第六章鋼的熱處理

1、 工工 程程 材材 料料第六章 鋼的熱處理w 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：w 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；w 二是熱處理二是熱處理，這是本章要研究的內(nèi)容。，這是本章要研究的內(nèi)容。 工工 程程 材材 料料第一節(jié)第一節(jié) 概述概述w 1、熱處理熱處理：是指將固態(tài)金屬和合金在一定介質(zhì)中下是指將固態(tài)金屬和合金在一定介質(zhì)中下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需加熱、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(shí)

2、間時(shí)間坐標(biāo)繪出坐標(biāo)繪出熱處理工熱處理工藝曲線藝曲線。 工工 程程 材材 料料w 在機(jī)床制造中在機(jī)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。w 在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中需需熱處理的零件達(dá)熱處理的零件達(dá)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)被廣泛應(yīng)用在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用. 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總之，重要零件總之，重要零件都需適當(dāng)熱處都需適當(dāng)熱處理后才能使用。理后才能使用。 工工 程程 材材 料料w 2、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn): 熱處理熱處理區(qū)區(qū)別于其他加工工藝如鑄造別于

3、其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是壓力加工等的特點(diǎn)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(qiáng)化。用熱處理強(qiáng)化。 工工 程程 材材 料料w 4、熱處理分類、熱處理分類 w 熱處理工藝：熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)間、根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時(shí)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

4、)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 工工 程程 材材 料料w 根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，將根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)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

5、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、激光熱處理等電接觸加熱、激光熱處理等化學(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 工工 程程 材材 料料w 5、預(yù)備熱處理與最終熱處理、預(yù)備熱處理與最終熱處理w 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理?；蜻M(jìn)一步熱處理作準(zhǔn)備的熱處理。w 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(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)

6、間溫度溫度/ 工工 程程 材材 料料 鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示表示;冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。表示。w 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(shí)測得的的速度加熱或冷卻時(shí)測得的.l6、臨界溫度與實(shí)際轉(zhuǎn)變、臨界溫度與實(shí)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(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在著實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在著過冷或過熱現(xiàn)象，

7、因此將過冷或過熱現(xiàn)象，因此將 工工 程程 材材 料料第二節(jié)第二節(jié) 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變w 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(diǎn)以上加在臨界點(diǎn)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： 工工 程程 材材 料料w 第一步第一步 奧氏

8、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。w 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(kuò)散向晶核通過碳原子的擴(kuò)散向 和和Fe3C方向長大。方向長大。w 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(shí)間延長繼隨保溫時(shí)間延長繼續(xù)溶解直至消失。續(xù)溶解直至消失。 工工 程程 材材 料料w 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(shí)間保溫使奧氏通過長

9、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） 工工 程程 材材 料料w 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(yīng)加熱到應(yīng)加熱到Ac3或或Accm以上以上. 工工 程程 材材 料料二、奧氏體晶粒長大及其影響因素二、奧氏體晶粒長大及其影響因素w 1、奧氏體晶粒長大奧氏體晶粒長大w 奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度稱奧氏體化剛結(jié)束時(shí)的晶粒度稱起始晶粒度起始晶粒

10、度,此時(shí)晶此時(shí)晶粒細(xì)小均勻。粒細(xì)小均勻。w 隨加熱溫度升高或保溫時(shí)間延長，奧氏體晶粒將進(jìn)一步長大，這也是一個(gè)自發(fā)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。 工工 程程 材材 料料 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 級的級的是是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。前者晶粒長大傾向大，后者晶粒。前者晶粒長大傾向大，后者晶粒長大傾向小。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(shí)際晶粒度實(shí)際晶粒度。l本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度：通常將鋼：通常將鋼加熱到加熱到930 10，保，保溫溫3-8h，冷卻后得道的，冷卻后得道的晶粒大小，描述晶粒大小

11、，描述加熱時(shí)加熱時(shí)奧氏體晶粒的長大傾向奧氏體晶粒的長大傾向 工工 程程 材材 料料X100倍倍 晶粒度晶粒度Nd (m)125021773125488562644731822915.61011奧氏體晶粒大小用晶粒度表示，通常分為奧氏體晶粒大小用晶粒度表示，通常分為8級，級，1級最粗，級最粗，8級最細(xì)，級最細(xì)，8級以級以上為超細(xì)晶粒。上為超細(xì)晶粒。 工工 程程 材材 料料w 2、影響奧氏體晶粒長大的因素、影響奧氏體晶粒長大的因素w 加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間: 加熱溫加熱溫度高度高、保溫時(shí)間長保溫時(shí)間長, 晶粒粗大晶粒粗大.w 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

