第七章 鋼的熱處理

1、l 第五章第五章 鋼的熱處理鋼的熱處理 q定義：定義：將固態(tài)金屬或合金，采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)將固態(tài)金屬或合金，采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝方法稱熱處理。性能的工藝方法稱熱處理。l實(shí)質(zhì)：在實(shí)質(zhì)：在加熱、保溫和冷卻過程中，鋼的組織加熱、保溫和冷卻過程中，鋼的組織結(jié)結(jié) 構(gòu)發(fā)生了變化，從而改變了其性能。構(gòu)發(fā)生了變化，從而改變了其性能。 目的：改善鋼（工件）的力學(xué)性能或工藝性目的：改善鋼（工件）的力學(xué)性能或工藝性能；能； 作用：充分發(fā)揮材料的性能潛力，提高零件作用：充分發(fā)揮材料的性能潛力，提高零件質(zhì)量，質(zhì)量， 延長零件壽命；延長零

2、件壽命； 應(yīng)用：十分廣泛。應(yīng)用：十分廣泛。q按目的、加熱條件和特點(diǎn)不同，熱處理分為：按目的、加熱條件和特點(diǎn)不同，熱處理分為： 整體熱處理整體熱處理 表面熱處理表面熱處理 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 其它熱處理其它熱處理熱處理的工藝參數(shù)有：熱處理的工藝參數(shù)有： 加熱溫度加熱溫度 保溫時(shí)間保溫時(shí)間 冷卻方式冷卻方式 q 目的：通過加熱使原始組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；目的：通過加熱使原始組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；q 將鋼加熱至將鋼加熱至Ac3或或Ac1以上，獲得完全或部分奧以上，獲得完全或部分奧氏體組織的操作稱為奧氏體化。氏體組織的操作稱為奧氏體化。q 鋼熱處理加熱的臨界溫度為鋼熱處理加熱的臨界溫度為727 。 5.1

3、鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 5.1 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于加在實(shí)際生產(chǎn)中，由于加熱和冷卻不是很緩慢，熱和冷卻不是很緩慢，因此實(shí)際發(fā)生組織轉(zhuǎn)變因此實(shí)際發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度與相圖的的溫度與相圖的A1、A3、Acm 有一定的偏有一定的偏離。通常加熱用離。通常加熱用 Ac1、Ac3、Accm 表示，冷表示，冷卻用卻用Ar1、Ar3、Arcm表示。表示。 （一）奧氏體的形成（一）奧氏體的形成 1.奧氏體晶核的形成奧氏體晶核的形成 奧氏體的晶核奧氏體的晶核易于在滲碳體相界面易于在滲碳體相界面上形成。這是因?yàn)樵谏闲纬伞＿@是因?yàn)樵趦上嗟南嘟缟蠟樾魏藘上嗟南嘟缟?/p>

4、為形核提供了良好的條件。提供了良好的條件。 2.奧氏體晶核的長大奧氏體晶核的長大 A形核后形核后,由于由于A與與Fe 3 C形界處的形界處的含含C量不同。將引起量不同。將引起A中中C的擴(kuò)散。通過的擴(kuò)散。通過Fe、C原子的擴(kuò)散原子的擴(kuò)散和和Fe原子的晶原子的晶格改組格改組,A向向F和和Fe 3 C兩個(gè)方向兩個(gè)方向長大。長大。 3.殘余滲碳體溶解殘余滲碳體溶解在奧氏體形成在奧氏體形成過程中過程中 ,鐵素體比鐵素體比滲碳體先消失滲碳體先消失,因此因此奧氏體形成之后奧氏體形成之后,還還殘存未溶滲碳體。殘存未溶滲碳體。這部分未溶的殘余這部分未溶的殘余滲碳體將隨著時(shí)間滲碳體將隨著時(shí)間的延長的延長,繼續(xù)不斷

