，是生產(chǎn)上常用的強化組織之一。強化組織之一。 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v2、貝氏體轉(zhuǎn)變過程、貝氏體轉(zhuǎn)變過程v貝氏體轉(zhuǎn)變也是形貝氏體轉(zhuǎn)變也

23、是形核和長大的過程。核和長大的過程。v發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時,首先在奧氏體中的首先在奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量介晶核，其含碳量介于奧氏體與平衡鐵于奧氏體與平衡鐵素體之間，為素體之間，為過飽過飽和鐵素體。和鐵素體。v當轉(zhuǎn)變溫度較高當轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350) 時，條片狀鐵素體從時，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成短棒，奧氏體消失，形成B上上 。上貝氏體轉(zhuǎn)變

24、過程上貝氏體轉(zhuǎn)變過程上上貝貝氏氏體體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變過過程程觀觀察察v貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴散型轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴散而，即只有碳原子擴散而鐵原子不擴散，鐵原子不擴散，晶格類型改變是通過切變實現(xiàn)的。晶格類型改變是通過切變實現(xiàn)的。 l當轉(zhuǎn)變溫度較低（當轉(zhuǎn)變溫度較低（350- 230) 時，鐵素體在晶界或時，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴散能力低晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。 下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏

25、體轉(zhuǎn)變v 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變v當奧氏體過冷到當奧氏體過冷到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。v馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重要途徑之一。要途徑之一。v1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)v碳在碳在 -Fe中的過飽和固溶中的過飽和固溶體稱體稱馬氏體馬氏體，用用M表示。表示。馬氏體組織馬氏體組織l馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中.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，正方畸變越嚴重。越高，正方度越大，

26、正方畸變越嚴重。v當當0.25%C時，時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格，此時馬氏體為體心立方晶格.v2、馬氏體的形態(tài)、馬氏體的形態(tài)v馬氏體的形態(tài)分馬氏體的形態(tài)分板板條條和和針狀針狀兩類。兩類。v 板條馬氏體板條馬氏體v立體形態(tài)為細長的立體形態(tài)為細長的扁棒狀扁棒狀v在光鏡下板條馬氏在光鏡下板條馬氏體為一束束的細條體為一束束的細條組織。組織。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下v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平行排列，一個奧氏體晶排列，一個奧氏體晶粒內(nèi)可形成幾個取向粒內(nèi)可形成幾個取向不同的馬氏體束。不同的馬氏體束。v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

27、高密度亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯，的位錯， =1012/cm2,又稱又稱位錯馬氏體位錯馬氏體。SEMTEMv 針狀馬氏體針狀馬氏體v立體形態(tài)為雙凸透鏡形的立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀片狀。顯微組織為針狀。顯微組織為針狀。v在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶孿晶，又稱，又稱孿晶馬氏體孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下v 馬氏體的形態(tài)主馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量要取決于其含碳量vC%小于小于0.2%時時，組組織幾乎全部是織幾乎全部是板條馬板條馬氏體氏體。vC%大于大于1.0%C時時幾幾乎全部是乎全部是針狀馬氏體針狀馬氏體.vC%在在0.21.0%之間之間為為板條與針狀的

28、混合板條與針狀的混合組織組織。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%C45鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織v先形成的馬氏體片橫貫整個奧氏體晶粒，但不能穿先形成的馬氏體片橫貫整個奧氏體晶粒，但不能穿過晶界和孿晶界。過晶界和孿晶界。后形成的馬氏體片不能穿過先形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越細小成的馬氏體片，所以越是后形成的馬氏體片越細小.l原始奧氏體晶粒原始奧氏體晶粒細，轉(zhuǎn)變后的馬細，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細。氏體片也細。l當最大馬氏體片當最大馬氏體片細到光鏡下無法細到光鏡下無法分辨時，該馬氏分辨時，該馬氏體稱體稱隱晶馬氏體隱晶