12、大度越大, 形核率越高形核率越高, 晶粒越細(xì)晶粒越細(xì).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?。析出顆粒析出顆粒對黃銅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對對奧氏體晶粒的影響奧氏體晶粒的影響 工工 程程 材材 料料促進(jìn)奧氏體晶粒長大的元素促進(jìn)奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P、C、N。w 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。w 奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的奧氏體晶

13、粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)而均常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細(xì)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 工工 程程 材材 料料第三節(jié)第三節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變w 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 工工 程程 材材 料料w 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是變圖是表示奧氏

14、體急表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)速冷卻到臨界點(diǎn)A1 以以下在各不同溫度下的下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線.又稱又稱C 曲線、曲線、S 曲線曲線或或TTT曲線。曲線。一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖(Time-Temperature-Transformation diagram) 工工 程程 材材 料料w 1 、C曲線曲線w 轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變開始線變開始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱的連線稱轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線。 工工 程程 材材 料料w A1-Ms 間及轉(zhuǎn)間及轉(zhuǎn)變開始線以左變開始線以左的區(qū)

15、域?yàn)檫^冷的區(qū)域?yàn)檫^冷奧氏體區(qū)。奧氏體區(qū)。w 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)。w 兩線之間及兩線之間及Ms與與Mf之間為轉(zhuǎn)之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。變區(qū)。時(shí)間時(shí)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 工工 程程 材材 料料5506502s10s5s2s5s10s30s40s 工工 程程 材材 料料w 2、C 曲線的分析曲線的分析w 轉(zhuǎn)變開始線與縱轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為坐標(biāo)之間的距離為孕育期孕育期。w 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.w 孕育期最小處稱孕育期最小處稱

16、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。 工工 程程 材材 料料w 在鼻尖以上在鼻尖以上, 溫度較溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小高，相變驅(qū)動(dòng)力小.w 在鼻尖以下，溫度在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。較低，擴(kuò)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。 w 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。 工工 程程 材材 料料（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w 處于臨界點(diǎn)處于臨界點(diǎn)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。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲

17、早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)珠光體轉(zhuǎn)變變、貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變和和馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。三種類型轉(zhuǎn)變。w 現(xiàn)以共析鋼為例說明：現(xiàn)以共析鋼為例說明： 工工 程程 材材 料料w A、珠光體轉(zhuǎn)變、珠光體轉(zhuǎn)變w 1、珠光體的組織形態(tài)及性能、珠光體的組織形態(tài)及性能w 過冷奧氏體在過冷奧氏體在 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(jī)械混合體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合珠光體珠光體索氏體索氏體屈氏體屈氏體物物，根據(jù)片，根據(jù)片層厚薄不同層厚

18、薄不同,又細(xì)分為又細(xì)分為珠珠光體光體、索氏索氏體體和和屈氏體屈氏體. 工工 程程 材材 料料w 珠光體：珠光體：w 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.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 工工 程程 材材 料料w 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倍光鏡下可辨，用符倍光鏡下可辨，用符號(hào)號(hào)S 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌 工工 程程 材材 料料w 屈氏體屈氏體w 形成溫度為形成溫度為600-

19、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。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌 工工 程程 材材 料料w 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(xì)之分，因此其界限也是相對的。是形態(tài)上的粗細(xì)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(qiáng)度、片間距越小，鋼的強(qiáng)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。 工工 程程 材材 料料w 2、珠光體轉(zhuǎn)變過程、珠光體轉(zhuǎn)變過程w 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

20、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(gè)珠光體團(tuán)。長大，形成一個(gè)珠光體團(tuán)。l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。氏體的含碳氏體的含碳量下降，促量下降，促進(jìn)了鐵素體進(jìn)了鐵素體形核，兩者形核，兩者相間形核并相間形核并 工工 程程 材材 料料w B、貝氏體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變w 1、貝氏體的組織形態(tài)及貝氏體的組織形態(tài)及性能性能w 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。w 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