5、地繼續(xù)不斷地溶入奧氏體溶入奧氏體,直至全部消失。直至全部消失。 4.奧氏體均勻化奧氏體均勻化 滲碳體完全溶解后奧氏滲碳體完全溶解后奧氏體中碳的濃度分布并不體中碳的濃度分布并不均均勻勻 ,原先是滲碳體地方碳原先是滲碳體地方碳濃度高濃度高,原先鐵素體的地原先鐵素體的地方碳濃度低。方碳濃度低。必須繼續(xù)保溫必須繼續(xù)保溫,通過碳通過碳的擴(kuò)散的擴(kuò)散,使奧氏體成分使奧氏體成分均勻化。均勻化。 （二）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素（二）影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素1.加熱溫度和加熱速度的影響加熱溫度和加熱速度的影響 提高加熱溫度，將加速提高加熱溫度，將加速A的形成。的形成。 隨著加熱速度的增加隨著加熱速度的增加,奧氏體形成溫度

6、升高奧氏體形成溫度升高(A C1 越高越高),形成所需的時(shí)間縮短。形成所需的時(shí)間縮短。 2.化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響 隨著鋼中含碳量增加隨著鋼中含碳量增加,鐵素體核滲碳體相界鐵素體核滲碳體相界面總量增多面總量增多,有利于奧氏體的形成。有利于奧氏體的形成。 3.原始組織的影響原始組織的影響 由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的由于奧氏體的晶核是在鐵素體和滲碳體的相界面上形成相界面上形成,所以原始組織越細(xì)所以原始組織越細(xì),相界面越多相界面越多,形成奧氏體晶核的基地越多形成奧氏體晶核的基地越多,奧氏體轉(zhuǎn)變就奧氏體轉(zhuǎn)變就越快。越快。 （三）奧氏體晶粒大小及其控制三）奧氏體晶粒大小及其控制1.奧氏體

7、晶粒大小奧氏體晶粒大小一般根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級圖確定鋼的一般根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級圖確定鋼的奧氏體晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級分為奧氏體晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級分為8級，級，14級為粗晶粒度，級為粗晶粒度，58級為細(xì)晶粒級為細(xì)晶粒度。度。 l2.實(shí)際晶粒度和本質(zhì)晶粒度實(shí)際晶粒度和本質(zhì)晶粒度 某一具體熱處理或熱加工條件下的奧氏體的晶某一具體熱處理或熱加工條件下的奧氏體的晶粒度叫實(shí)際晶粒度，它決定鋼的性能。粒度叫實(shí)際晶粒度，它決定鋼的性能。 鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長大的傾向用本質(zhì)晶粒鋼在加熱時(shí)奧氏體晶粒長大的傾向用本質(zhì)晶粒度來表示。度來表示。 鋼加熱到鋼加熱到93010、保溫、保溫8小時(shí)、冷卻后小時(shí)、冷卻后測

8、得的晶粒度叫本質(zhì)晶粒度。如果測得的晶粒細(xì)測得的晶粒度叫本質(zhì)晶粒度。如果測得的晶粒細(xì)小，則該鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，反之叫本質(zhì)粗晶小，則該鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，反之叫本質(zhì)粗晶粒鋼。粒鋼。 3.奧氏體晶粒大小的控制奧氏體晶粒大小的控制（1）合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間）合理選擇加熱溫度和保溫時(shí)間隨著溫度升高晶粒度將之間長大。溫度愈高隨著溫度升高晶粒度將之間長大。溫度愈高,晶粒長大于愈明顯。在一定溫度下晶粒長大于愈明顯。在一定溫度下,保溫時(shí)間愈長保溫時(shí)間愈長,奧氏體晶粒也越粗大。奧氏體晶粒也越粗大。 （2）加入合金元素）加入合金元素奧氏體中的含碳量增高時(shí)奧氏體中的含碳量增高時(shí),晶粒長大的傾向增晶粒長大的傾向

9、增多。若碳以未溶的碳化物形式存在多。若碳以未溶的碳化物形式存在,則它有阻礙晶則它有阻礙晶粒長大的作用。粒長大的作用。 （3）合理選擇原始組織）合理選擇原始組織 5.2 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變l冷卻是熱處理的最后一個(gè)工序，也是最關(guān)冷卻是熱處理的最后一個(gè)工序，也是最關(guān)鍵的工序，它決定了鋼熱處理后的組織和鍵的工序，它決定了鋼熱處理后的組織和性能。同一種鋼，加熱溫度和保溫時(shí)間相性能。同一種鋼，加熱溫度和保溫時(shí)間相同，冷卻方法不同，熱處理后的性能截然同，冷卻方法不同，熱處理后的性能截然不同。這是因?yàn)檫^冷奧氏體在冷卻過程中不同。這是因?yàn)檫^冷奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變成了不同的產(chǎn)物。那么奧氏體

