鋼熱處理-退火與正火

1、二二) 共析碳鋼共析碳鋼 TTT 曲線的分析曲線的分析穩(wěn)定的奧氏體區(qū)穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過(guò)冷奧氏體區(qū)過(guò)冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開(kāi)始線物轉(zhuǎn)變開(kāi)始線A向產(chǎn)物向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線轉(zhuǎn)變終止線 A +產(chǎn)產(chǎn) 物物 區(qū)區(qū)產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū)高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; P 轉(zhuǎn)變區(qū)。轉(zhuǎn)變區(qū)。550230;中溫轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變區(qū)區(qū); 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū)轉(zhuǎn)變區(qū);230 - 50; 低溫轉(zhuǎn)低溫轉(zhuǎn)變區(qū)變區(qū); 非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變;馬氏體馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。轉(zhuǎn)變區(qū)。時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0

2、400A1MsMf三三) 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能1.珠光體型珠光體型 ( P ) 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ( A1550 ) :A1650 :組織組織 P ;較粗較粗 525HRC; 片間距為片間距為0.60.7m ( 500 )。650600 : 組織索氏體組織索氏體(S);較細(xì)，較細(xì)， 片間距為片間距為0.20.4m (1000); 2536HRC。600550:最細(xì)，組織托氏體最細(xì)，組織托氏體 (T); 又名屈氏體又名屈氏體 片間距為片間距為0.2m ( 電鏡電鏡 ); 3540HRC。1）珠光體型組織的種類）珠光體型組織的種類 珠珠 光光 體體 形形 貌貌 像像光鏡下形貌光鏡下形貌

3、電鏡下形貌電鏡下形貌光鏡形貌電鏡形貌 索索 氏氏 體體 形形 貌貌 像像 屈屈 氏氏 體體 形形 貌貌 像像電鏡形貌光鏡形貌工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2）各種組織的區(qū)別 ：本質(zhì)上無(wú)區(qū)別，也無(wú)嚴(yán)格界限，只是形態(tài)不同，從粗逐步過(guò)渡到細(xì)3）珠光體對(duì)性能的影響：片層間距離越小，相界面則越多，導(dǎo)致塑性變形抗力越大，同時(shí)強(qiáng)度、硬度越高片層間距離越小，則滲碳體越薄，越容易隨鐵素體一起變形而不脆斷，因而其塑性、韌性也有所提高。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三三) 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能2.貝氏體型貝氏體型 ( B ) 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ( 550230 ) :1）貝氏體定義：貝氏體定義：2）貝氏體分類（

4、據(jù)轉(zhuǎn)變溫度不同分）貝氏體分類（據(jù)轉(zhuǎn)變溫度不同分）550350 B上上; 4045HRC 350230 B下下; 5060HRC工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 上貝氏體組織金相圖上貝氏體組織金相圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇下貝氏體組織金相圖下貝氏體組織金相圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇貝氏體的形態(tài)與力學(xué)性能的關(guān)系：貝氏體的形態(tài)與力學(xué)性能的關(guān)系：B B上中鐵素體較寬，塑性變形抗力較低，且滲上中鐵素體較寬，塑性變形抗力較低，且滲碳體分布在鐵素體片層之間，易引起脆斷，碳體分布在鐵素體片層之間，易引起脆斷，因此強(qiáng)度和韌性均較低，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值因此強(qiáng)度和韌性均較低，沒(méi)有實(shí)用價(jià)值B B下中鐵素體片細(xì)小，無(wú)方向性，碳

5、的過(guò)飽和下中鐵素體片細(xì)小，無(wú)方向性，碳的過(guò)飽和度大，碳化物分布均勻，所以硬度高，韌性度大，碳化物分布均勻，所以硬度高，韌性好，具有較好的綜合力學(xué)性能好，具有較好的綜合力學(xué)性能應(yīng)用：生產(chǎn)中常用等溫淬火獲得下貝氏體組織應(yīng)用：生產(chǎn)中常用等溫淬火獲得下貝氏體組織工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三三) 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能3.馬氏體型馬氏體型 ( M ) 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ( 230 -50 ) :1)定義定義:過(guò)冷奧氏體在過(guò)冷奧氏體在Ms點(diǎn)以下直接轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下直接轉(zhuǎn)變碳在碳在 Fe中的中的過(guò)飽和過(guò)飽和固溶體固溶體稱為馬氏體稱為馬氏體。2)轉(zhuǎn)變特點(diǎn)轉(zhuǎn)變特點(diǎn):在一個(gè)溫度范圍內(nèi)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完

6、成連續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快轉(zhuǎn)變速度極快,即即瞬間形核與長(zhǎng)大瞬間形核與長(zhǎng)大;無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變( Fe、C原子均不擴(kuò)散原子均不擴(kuò)散 ), M與原與原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸變。造成晶格畸變。轉(zhuǎn)變不完全性轉(zhuǎn)變不完全性, QM = f ( T )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇四四) 影響影響 TTT 曲線形狀曲線形狀 與位置的因素與位置的因素1.奧氏體中含碳量的影響奧氏體中含碳量的影響:過(guò)共過(guò)共析鋼析鋼共析共析 鋼鋼亞共亞共析鋼析鋼時(shí)間溫度A1工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇2.奧氏體中含合金元素的影響奧氏體中含合金元素的影響: 除除Co、Al (2.5% ) 外外,所有合金所有合金元元 素溶入