29、馬氏體.馬馬氏氏體體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變觀觀察察v3、馬氏體的性能、馬氏體的性能v高硬度高硬度是馬氏體性是馬氏體性能的主要特點。能的主要特點。v馬氏體的硬度主要馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。取決于其含碳量。v含碳量增加，其硬含碳量增加，其硬度增加。度增加。l當含碳量大于當含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。時，其硬度趨于平緩。l合金元素對馬氏體硬度的影響不大。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。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%v馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細化也有強化作用。此外，馬氏體

30、轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細化也有強化作用。v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。針針狀馬氏體脆性大，狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.針狀馬氏體針狀馬氏體板條馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌馬氏體的透射電鏡形貌v4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點v馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點是：馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點是：v無擴散性無擴散性l鐵和碳原子鐵和碳原子都不擴散都不擴散，因而馬氏體因而馬氏體的含碳量與的含碳量與奧氏體的含奧氏體的含碳量相同。碳量相同。v 共格切變性共格切變性v由

31、于無擴散，晶格轉(zhuǎn)變是以切由于無擴散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機制進行的。變機制進行的。使切變部分的使切變部分的形狀和體積發(fā)生變化，形狀和體積發(fā)生變化，引起相引起相鄰奧氏體隨之變形，在預先拋鄰奧氏體隨之變形，在預先拋光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。光的表面上產(chǎn)生浮凸現(xiàn)象。 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v 降溫形成降溫形成v馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點上馬氏體點，用，用Ms 表示表示.l馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點下馬氏體點，用，用Mf 表示表示.l只要溫度達到只要溫度達到Ms以下即以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變發(fā)生

32、馬氏體轉(zhuǎn)變。l在在Ms以下，隨溫度下降以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。轉(zhuǎn)變停止。MfMsM(50%)M(90%)v高速長大高速長大v馬氏體形成速度極快馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大瞬間形核，瞬間長大。v當一片馬氏體形成時，可能因撞擊作用使已形成的當一片馬氏體形成時，可能因撞擊作用使已形成的馬氏體產(chǎn)生裂紋。馬氏體產(chǎn)生裂紋。v 轉(zhuǎn)變不完全轉(zhuǎn)變不完全 l即使冷卻到即使冷卻到Mf 點，點，也不可能獲得也不可能獲得100%的馬氏體，總有部的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱而殘留下來，稱殘余奧氏體殘余奧氏體，用，用A 或或 表示。表

33、示。vMs、Mf 與冷速無關(guān)，與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）金元素含量（包括碳含量）。v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量隨含碳量的增加而增加，當當含碳量達含碳量達0.5%后，后，A量才顯著。量才顯著。含含 碳碳 量量 對對 馬馬 氏體氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變 溫溫 度度 的的 影響影響含碳含碳 量對殘余奧量對殘余奧氏體氏體 量的影響量的影響過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼） 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)變轉(zhuǎn)變機制機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PA16

34、50擴擴散散型型粗片狀，粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布5-20退火退火S650600細片狀，細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布20-30正火正火T600550極細片狀，極細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布相間分布30-40等溫等溫處理處理貝貝氏氏體體B上上550350半擴半擴散型散型羽毛狀，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，細片狀竹葉狀，細片狀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無擴無擴散型散型針狀針狀60-65淬火淬火M*板條板條MSMf板條狀板條狀5

35、0淬火淬火二、二、過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體轉(zhuǎn)變圖v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)變兩種。兩種。 兩種冷卻方式兩種冷卻方式示意圖示意圖1等溫冷卻等溫冷卻2連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻v過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖變圖是是表示奧氏體急表示奧氏體急速冷卻到臨界點速冷卻到臨界點A1 以下在各不同溫度下以下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線線.又稱又稱C 曲線、曲線、S 曲線或曲線或TTT曲線。曲線。 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-Transf