10、在冷卻轉(zhuǎn)變成了不同的產(chǎn)物。那么奧氏體在冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變成什么產(chǎn)物？有什么規(guī)律呢？時(shí)轉(zhuǎn)變成什么產(chǎn)物？有什么規(guī)律呢？l當(dāng)溫度在當(dāng)溫度在A1以上時(shí)以上時(shí), 奧氏體是穩(wěn)定的。當(dāng)溫度降奧氏體是穩(wěn)定的。當(dāng)溫度降到到A1以下后，奧氏體即處于過冷狀態(tài)，這種奧氏以下后，奧氏體即處于過冷狀態(tài)，這種奧氏體稱為過冷奧氏體。過冷體稱為過冷奧氏體。過冷A是不穩(wěn)定的，會轉(zhuǎn)變是不穩(wěn)定的，會轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌慕M織。為其它的組織。l鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變，實(shí)質(zhì)上是過冷鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變，實(shí)質(zhì)上是過冷A的轉(zhuǎn)變。的轉(zhuǎn)變。 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變使加熱到奧氏體使加熱到奧氏體化的鋼連續(xù)降溫進(jìn)行化的鋼連續(xù)降溫進(jìn)行組織轉(zhuǎn)變組織轉(zhuǎn)變 等溫冷卻轉(zhuǎn)變等溫冷卻轉(zhuǎn)變使

11、加熱到奧氏體使加熱到奧氏體化的鋼以較快的冷卻化的鋼以較快的冷卻速度冷到速度冷到A1以下某溫以下某溫度保溫，在等溫下發(fā)度保溫，在等溫下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。生組織轉(zhuǎn)變。 l碳鋼熱處理時(shí)的冷卻速度一般較大，大多都偏離碳鋼熱處理時(shí)的冷卻速度一般較大，大多都偏離了平衡狀態(tài)（除退火外），所以熱處理后的組織了平衡狀態(tài)（除退火外），所以熱處理后的組織為非平衡組織。碳鋼非平衡組織和按鐵碳相圖結(jié)為非平衡組織。碳鋼非平衡組織和按鐵碳相圖結(jié)晶得到的平衡組織相比差別很大。所以不能再用晶得到的平衡組織相比差別很大。所以不能再用鐵碳相圖加以分析，而應(yīng)使用鐵碳相圖加以分析，而應(yīng)使用C曲線來確定。曲線來確定。 共析鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變

12、曲線圖 （1）高溫轉(zhuǎn)變（珠光體型轉(zhuǎn)變）高溫轉(zhuǎn)變（珠光體型轉(zhuǎn)變）l 在在A1550 之間之間, 過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體型組織體型組織, 此溫區(qū)稱珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)。此溫區(qū)稱珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)。l 珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物, 滲滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為珠光體珠光體(P)、索氏體、索氏體(S)和屈氏體和屈氏體(T)。奧氏體向珠光。奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)散型的形核、長大

13、過程體的轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)散型的形核、長大過程, 是通過碳、是通過碳、鐵的擴(kuò)散和晶體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。鐵的擴(kuò)散和晶體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。2.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織和性能過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物組織和性能 A1 650 片層珠光體片層珠光體 25HRC 650 600 細(xì)珠光體（索氏細(xì)珠光體（索氏 體體 S） 25HRC30HRC 600 550 極細(xì)珠光體（托氏體極細(xì)珠光體（托氏體 T）35HRC40HRC (a)珠光體 3800倍 (b) 索氏體 8000倍 (c)屈氏體 8000倍 (2) 中溫轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變 l 在在550 Ms之間之間, 過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體型

14、組織貝氏體型組織, 此溫區(qū)稱貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。此溫區(qū)稱貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。l 貝氏體是滲碳體分布在碳過飽和的鐵素體基體貝氏體是滲碳體分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物。奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬于上的兩相混合物。奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬于半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，鐵原子不擴(kuò)散而碳原子有一定半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，鐵原子不擴(kuò)散而碳原子有一定擴(kuò)散能力。擴(kuò)散能力。 l過冷奧氏體在過冷奧氏體在550 350 之間轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)之間轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)物稱上貝氏體（上物稱上貝氏體（上B)。上。上B呈羽毛狀呈羽毛狀, 小片狀的滲小片狀的滲碳體分布在成排的鐵素體片之間。碳體分布在成排的鐵素體片之間。40HRC45HRC (a)光學(xué)顯微照片 500

