第六章 鋼的熱處理2

1、【教學內(nèi)容】11、連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變 2、鋼退火與正火的目的、方法及應用【教學要求】初步了解鋼連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變，合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響。較熟練地掌握鋼退火與正火的目的、方法及應用，具有初步運用能力。 第二節(jié)鋼的熱處理工藝2二、連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變1、等溫轉(zhuǎn)變圖在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應用共析鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻時，將冷卻速度曲線 V1、V2、畫在C曲線圖上。根據(jù)其與C曲線相交的位置，可估計連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。馬氏體臨界冷卻速度Vk：指工件淬火時可抑制非馬氏體轉(zhuǎn)變的冷卻速度低限。第二節(jié)鋼的熱處理工藝3二、連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變2、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能第二

2、節(jié)鋼的熱處理工藝4二、連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變3、馬氏體轉(zhuǎn)變（MsMf）馬氏體的形態(tài)有兩種，見圖板條狀馬氏體顯微組織（板條狀馬氏體顯微組織（1515鋼）鋼）片狀馬氏體顯微組織（片狀馬氏體顯微組織（T12AT12A）第二節(jié)鋼的熱處理工藝5二、連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變3、馬氏體轉(zhuǎn)變（MsMf）馬氏體的強度、硬度取決于碳含量第二節(jié)鋼的熱處理工藝6二、連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變3、馬氏體轉(zhuǎn)變（MsMf）殘留奧氏體的存在、影響及減少措施淬火至室溫室時，馬氏體轉(zhuǎn)變不能進行到底，總有少量殘留奧氏體存在。殘留奧氏體降低了淬火鋼的硬度、耐磨性，且使零件在長期使用中尺寸變化、精度降低。減少殘留奧氏體的措施：冷

3、處理。第二節(jié)鋼的熱處理工藝7三、合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響1、使C曲線向右移動大多數(shù)合金元素（除CO外）都使C曲線向右移動，即減慢珠光體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成速度，降低了鋼的馬氏體臨界冷卻速度。第二節(jié)鋼的熱處理工藝8三、合金元素對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響2、使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms下降大多數(shù)合金元素（除CO、Al外）都使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度下降，因此在相同的碳含量時，合金鋼中的殘余奧氏體量比碳鋼多。 熱處理工藝是指通過加熱、保溫和冷卻來改變材料組織，以獲得所需性能的方法。 熱處理工藝分為退火、正火、淬火、回火及化學熱處理等。一、鋼的退火和正火鋼的退火與正火是常用的兩種基本熱處理工藝方法，主要用來處理工件毛坯，為

4、以后切削加工和最終熱處理做組織準備，因此，退火與正火通常又稱為預備熱處理。對一般鑄件、焊接件以及性能要求不高的工件來講，退火和正火也可作為最終熱處理。9第二節(jié)鋼的熱處理工藝第二節(jié)鋼的熱處理工藝10一、鋼的退火和正火退火是將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火目的：降低鋼的硬度，細化晶粒，消除內(nèi)應力，改善組織。 退火常分為：完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火、去應力退火、擴散退火等。第二節(jié)鋼的熱處理工藝11一、鋼的退火1、完全退火（重結(jié)晶退火）將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火。 完全退火后所得到的室溫組織為鐵素體和珠光體。加熱溫度：AC3以上

5、3050。 應用范圍：亞共析鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材、焊件等。第二節(jié)鋼的熱處理工藝12一、鋼的退火和正火1、不完全退火45鋼鍛件完全退火操作加熱溫度：AC1以上3050。 應用范圍：晶粒并未粗化的中高碳鋼和低合金鋼鍛軋件等。目的是降低硬度、改善切削加工性、消除內(nèi)應力。優(yōu)點是加熱溫度低，削耗熱能少，降低工藝成本。第二節(jié)鋼的熱處理工藝13一、鋼的退火和正火2、等溫退火工件加熱到高于AC3（或AC1）的溫度，保持適當?shù)臅r間，較快地冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間的適當溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類組織后在空氣中冷卻的退火。加熱溫度：AC3 (AC1)以上3050。應用范圍：亞共析、過共析碳鋼，合

6、金鋼的鑄件、鍛件等。第二節(jié)鋼的熱處理工藝14一、鋼的退火和正火3、球化退火為使工件中的碳化物球狀化而進行的退火。加熱溫度：AC1以上10 20。應用范圍：過共析鋼和共析鋼制造的刃具、量具、模具等零件。T8T8鋼球化退火顯微組織鋼球化退火顯微組織球化退火得到的室溫組織為鐵素體基體上均勻分布著球狀(粒狀)滲碳體，即球狀珠光體組織。第二節(jié)鋼的熱處理工藝15一、鋼的退火和正火4、去應力退火為去除工件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的內(nèi)應力及鑄件內(nèi)存在的殘留應力而進行的退火。加熱溫度：Ac1以下溫度，一般500650。鋼件在去應力退火的加熱及冷卻過程中無相變發(fā)生。去應力退火主要用于消除鋼件在切削加工、鑄