36、ormation diagram)v1、C曲線的建立曲線的建立v以共析鋼為例：以共析鋼為例：v取一批小試樣取一批小試樣并進行奧氏體化并進行奧氏體化.v將試樣分組淬將試樣分組淬入低于入低于A1 點的不點的不同溫度的鹽浴中同溫度的鹽浴中,隔一定時間取一隔一定時間取一試樣淬入水中。試樣淬入水中。 v測定每個試樣的轉(zhuǎn)變測定每個試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。v將各溫度下轉(zhuǎn)變開始將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時間及終了時間標在溫時間及終了時間標在溫度度時間坐標中，并分時間坐標中，并分別連線。別連線。v轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始線。變開始線

37、。轉(zhuǎn)變終了點轉(zhuǎn)變終了點的連線稱的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。轉(zhuǎn)變終了線。4-3 4-3 鋼在熱處理冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼在熱處理冷卻時的組織轉(zhuǎn)變TTTvA1-Ms 間及轉(zhuǎn)間及轉(zhuǎn)變開始線以左變開始線以左的區(qū)域為的區(qū)域為過冷過冷奧氏體區(qū)奧氏體區(qū)。v轉(zhuǎn)變終了線以轉(zhuǎn)變終了線以右及右及Mf以下為以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。v兩線之間及兩線之間及Ms與與Mf之間為之間為轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變區(qū)。變區(qū)。時間時間溫度溫度A1MSMfA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5506502s10s5s2s5s10s30s40sv2、C 曲線的分析曲線的分析v 轉(zhuǎn)變開始線與縱轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標之間的距離為

38、坐標之間的距離為孕育期孕育期。v孕育期越小，過冷孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小奧氏體穩(wěn)定性越小.v孕育期最小處稱孕育期最小處稱C 曲線的曲線的“鼻尖鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度碳鋼鼻尖處的溫度為為550。v在鼻尖以上在鼻尖以上, 溫度較溫度較高，相變驅(qū)動力小高，相變驅(qū)動力小.v在鼻尖以下，溫度在鼻尖以下，溫度較低，擴散困難。較低，擴散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。性增加。 v C曲線明確表示曲線明確表示了過冷奧氏體在不了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。變產(chǎn)物。v3、影響、影響C 曲線的因素曲線的因素v 成分的影響成分的影響 v 含碳量的影響：含碳量的影響：共

39、析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲曲線最靠右。線最靠右。Ms 與與Mf 點點隨含碳量增加而下降隨含碳量增加而下降。 v與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼C曲線的上部各曲線的上部各多一條先共析相的析出線。多一條先共析相的析出線。 CrCr對對C C曲線的影響曲線的影響v 合金元素的合金元素的影響影響v除除Co 外外, 凡溶凡溶入奧氏體的合金入奧氏體的合金元素都使元素都使C 曲線曲線右移。右移。l除除Co和和Al 外外,所有合金元所有合金元素都使素都使Ms 與與Mf 點下降。點下降。推桿式電阻爐推桿式電阻爐v 奧氏體化條件的影響奧氏體化條件的影響v

40、奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使氏體的穩(wěn)定性，使C 曲線右移。曲線右移。v使用使用C 曲線時應注意奧氏體化條件及晶粒度的影響曲線時應注意奧氏體化條件及晶粒度的影響. v 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v過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformation diagram)曲線曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的

41、轉(zhuǎn)變量獲得的。體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼共析鋼CCTCCT曲線曲線過共析鋼過共析鋼CCTCCT曲線曲線亞共析鋼亞共析鋼CCTCCT曲線曲線v1、共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線v共析鋼的共析鋼的CCT曲線沒曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。了一條轉(zhuǎn)變中止線。v當連續(xù)冷卻曲線碰到當連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。VkVk共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線v圖中的圖中的Vk 為為CCT曲線的曲線的臨界冷卻臨界冷卻速度速

42、度，即獲得全即獲得全部馬氏體組織時部馬氏體組織時的最小冷卻速度的最小冷卻速度.vVk 為為TTT曲線的曲線的臨界冷卻速度臨界冷卻速度. Vk 1.5 Vk 。VkVk時間時間/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+ASP200100vCCT曲線位于曲線位于TTT曲線曲線右下方。右下方。CCT曲線獲得曲線獲得困難，困難，TTT曲線容易測曲線容易測得。得。v可用可用TTT曲線定性說明曲線定性說明連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變情況。情況。方法是將連續(xù)冷方法是將連續(xù)冷