15、(b) 電子顯微照片 5000上貝氏體形態(tài) l在在350-Ms之間等溫時(shí)，過冷奧氏體之間等溫時(shí)，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成下貝氏體（轉(zhuǎn)變成下貝氏體（B下），呈黑色針狀下），呈黑色針狀或竹葉狀，其中顆粒狀碳化物或竹葉狀，其中顆粒狀碳化物(Fe2.4C)沿沿一定方向分布分布在一定方向分布分布在F片之上，片之上，50HRC55 HRC。 l光學(xué)顯微照片 500倍 (b) 電子顯微照片 12000倍 下貝氏體形態(tài) l上貝氏體中鐵素體片較寬，塑性變形抗力較低；上貝氏體中鐵素體片較寬，塑性變形抗力較低；同時(shí)滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷，同時(shí)滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷，因此強(qiáng)度和韌性都較差。因此

16、強(qiáng)度和韌性都較差。l下貝氏體中鐵素體針細(xì)小，無方向性，碳的過飽下貝氏體中鐵素體針細(xì)小，無方向性，碳的過飽和度大，位錯密度高，且碳化物分布均勻、彌散和度大，位錯密度高，且碳化物分布均勻、彌散度大，所以硬度高，韌性好，具有較好的綜合機(jī)度大，所以硬度高，韌性好，具有較好的綜合機(jī)械性能。這種下貝氏體應(yīng)用廣泛。械性能。這種下貝氏體應(yīng)用廣泛。 共析鋼不同轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度和沖擊韌度 1.亞共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼C曲曲線不同的是，在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素線不同的是，在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的轉(zhuǎn)

17、變開始線。亞共析鋼隨著含碳量的減少，體的轉(zhuǎn)變開始線。亞共析鋼隨著含碳量的減少，C曲線曲線位置往左移，同時(shí)位置往左移，同時(shí)Ms、Mf線住上移。線住上移。 亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程與共析鋼類似。亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程與共析鋼類似。只是在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體將先有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素只是在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體將先有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，剩余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。體，剩余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。 45鋼過冷A等溫轉(zhuǎn)變曲線 2.過共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 過共析鋼過冷過共析鋼過冷A的的C曲線的上部為過冷曲線的上部為過冷A中中析出二次滲碳體析出二次滲碳體(Fe3CII)

18、開始線。當(dāng)加熱溫度為開始線。當(dāng)加熱溫度為Ac1以上以上3050 時(shí)，過共析鋼隨著含碳量的時(shí)，過共析鋼隨著含碳量的增加增加, C曲線位置向左移曲線位置向左移, 同時(shí)同時(shí)Ms、Mf線往下移。線往下移。 過共析鋼的過冷過共析鋼的過冷A在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)在高溫轉(zhuǎn)變區(qū), 將先析出將先析出Fe3CII, 其余的過冷其余的過冷A再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。 T10鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變曲線 二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 1.共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 l過冷奧氏本的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（過冷奧氏本的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線曲線)中，共析鋼中

19、，共析鋼以大于以大于Vk（上臨界冷卻速度）的速度冷卻時(shí)（上臨界冷卻速度）的速度冷卻時(shí), 得到的組織得到的組織為馬氏體。冷卻速度小于為馬氏體。冷卻速度小于Vk（下臨界冷卻速度）時(shí)（下臨界冷卻速度）時(shí), 鋼將鋼將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。共析鋼過冷奧氏體在連續(xù)冷卻全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。共析鋼過冷奧氏體在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)得不到貝氏體組織。轉(zhuǎn)變時(shí)得不到貝氏體組織。 l與共析鋼的與共析鋼的TTT曲線相比，曲線相比， 共析鋼的共析鋼的CCT曲線稍靠右靠下曲線稍靠右靠下一點(diǎn)，表明連續(xù)冷卻時(shí)，奧氏體完成珠光體轉(zhuǎn)變的溫度較一點(diǎn)，表明連續(xù)冷卻時(shí)，奧氏體完成珠光體轉(zhuǎn)變的溫度較低，時(shí)間更長。低，時(shí)間更長。 共析鋼過冷奧