21、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 工工 程程 材材 料料w 上貝氏體上貝氏體w 形成溫度為形成溫度為550-350。w 在光鏡下呈在光鏡下呈羽毛狀羽毛狀.w 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 工工 程程 材材 料料w 下貝氏體下貝氏體w 形成溫度為形成溫度為350-Ms。w 在光鏡下呈在光鏡下呈竹葉狀。竹葉狀。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下l在電鏡下為在電鏡下為細(xì)片狀碳細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針

22、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。 工工 程程 材材 料料w 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。w 下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較下貝氏體除了強(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)上常用的好，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。強(qiáng)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 工工 程程 材材 料料w 2、貝氏體轉(zhuǎn)變過程、貝氏體轉(zhuǎn)變過程w 貝氏體轉(zhuǎn)變也是形貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。核和

23、長大的過程。w 發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí),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，為過飽素體之間，為過飽和鐵素體。和鐵素體。 工工 程程 材材 料料w 當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350) 時(shí)，條片狀鐵素體從時(shí)，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

24、轉(zhuǎn)變過程上貝氏體轉(zhuǎn)變過程 工工 程程 材材 料料w 貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴(kuò)散而，即只有碳原子擴(kuò)散而鐵原子不擴(kuò)散，晶格類型改變是通過切變實(shí)現(xiàn)的。鐵原子不擴(kuò)散，晶格類型改變是通過切變實(shí)現(xiàn)的。 l當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350- 230) 時(shí)，鐵素體在晶界或時(shí)，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(kuò)散能力低晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴(kuò)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)變下貝氏體轉(zhuǎn)變 工

25、工 程程 材材 料料w C、馬氏體轉(zhuǎn)變、馬氏體轉(zhuǎn)變w 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。w 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。w 1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)w 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(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中. 工工 程程 材材 料料w 馬氏體具有體心正方晶格（馬氏體具有體心正方晶格（a=bc）w 軸比軸比c/a 稱馬氏體的正方度稱馬氏體的正方度。w

26、C% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。w 當(dāng)當(dāng)C0.25%時(shí)，時(shí)，c/a=1，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格，此時(shí)馬氏體為體心立方晶格. 工工 程程 材材 料料w 2、馬氏體的形態(tài)、馬氏體的形態(tài)w 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。w 板條馬氏體板條馬氏體w 立體形態(tài)為細(xì)長的立體形態(tài)為細(xì)長的扁棒狀扁棒狀w 在光鏡下板條馬氏在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條體為一束束的細(xì)條組織。組織。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下 工工 程程 材材 料料w 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(gè)奧氏體晶排列，一個(gè)奧氏體晶

27、粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向粒內(nèi)可形成幾個(gè)取向不同的馬氏體束。不同的馬氏體束。w 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,又稱又稱位錯(cuò)馬氏體位錯(cuò)馬氏體。SEMTEM 工工 程程 材材 料料w 針狀馬氏體針狀馬氏體w 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。w 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 工工 程程 材材 料料w 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w C%小于小于0.25

28、%時(shí)時(shí)，組織幾乎全部是組織幾乎全部是板條板條馬氏體馬氏體。w C%大于大于1.0%C時(shí)時(shí)幾幾乎全部是乎全部是針狀馬氏體針狀馬氏體.w C%在在0.251.0%之之間間為為板條與針狀的混板條與針狀的混合組織合組織。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%C 工工 程程 材材 料料45鋼正常淬火組織鋼正常淬火組織w 先形成的馬氏體片橫貫整個(gè)奧氏體晶粒，但不能穿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。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(xì)小成的馬氏體片，所以越是后形成

29、的馬氏體片越細(xì)小.l原始奧氏體晶粒原始奧氏體晶粒細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬細(xì)，轉(zhuǎn)變后的馬氏體片也細(xì)。氏體片也細(xì)。l當(dāng)最大馬氏體片當(dāng)最大馬氏體片細(xì)到光鏡下無法細(xì)到光鏡下無法分辨時(shí)，該馬氏分辨時(shí)，該馬氏體稱體稱隱晶馬氏體隱晶馬氏體. 工工 程程 材材 料料w 3、馬氏體的性能、馬氏體的性能w 高硬度高硬度是馬氏體性是馬氏體性能的主要特點(diǎn)。能的主要特點(diǎn)。w 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。w 含碳量增加，其硬含碳量增加，其硬度增加。度增加。l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。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