43、卻曲線繪在卻曲線繪在C 曲線上，曲線上，依其與依其與C 曲線交點的位曲線交點的位置來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物置來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物. 用用TTT曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變的組織轉(zhuǎn)變爐冷爐冷空冷空冷油油冷冷水水冷冷PST+M+AM+AP均勻均勻A細細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)A1MSMf時間時間65060055045鋼鋼850油冷組織油冷組織M+Tv2、過共析鋼過共析鋼CCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū), 但比共析但比共析鋼鋼CCT曲線多一條曲線多一條AFe3C轉(zhuǎn)變開始線。由于轉(zhuǎn)

44、變開始線。由于Fe3C的析出的析出, 奧氏體中含碳量下降奧氏體中含碳量下降, 因而因而Ms 線右端升高線右端升高.v3、亞共析鋼、亞共析鋼CCT 曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多AF開始線開始線, F析出使析出使A含碳量升高含碳量升高, 因而因而Ms 線右端下降線右端下降. 過共析鋼過共析鋼CCT曲線曲線亞共析鋼亞共析鋼CCT曲線曲線第四節(jié)第四節(jié) 鋼的退火與正火鋼的退火與正火 v機械零件的一般加工工藝為：機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）毛坯（鑄、鍛）預預 備熱處理備熱處理機加工機加工最終熱處理。最終熱處理。l退火與正火主要用于退火與正火主要用于預備熱處理預備熱處理，只有

45、當，只有當工件性能要求不高時工件性能要求不高時才作為最終熱處理。才作為最終熱處理。 一、退火一、退火v將鋼加熱至適當溫將鋼加熱至適當溫度保溫，然后緩慢度保溫，然后緩慢冷卻冷卻 (爐冷爐冷) 的熱處的熱處理工藝叫做理工藝叫做退火退火。v1、退火目的、退火目的l調(diào)整硬度，便于切削加工。調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為適合加工的硬度為170-250HBS。l 消除內(nèi)應力，消除內(nèi)應力，防止加工中變形防止加工中變形。l 細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。 真空退火爐真空退火爐v2、退火工藝、退火工藝v退火的種類很多，常用的有退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫

46、退火、完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應力退火、再結(jié)晶退火球化退火、擴散退火、去應力退火、再結(jié)晶退火。v 完全退火完全退火l將工件加熱到將工件加熱到Ac3+3050保保溫后緩冷的退溫后緩冷的退火工藝，火工藝，主要主要用于亞共析鋼用于亞共析鋼 .v 等溫退火等溫退火v亞共析鋼加熱到亞共析鋼加熱到Ac3+3050, 共析共析、過共析鋼加熱過共析鋼加熱到到Ac1+3050，保溫后快冷到，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于

47、孕育期長的合金鋼. 高速鋼等溫退火與普通退火的比較高速鋼等溫退火與普通退火的比較v 球化退火球化退火v球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。l它是將工件加熱到它是將工件加熱到Ac1+ 30-50 保溫后保溫后緩冷，或者加熱后冷緩冷，或者加熱后冷卻到略低于卻到略低于 Ar1 的溫的溫度下保溫，使珠光體度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出中的滲碳體球化后出爐空冷。爐空冷。主要用于共主要用于共析、過共析鋼。析、過共析鋼。v球化退火的組織為鐵素體基球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱組織，稱球狀珠光體球狀珠光體, 用