20、氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變組織(2) 馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn) 過冷過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過程轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過程, 轉(zhuǎn)變溫度在轉(zhuǎn)變溫度在MsMf之間之間, 該溫區(qū)稱馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。該溫區(qū)稱馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。 過冷過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變 鐵和鐵和碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散。鐵原子沿奧氏體一定晶面碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散。鐵原子沿奧氏體一定晶面, 集集體地體地(不改變相互位置關(guān)系不改變相互位置關(guān)系)作一定距離的移動作一定距離的移動(不超過一不超過一個(gè)原子間距個(gè)原子間距)， 使面心立方晶格改組為體心正方晶格，使面心立方晶格改組為體心正方晶格，碳原子原地不動，過飽和地留在新組成

21、的晶胞中；增大碳原子原地不動，過飽和地留在新組成的晶胞中；增大了其正方度了其正方度c/a 。馬氏體就是碳在馬氏體就是碳在-Fe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。過飽過飽和碳使和碳使-Fe 的晶格發(fā)生很大畸變，產(chǎn)生很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化。的晶格發(fā)生很大畸變，產(chǎn)生很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化。 馬氏體的形成速度很快馬氏體的形成速度很快 奧氏體冷卻到奧氏體冷卻到Ms點(diǎn)以下后，無孕育期，點(diǎn)以下后，無孕育期， 瞬時(shí)轉(zhuǎn)變瞬時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。隨著溫度下降，過冷奧氏體不斷轉(zhuǎn)變?yōu)轳R為馬氏體。隨著溫度下降，過冷奧氏體不斷轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，是一個(gè)連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程。氏體，是一個(gè)連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程。 馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的

22、總要?dú)埩羯倭繆W氏體總要?dú)埩羯倭繆W氏體。殘余奧氏體的含量與。殘余奧氏體的含量與MS、Mf的位置有關(guān)。奧氏體中的碳含量越高，則的位置有關(guān)。奧氏體中的碳含量越高，則MS、Mf越越低，殘余低，殘余A含量越高。只在碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于含量越高。只在碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)少于0.6%時(shí)時(shí), 殘殘余余A可忽略?？珊雎浴?馬氏體形成時(shí)體積膨脹馬氏體形成時(shí)體積膨脹 體積膨脹在鋼體積膨脹在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力中造成很大的內(nèi)應(yīng)力, 嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致開裂。裂。奧氏體碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對殘余奧氏體含量的影響 (3)馬氏體的形態(tài)與性能 馬氏體形態(tài) 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在在0.25%以下時(shí)，基本上是以下時(shí)，基本上是板條馬氏板條馬氏體體（亦稱低

23、碳馬氏體），板條馬氏體在顯微鏡下為一（亦稱低碳馬氏體），板條馬氏體在顯微鏡下為一束束平行排列的細(xì)板條。在高倍透射電鏡下可看到板束束平行排列的細(xì)板條。在高倍透射電鏡下可看到板條馬氏體內(nèi)有大量位錯纏結(jié)的亞結(jié)構(gòu)，所以也稱位錯條馬氏體內(nèi)有大量位錯纏結(jié)的亞結(jié)構(gòu)，所以也稱位錯馬氏體。馬氏體。 當(dāng)當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于大于1.0%時(shí)，則大多數(shù)是時(shí)，則大多數(shù)是針狀針狀馬氏體馬氏體。針狀馬氏體在光學(xué)顯微鏡中呈竹葉狀或。針狀馬氏體在光學(xué)顯微鏡中呈竹葉狀或凸透鏡狀，在空間形同鐵餅。馬氏體針之間形成凸透鏡狀，在空間形同鐵餅。馬氏體針之間形成一定角度一定角度(60)。高倍透射電鏡分析表明，針狀。高倍透射電鏡分析表明