30、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% 工工 程程 材材 料料w 馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。w 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 工工 程程 材材 料料w 4、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)、馬氏體轉(zhuǎn)變

31、的特點(diǎn)w 馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點(diǎn)是：馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點(diǎn)是：w 無擴(kuò)散性無擴(kuò)散性l鐵和碳原子鐵和碳原子都不擴(kuò)散都不擴(kuò)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。 工工 程程 材材 料料w 共格切變性共格切變性w 由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切由于無擴(kuò)散，晶格轉(zhuǎn)變是以切變機(jī)制進(jìn)行的。變機(jī)制進(jìn)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?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)先拋鄰?qiáng)W氏體隨之變形，在預(yù)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)

32、變產(chǎn)生的表面浮凸馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的表面浮凸 工工 程程 材材 料料w 降溫形成降溫形成w 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(diǎn)，用上馬氏體點(diǎn)，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(diǎn)，用下馬氏體點(diǎn)，用Mf 表示表示.l只要溫度達(dá)到只要溫度達(dá)到Ms以下即以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。發(fā)生馬氏體轉(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%) 工工 程程 材材 料料w 高速長大高速長大w 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。w

33、 當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，可能因撞擊作用使已形成的當(dāng)一片馬氏體形成時(shí)，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。w 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(diǎn)，點(diǎn)，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。表示。 工工 程程 材材 料料w Ms、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）。w 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(dāng)

34、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。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 工工 程程 材材 料料過冷奧氏體轉(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(jī)制機(jī)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)、Fe

35、3C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(kuò)半擴(kuò)散型散型羽毛狀，短棒狀羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和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分布于分布于過飽和過飽和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(kuò)無擴(kuò)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40-50淬火淬火 工工 程程 材材 料料w D、影響、影響C 曲線的因素曲線的因素w 成分的影響成分的影響 w 含碳量的影響：含碳量的影響：共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

36、曲曲線最靠右。線最靠右。Ms 與與Mf 點(diǎn)隨含碳量增加而下降。點(diǎn)隨含碳量增加而下降。 w 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。 工工 程程 材材 料料CrCr對對C C曲線的影響曲線的影響w 合金元素的合金元素的影響影響w 除除Co 外外, 凡溶入凡溶入奧氏體的合金元奧氏體的合金元素都使素都使C 曲線右曲線右移。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(diǎn)下降點(diǎn)下降。 工工 程程 材材 料料推桿式電阻爐推桿式電阻爐w 奧氏體化條件的影響奧氏體化條件的影響w

37、奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)間延長，使奧氏體成分奧氏體化溫度提高和保溫時(shí)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。w 使用使用C 曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響曲線時(shí)應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響. 工工 程程 材材 料料w 二、二、 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w 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，是通過測定不同冷

38、速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。定不同冷速下過冷奧氏體的轉(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 工工 程程 材材 料料w 1、共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線w 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。w 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，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

39、線 工工 程程 材材 料料w 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度，即獲得全即獲得全部馬氏體組織時(shí)部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度的最小冷卻速度.w Vk 為為TTT曲線曲線的臨界冷卻速度的臨界冷卻速度. Vk 1.5 Vk 。VkVk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 工工 程程 材材 料料w CCT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。

40、w 可用可用TTT曲線定性說明曲線定性說明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻時(shí)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(diǎn)的位曲線交點(diǎn)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(shí)曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)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+A 工工 程程 材材 料料P均勻均勻A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)A1MSMf時(shí)間時(shí)間650600550 工工 程程 材材 料料45鋼鋼85

41、0油冷組織油冷組織M+T 工工 程程 材材 料料w 2、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)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.w 3、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 工工 程程 材材 料料第四節(jié)第四節(jié) 鋼的退火與正

42、火鋼的退火與正火 w 機(jī)械零件的一般加工工藝為：機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）毛坯（鑄、鍛）預(yù)預(yù) 備熱處理備熱處理機(jī)加工機(jī)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(yù)備熱處理，只有當(dāng)預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)工件性能要求不高時(shí)才作為最終熱處理。才作為最終熱處理。 工工 程程 材材 料料一、退火一、退火w 將鋼加熱至適當(dāng)溫將鋼加熱至適當(dāng)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。w 1、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170-25