48、用P球球表示。表示。球狀珠光體球狀珠光體l對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應過共析鋼，球化退火前應先進行正火，以消除網(wǎng)狀先進行正火，以消除網(wǎng)狀.v二、正火二、正火v正火是將正火是將亞共析鋼亞共析鋼加熱到加熱到Ac3+30 50，共析鋼共析鋼加加熱到熱到Ac1+3050，過共析鋼過共析鋼 加熱到加熱到Accm+30 50保溫保溫 后后空冷空冷的工藝。的工藝。v正火比退火冷卻速度大。正火比退火冷卻速度大。v1、正火后的組織：、正火后的組織： 0.6%C時，組織為時，組織為F+S； 0.6%C時，組織為時，組織為S 。 正火溫度正火溫度正正火火v2、正火的目的、正火的

49、目的v 對于低、中碳鋼對于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。，目的與退火的相同。v 對于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球?qū)τ谶^共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。化退火作組織準備。l 普通件最終熱處普通件最終熱處理。理。l要改善切削性能，要改善切削性能，低碳鋼用正火，中低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火高碳鋼用球化退火.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第五節(jié)第五節(jié) 鋼的淬火鋼的淬火v淬火淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速速 度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變度冷卻

50、，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝為馬氏體的熱處理工藝.l淬火是應用最廣的熱處淬火是應用最廣的熱處理工藝之一。理工藝之一。l淬火目的是為獲得馬氏淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能體組織，提高鋼的性能.真空淬火爐真空淬火爐一、一、淬火溫度淬火溫度v1、碳鋼、碳鋼v 亞共析鋼亞共析鋼l淬火溫度為淬火溫度為Ac3+30-50。l預備熱處理組織為預備熱處理組織為退退火或正火組織火或正火組織。v亞共析鋼淬火組織：亞共析鋼淬火組織：v 0.5%C時為時為Mv 0.5%C時為時為M+A。65MnV鋼鋼(0.65%C) 淬火組織淬火組織45鋼鋼(含含0.45%C)正常淬火組織正常淬火組織v在在Ac1 A

51、c3之間的加熱之間的加熱淬火稱淬火稱亞溫淬火亞溫淬火。35鋼（含鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織）亞溫淬火組織l亞溫淬火組織為亞溫淬火組織為F+M，強硬度強硬度低，但塑韌性好低，但塑韌性好.v 共析鋼共析鋼v淬火溫度為淬火溫度為Ac1+30-50；淬火組織為淬火組織為M+A。v 過共析鋼過共析鋼v淬火溫度淬火溫度: Ac1+30-50.v溫度高于溫度高于Accm，則奧氏，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大淬火后馬氏體晶粒粗大、A量增多。使鋼硬度、量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。形開裂傾向增加。v淬火組織淬火組織: M+

52、Fe3C顆粒顆粒+A。(預備組織為預備組織為P球球)T12鋼（含鋼（含1.2%C）正常淬火組織）正常淬火組織v2、合金鋼、合金鋼v由于多數(shù)合金元素由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外除外)對奧氏體晶粒長大對奧氏體晶粒長大有阻礙作用，因而有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高合金鋼淬火溫度比碳鋼高。v 亞共析鋼亞共析鋼淬火溫度為淬火溫度為Ac3+ 50100。v 共析鋼、過共析鋼共析鋼、過共析鋼淬火溫度為淬火溫度為Ac1+50100。 鋼坯加熱鋼坯加熱二、淬火介質(zhì)二、淬火介質(zhì)v理想的冷卻曲線應只在理想的冷卻曲線應只在C曲線鼻尖處快冷，而在曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又

53、減小附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖理想淬火曲線示意圖MsMf 內(nèi)應力的目的。但目前內(nèi)應力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。介質(zhì)。l常用淬火介質(zhì)是水和油常用淬火介質(zhì)是水和油.l水的冷卻能力強，但低水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用溫卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。于形狀簡單的碳鋼件。v油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。v熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間