7、造、鍛造、熱處理、焊接等過程中產(chǎn)生的殘余應力并穩(wěn)定其尺寸。第二節(jié)鋼的熱處理工藝16一、鋼的退火和正火5、均勻化退火（擴散）以減少工件化學成分和組織的不均勻程度為主要目的，將其加熱到高溫并長時間保溫，然后緩慢冷卻的退火。加熱溫度：10501150高溫。 目的：削除枝晶偏析，使成分均勻化。應用范圍：質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠、鑄件和鍛坯等。第二節(jié)鋼的熱處理工藝17二、鋼的正火正火是將工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火目的與退火目的基本相同。正火與退火區(qū)別是正火冷卻速度較快。4545鋼爐冷顯微組織鋼爐冷顯微組織4545鋼空冷顯微組織鋼空冷顯微組織第二節(jié)鋼的熱處理工藝18二、鋼的正火正火是將

8、工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火后的強度、硬度、韌性較退火的為高。正火使組織中珠光體量增多，且珠光體的層片厚度減小，通常獲得索氏體組織。第二節(jié)鋼的熱處理工藝19二、鋼的正火正火的應用與退火一樣鍛造（鑄造）正火（退火）粗加工（半精加工）合金調(diào)質(zhì)鋼：為調(diào)質(zhì)處理（淬火加高溫回火）做好組織準備。過共析鋼：為球化退火做好組織準備。低碳鋼或低碳合金鋼：改善其切削加工性。性能要求不高的零件、大型或形狀復雜的零件：也可用正火作為最終熱處理。第二節(jié)鋼的熱處理工藝20二、鋼的正火幾種退火與正火的熱處理工藝曲線如下:熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線正火的應用與退火相近，但成本較低，在可能情況下，優(yōu)先采用

9、正火。三、鋼的淬火和回火（一）、淬火將鋼奧氏體化后以適當?shù)睦鋮s速度冷卻，使零件在橫截面內(nèi)全部或一定范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。目的：提高硬度和強度。、淬火溫度的選擇亞共析鋼：共析鋼和過共析鋼：還應考慮淬火零件的鋼種、性能要求、原始組織狀態(tài)、形狀及尺寸等因素，必要時要進行小批量試淬。21為了獲得馬氏體，亞共析鋼正常溫度淬火后應均細的馬氏體組織，在光學顯微鏡下看不到什么組織形態(tài)，稱為隱晶馬氏體。淬火溫度過高將是粗大馬氏體組織，會引起鋼件較嚴重變形；淬火溫度過低，在淬火組織中會出現(xiàn)鐵素體，使淬火組織出現(xiàn)軟點，降低鋼的強度和硬度。共析鋼和過共析鋼淬火溫度在淬火后，獲得的組織是均勻

10、細小馬氏體和粒狀滲碳體。超過此溫度得到的是粗針狀馬氏體，引起嚴重變形，增大開裂傾向。溫度過低，則獲得非馬氏體組織，達不到性能要求。22、保溫時間保溫目的是使鋼件熱透，使奧氏體轉(zhuǎn)變徹底并均勻化。其時間長短主要根據(jù)鋼的成分、加熱介質(zhì)和零件尺寸來決定。、淬火冷卻介質(zhì)介質(zhì)的冷卻能力太大，易于淬硬，但容易變形和開裂；介質(zhì)的冷卻能力太小，鋼件又淬不硬。冷卻的介質(zhì)有油、水、鹽水、堿水等，其冷卻能力依次增加。目前，國外廣泛使用聚合物水溶液作為淬火介質(zhì)。如聚二醇、聚乙烯醇、五硫酸鹽紙漿等。、常用淬火方法（）單液法操作簡單，容易實現(xiàn)機械化、自動化、易開裂、變形。（）雙液法零件先在水中淬火，待冷到300400時取出

11、放入油中冷卻。23優(yōu)點：高溫冷卻快，使A不轉(zhuǎn)變?yōu)镻；在低溫冷卻較慢，減小了馬氏體轉(zhuǎn)變的應力。應用：形狀復雜的碳鋼件，為了防止開裂和減小變形。（3）、分級淬火（熱浴淬火）優(yōu)點：應力小，變形輕微，只適宜形狀復雜的小零件。（4）、等溫淬火法應用：形狀復雜，而又要求較高硬度或強度與韌性相結(jié)合的工具、模具或機器零件，可進行等溫淬火以得到下貝氏體組織。（螺絲刀）（5）、局部淬火法只是在某些部位要求高硬度（卡規(guī)）245、鋼的淬透性（1）鋼的淬透性和淬硬性淬透性：是指在標準條件下，鋼在淬火冷卻時獲得馬氏體組織深度的能力，深度越大，鋼的淬透性就越大。（取決于含碳量、合金元素和其它因素）（形狀、尺寸和冷卻介質(zhì)）淬硬性：是指淬火成馬氏體后得到的最高硬度。（取決于含碳量）淬透性好的鋼它的淬硬性不一定高。低碳合金鋼的淬透性好，但它的淬硬性卻不高；高碳鋼的淬硬性高，但它的淬透性卻差。25（2）淬透性的評定1）按材料C（或CCT）曲線位置判定2）借臨界淬透直徑評定3）用末端淬火法評定（3）淬透性對鋼力學性能的影響鋼的淬透性越小，零件的淬硬層越淺，未淬透部分的比例越大，零件承