43、0HB。l 消除內(nèi)應(yīng)力，消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。防止加工中變形。l 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 工工 程程 材材 料料w 2、退火工藝、退火工藝w 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、等溫退火、完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。w 完全退火完全退火l將工件加熱到將工件加熱到Ac3+3050保溫后緩冷的退火工保溫后緩冷的退火工藝，藝，主要用于亞共析鋼主要用于亞共析鋼 . 工工 程程 材材 料料 工工 程程 材材 料料w 等溫退火等溫退火w 亞共析鋼加熱到亞共

44、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(shí)間，更適合于孕育期長的合金鋼工件在爐內(nèi)停留時(shí)間，更適合于孕育期長的合金鋼. 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 工工 程程 材材 料料w 球化退火球化退火w 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

45、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。 工工 程程 材材 料料w 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)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀. 工工 程程 材材 料料（4 4）擴(kuò)散退火（均勻化退火）擴(kuò)散退火（

46、均勻化退火）w 鑄錠或鑄件在凝固過程中不可避免的要產(chǎn)生枝晶鑄錠或鑄件在凝固過程中不可避免的要產(chǎn)生枝晶偏析等化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象，為偏析等化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象，為達(dá)到化學(xué)成分的均達(dá)到化學(xué)成分的均勻化勻化，必須對其進(jìn)行擴(kuò)散退火。，必須對其進(jìn)行擴(kuò)散退火。w 特點(diǎn)：特點(diǎn)：加熱溫度高加熱溫度高( (一般在一般在AcAc3 3或或AcAcmm以上以上150300)150300)，保溫時(shí)間長，保溫時(shí)間長(10h(10h以上以上) )。l用來用來消除消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應(yīng)力殘余內(nèi)應(yīng)力，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂

47、。和開裂。l特點(diǎn)：特點(diǎn)：工件隨爐緩慢加熱至工件隨爐緩慢加熱至500600 500600 ，經(jīng)一，經(jīng)一段段時(shí)間保溫后隨爐緩慢冷卻至?xí)r間保溫后隨爐緩慢冷卻至300200 300200 以下出爐。以下出爐。 工工 程程 材材 料料（6 6）再結(jié)晶退火）再結(jié)晶退火w 冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒。當(dāng)?shù)臅r(shí)間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒。w 目的目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形性能。及成形性能。w 特點(diǎn)特點(diǎn)：加熱溫度通常比理論再結(jié)晶溫度高：加熱溫

48、度通常比理論再結(jié)晶溫度高100150 100150 ，通常在去應(yīng)力退火溫度之上。，通常在去應(yīng)力退火溫度之上。 工工 程程 材材 料料w 二、正火二、正火w 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，共析鋼共析鋼加熱加熱到到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。w 正火比退火冷卻速度大。正火比退火冷卻速度大。w 1、正火后的組織：、正火后的組織： 0.6%C時(shí)，組織為時(shí)，組織為F+S； 0.6%C時(shí)，組織為時(shí)，組織為S 。 正火溫度正火溫度 工工 程程 材材 料料w 2、正火的目的、正火的目的w 對于低、中

49、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。w 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(zhǔn)備。化退火作組織準(zhǔn)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 工工 程程 材材 料料第五節(jié)第五節(jié) 鋼的淬火鋼的淬火w 淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk速速 度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)

50、變度冷卻，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(yīng)用最廣的熱處淬火是應(yīng)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 工工 程程 材材 料料一、淬火溫度一、淬火溫度w 1、碳鋼、碳鋼w 亞共析鋼亞共析鋼l淬火溫度為淬火溫度為Ac3+30-50。l預(yù)備熱處理組織為預(yù)備熱處理組織為退退火或正火組織火或正火組織。 工工 程程 材材 料料w 亞共析鋼淬火組織：亞共析鋼淬火組織：w 0.5%C時(shí)為時(shí)為Mw 0.5%C時(shí)為時(shí)為M+A。65MnV鋼鋼(0.65%C) 淬火組織淬火組織45鋼鋼