54、,用于形狀復雜件的分級淬火和等溫淬火。用于形狀復雜件的分級淬火和等溫淬火。v聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì)聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì).三、淬火方法三、淬火方法v采用不同的淬火方法采用不同的淬火方法可彌補介質(zhì)的不足?？蓮浹a介質(zhì)的不足。v1、單液淬火法、單液淬火法v加熱工件在一種介質(zhì)加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。淬火方法。v操作簡單，易實現(xiàn)自操作簡單，易實現(xiàn)自動化。動化。各種淬火方法示意圖各種淬火方法示意圖1單液淬火法單液淬火法2雙液淬火法雙液淬火法3分級淬火法分級淬火法4等溫淬火法等溫淬火法v2、雙液淬火法、雙液淬火法v工件先在一

55、種冷卻能力工件先在一種冷卻能力強的介質(zhì)中冷，卻躲過強的介質(zhì)中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷如水淬油冷，油淬空冷.v優(yōu)點是冷卻理想，缺點優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀是不易掌握。用于形狀復雜的碳鋼件及大型合金鋼件。復雜的碳鋼件及大型合金鋼件。v3、分級淬火法、分級淬火法v在在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。再取出緩冷。l可減少內(nèi)應力，用于小尺可減少內(nèi)應力，用于小尺寸工件。寸工件。鹽浴爐鹽浴爐v4、等溫淬火

56、法、等溫淬火法v將工件在稍高于將工件在稍高于 Ms 的鹽浴的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組織的淬從而獲得下貝氏體組織的淬火方法?；鸱椒?。v經(jīng)等溫淬火零件具有良好的經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學性能，淬火應力小綜合力學性能，淬火應力小.v適用于形狀復雜及要求較高適用于形狀復雜及要求較高的小型件。的小型件。淬淬火火方方法法第六節(jié)第六節(jié) 鋼的淬透性鋼的淬透性網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火爐v淬透性是鋼的主要熱處理性能。淬透性是鋼的主要熱處理性能。v是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。一、淬透性的概念一、淬透性的概念M量和硬度隨

57、量和硬度隨深度的變化深度的變化v淬透性淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。l淬硬層深度淬硬層深度是指由是指由工件表面到半馬氏工件表面到半馬氏體區(qū)體區(qū)(50%M + 50%P)的深度的深度。l淬硬性淬硬性是指鋼淬火是指鋼淬火后所能達到的最高后所能達到的最高硬度，即硬化能力硬度，即硬化能力.二、二、淬透性與淬硬層深度的關(guān)系淬透性與淬硬層深度的關(guān)系 v同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深。工件

58、尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深。v淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同它只用于不同材材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬層深度來確定的。層深度來確定的。 三、影響淬透性的因素三、影響淬透性的因素v鋼的淬透性取決于臨界冷鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度卻速度Vk， Vk越小，淬越小，淬透性越高。透性越高。vVk取決于取決于C曲線的位置，曲線的位置，C 曲線越靠右，曲線越靠右，Vk越小。越小。l因而凡是影響因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素曲線的因素都是影響淬透性的因素.即即除除Co 外，凡溶入

59、奧氏體的合金元素都使鋼的淬外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。淬透性提高。 四、四、淬透性的測定及其表示方法淬透性的測定及其表示方法 v1、淬透性的測定常用、淬透性的測定常用末端淬火法末端淬火法示，示，J 表示末端表示末端淬透性，淬透性，d 表示表示半馬氏體區(qū)到水半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，冷端的距離，HRC 為半馬氏為半馬氏體區(qū)的硬度。體區(qū)的硬度。v2、淬透性的表示方法、淬透性的表示方法v 用淬透性曲線表示用淬透性曲線表示dHRCJ即用即用 表表v 用臨界淬透直徑表示用臨界淬透直徑表示v臨界淬透

60、直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用淬成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。表示。vD0與介質(zhì)有關(guān)，如與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼鋼D0水水=16mm，D0油油=8mm。v只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比較，如較，如45鋼鋼D0油油=8mm，40Cr D0油油=20mm。馬氏體馬氏體索氏體五、五、淬透性的應用淬透性的應用v1、利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線可以預測零件淬火后的硬度分布。曲線可以預測零件淬火后的硬度分布。下圖為下圖