7、奧氏體中素溶入奧氏體中,會(huì)引起改變?nèi)缱髨D示，會(huì)引起改變?nèi)缱髨D示，有些碳化物形成元素如有些碳化物形成元素如Cr等不僅使曲線等不僅使曲線右移，還會(huì)使其形狀發(fā)生改變?nèi)缬覉D示。右移，還會(huì)使其形狀發(fā)生改變?nèi)缬覉D示。向右移向右移向下移向下移MsA1A1Ms含含Cr合金鋼合金鋼工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3.加熱溫度和保溫時(shí)間的影響加熱溫度和保溫時(shí)間的影響: 加熱溫度越高加熱溫度越高, 保溫時(shí)間越長(zhǎng)保溫時(shí)間越長(zhǎng), 碳化物溶解充分碳化物溶解充分, 奧氏體成分均勻奧氏體成分均勻, 提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性提高了過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性, 從而從而 使使 TTT曲線向右移。曲線向右移。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三三.過(guò)冷

8、奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變一一) 建立共析鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)建立共析鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn) 變曲線變曲線 - CCT 曲線曲線 C - continuousC - coolingT - transformationVk 一一) 共析碳鋼共析碳鋼 CCT 曲線建立過(guò)程示意圖曲線建立過(guò)程示意圖時(shí)間( lg )溫度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1爐冷爐冷空冷空冷二二) 共析碳鋼共析碳鋼 TTT 曲線與曲線與CCT曲線的比較曲線的比較穩(wěn)定的奧氏體區(qū)穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400

9、A1MsMfCCT曲線曲線TTT曲線曲線PsPfK穩(wěn)定的奧氏體區(qū)穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMf三三)在連續(xù)冷卻過(guò)程中在連續(xù)冷卻過(guò)程中 TTT 曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用V1V2VkV3V4V1 = 5.5/s :爐冷爐冷 ; PV2 = 20/s :空冷空冷 ; SV3 = 33/s :油冷油冷;T+M+A殘殘V4 138/s :水冷水冷 ; M+A殘殘工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三三) 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能3.馬氏體型馬氏體型 ( M ) 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ( 230 -50 ) :1)定義

10、定義:馬氏體是一種碳在馬氏體是一種碳在 Fe中的中的 過(guò)飽和過(guò)飽和固溶體。固溶體。2)轉(zhuǎn)變特點(diǎn)轉(zhuǎn)變特點(diǎn):在一個(gè)溫度范圍內(nèi)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成連續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快轉(zhuǎn)變速度極快,即即瞬間形核與長(zhǎng)大瞬間形核與長(zhǎng)大;無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變( Fe、C原子均不擴(kuò)散原子均不擴(kuò)散 ), M與原與原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸變。造成晶格畸變。轉(zhuǎn)變不完全性轉(zhuǎn)變不完全性, QM = f ( T )工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇?yuàn)W氏體含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響奧氏體含碳量對(duì)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的影響6007005003004002001000-100-2000.20.4 0.6 0.8 1.0 1.21

11、.4 1.6 1.8 2.00溫度 Wc 100MsMf工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7Wc 100殘余奧氏體量 ( % )奧氏體含碳量對(duì)殘余奧氏體數(shù)量的影響奧氏體含碳量對(duì)殘余奧氏體數(shù)量的影響工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇3)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu): 由于碳的過(guò)飽和作由于碳的過(guò)飽和作 用用,使使 Fe晶格由晶格由體心立方變成體心正體心立方變成體心正方晶格。方晶格。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4)馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài):板條狀板條狀 - 低碳馬氏體低碳馬氏體(0

12、.2%C ); 3050HRC ; = 917%。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 低碳板條狀馬氏體組織金相圖低碳板條狀馬氏體組織金相圖工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇4)馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài):針、片狀針、片狀 - 高碳馬氏體高碳馬氏體(1%C); 66HRC左右左右 ; 1%。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 高碳針片狀馬氏體組織金相圖高碳針片狀馬氏體組織金相圖馬氏體的碳濃度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.5 0.6 0.7 0.80.9 1.0硬度 ( HRC ) 2000抗拉強(qiáng)度b ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 2005)馬氏體的

13、性能馬氏體的性能: 主要取決于馬氏體中的主要取決于馬氏體中的碳濃度。碳濃度。工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇 第四節(jié)第四節(jié) 鋼的普通熱處理工藝鋼的普通熱處理工藝毛坯生產(chǎn)毛坯生產(chǎn) 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 機(jī)械加機(jī)械加工工 最終熱處理最終熱處理 機(jī)械精加工機(jī)械精加工預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 : 退火退火 ; 正火正火最終熱處理最終熱處理 : 淬火淬火 ; 回火回火一般零件生產(chǎn)的工藝路線一般零件生產(chǎn)的工藝路線:工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇一一.鋼的退火鋼的退火一一)定義定義: 把零件加溫到把零件加溫到臨界溫度以上臨界溫度以上 3050,保溫一段時(shí)間保溫一段時(shí)間,然后然后 隨爐冷卻隨爐冷卻。 二二)目的目的: 消除應(yīng)力消除應(yīng)力;降低硬度降低硬度;細(xì)化晶細(xì)化晶 粒粒;均勻成分均勻成分;為最終熱處理為最終熱處理 作好組織準(zhǔn)備。作好組織準(zhǔn)備。 工程材料與熱加工基礎(chǔ)程曉宇三三) 種類種類退火退火重結(jié)晶重結(jié)晶退退 火火低溫低溫退火退火完全退火完全退火擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火球化退火球化退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火普通退火普通退火等溫退火等溫退火普通球化普通球化 退退 火火等溫球化等溫球化 退退