51、(含含0.45%C)正常淬火組織正常淬火組織 工工 程程 材材 料料w 在在Ac1 Ac3之間的加熱淬之間的加熱淬火稱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(qiáng)硬度強(qiáng)硬度低，但塑韌性好低，但塑韌性好. 工工 程程 材材 料料w 共析鋼共析鋼w 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。 工工 程程 材材 料料w 過共析鋼過共析鋼w 淬火溫度淬火溫度: Ac1+30-50.w 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

52、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。w 淬火組織淬火組織: M+Fe3C顆粒顆粒+A。(預(yù)備組織為預(yù)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 工工 程程 材材 料料w 2、合金鋼、合金鋼w 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。w 亞共析合金鋼亞共析合金鋼淬火溫度為淬火溫度為Ac3+ 50100。w 共 析 鋼 、 過 共 析 合 金 鋼共 析 鋼 、 過 共 析

53、 合 金 鋼 淬 火 溫 度 為淬 火 溫 度 為Ac1+50100。 鋼坯加熱鋼坯加熱 工工 程程 材材 料料二、淬火介質(zhì)二、淬火介質(zhì)w 理想的冷卻曲線應(yīng)只在理想的冷卻曲線應(yīng)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(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小附近盡量緩冷，以達(dá)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(yīng)力的目的。但目前還內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。沒有找到理想的淬火介質(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(qiáng)，但低溫水的冷卻能力強(qiáng)，但低溫冷卻能力太大，只使用于冷卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼

54、件。形狀簡單的碳鋼件。 工工 程程 材材 料料w 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，適用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。小，適用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。w 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,用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。w 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). 工工 程程 材材 料料三、淬火方法三、淬火方法w 采用不同的淬火方法采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)介質(zhì)的不足?？蓮浹a(bǔ)介質(zhì)的不足。w 1、單

55、液淬火法、單液淬火法w 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。w 操作簡單，易實(shí)現(xiàn)自操作簡單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。動(dòng)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 工工 程程 材材 料料w 2、雙液淬火法、雙液淬火法w 工件先在一種冷卻能力工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，躲過強(qiáng)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.w 優(yōu)點(diǎn)

56、是冷卻理想，缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是冷卻理想，缺點(diǎn)是不易掌握。用于形狀是不易掌握。用于形狀復(fù)雜、淬透性好的碳鋼件及大型合金鋼件。復(fù)雜、淬透性好的碳鋼件及大型合金鋼件。 工工 程程 材材 料料w 3、分級淬火法、分級淬火法w 在稍高于在稍高于Ms的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。后再取出緩冷。l可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸、可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸、形狀復(fù)雜或截面不均勻工件。形狀復(fù)雜或截面不均勻工件。鹽浴爐鹽浴爐 工工 程程 材材 料料w 4、等溫淬火法、等溫淬火法w 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(shí)間，或堿浴中保溫足夠長時(shí)間，從

57、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?。w 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(xué)性能，淬火應(yīng)力小綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小.w 適用于形狀復(fù)雜及要求較高適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。的小型件。 工工 程程 材材 料料w不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火等溫退火P退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等溫淬火等溫淬火B(yǎng)下下M+A分級淬火分級淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf時(shí)間時(shí)間溫度溫度淬火淬火PP均勻均勻A細(xì)細(xì)A？ 工工 程程 材材 料料第六節(jié)第六節(jié) 鋼的淬透性鋼的淬透性w 淬透性是鋼的主要熱

58、處理性能。淬透性是鋼的主要熱處理性能。w 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。網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火爐 工工 程程 材材 料料一、淬透性的概念一、淬透性的概念w 淬透性淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其是指鋼在淬火時(shí)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。M量和硬度隨量和硬度隨深度的變化深度的變化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(dá)到的最高后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能

59、力硬度，即硬化能力. 工工 程程 材材 料料二、淬透性與淬硬層深度的關(guān)系二、淬透性與淬硬層深度的關(guān)系 w 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(qiáng)，淬硬層深。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。w 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(shí)的淬硬料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)的淬硬層深度來確定的。層深度來確定的。 工工 程程 材材 料料三、影響淬透性的因素三、影響淬透性的因素w 鋼的淬透性取決于臨界冷鋼的淬透性取決于

60、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。w Vk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(shí)間長也使鋼的透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長也使鋼的淬透性提高。淬透性提高。 工工 程程 材材 料料四、淬透性的測定及其表示方法四、淬透性的測定及其表示方法 w 1、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 工工 程程