24、，針狀馬氏體內(nèi)有大量孿晶，因此亦稱孿晶馬氏體。馬氏體內(nèi)有大量孿晶，因此亦稱孿晶馬氏體。高碳馬氏體的組織形態(tài)l碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在在0.251.0%之間時(shí)，為板條馬氏體之間時(shí)，為板條馬氏體和針狀馬氏體的混和組織。和針狀馬氏體的混和組織。l如如45鋼淬火的組織就是混合馬氏體。鋼淬火的組織就是混合馬氏體。（2）馬氏體的性能 a.硬度高。l 馬氏體是鋼中最硬的組織，馬氏體的硬度主要取決于馬氏體是鋼中最硬的組織，馬氏體的硬度主要取決于其中的含碳量，與其它因素關(guān)系不大。但當(dāng)含碳量增大其中的含碳量，與其它因素關(guān)系不大。但當(dāng)含碳量增大到到0.6%時(shí)時(shí),馬氏體的硬度不再繼續(xù)升高馬氏體的硬度不再繼續(xù)升高,大約為

25、大約為60-64HRC 。l馬氏體的高硬度主要是由于固溶強(qiáng)化造成的馬氏體的高硬度主要是由于固溶強(qiáng)化造成的,另外還有另外還有位錯和孿晶的影響位錯和孿晶的影響,奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變造成的組織細(xì)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變造成的組織細(xì)化也是一個(gè)因素?；彩且粋€(gè)因素。碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對馬氏體硬度的影響 b.馬氏體的塑性和韌性與其碳含量（或形態(tài)）密切相馬氏體的塑性和韌性與其碳含量（或形態(tài)）密切相關(guān)。關(guān)。高碳馬氏體由于過飽和度大、內(nèi)應(yīng)力高和存在孿高碳馬氏體由于過飽和度大、內(nèi)應(yīng)力高和存在孿晶結(jié)構(gòu)，所以硬而脆，塑性、韌性極差，但晶粒細(xì)化晶結(jié)構(gòu)，所以硬而脆，塑性、韌性極差，但晶粒細(xì)化得到的隱晶馬氏體卻有一定的韌性。而低碳馬氏體，

26、得到的隱晶馬氏體卻有一定的韌性。而低碳馬氏體，由于過飽和度小，內(nèi)應(yīng)力低和存在位錯亞結(jié)構(gòu)，則不由于過飽和度小，內(nèi)應(yīng)力低和存在位錯亞結(jié)構(gòu)，則不僅強(qiáng)度高，塑性、韌性也較好。僅強(qiáng)度高，塑性、韌性也較好。 c.馬氏體的比容比奧氏體大。馬氏體的比容比奧氏體大。當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體當(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，體積會膨脹。馬氏體是鐵磁相，而奧氏體為順磁時(shí)，體積會膨脹。馬氏體是鐵磁相，而奧氏體為順磁相。馬氏體晶格畸變嚴(yán)重，因此電阻率高。相。馬氏體晶格畸變嚴(yán)重，因此電阻率高。2. 亞共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 亞共析鋼過冷亞共析鋼過冷A在高溫時(shí)有一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)樵诟邷貢r(shí)有一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)镕，在中，在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)會有少量

27、貝氏體（上溫轉(zhuǎn)變區(qū)會有少量貝氏體（上B）產(chǎn)生。如油冷的產(chǎn)物）產(chǎn)生。如油冷的產(chǎn)物為為F+T+上上B+M，但，但F和上和上B量很少，有時(shí)可忽略。量很少，有時(shí)可忽略。亞共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 3. 過共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 過共析鋼過冷過共析鋼過冷A在高溫區(qū)，將首先析出二次滲碳在高溫區(qū)，將首先析出二次滲碳體體, 而后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。由于奧氏體中碳含量高，所而后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。由于奧氏體中碳含量高，所以油冷、水冷后的組織以油冷、水冷后的組織中應(yīng)包括殘余奧氏中應(yīng)包括殘余奧氏體。與共析鋼一樣，體。與共析鋼一樣，其冷卻過程中無貝其冷卻過程中無貝氏體轉(zhuǎn)變。氏體轉(zhuǎn)變。過共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻

28、轉(zhuǎn)變q 前二節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容是熱處理的原理，從這一節(jié)開始學(xué)習(xí)熱前二節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容是熱處理的原理，從這一節(jié)開始學(xué)習(xí)熱 處理工藝，也就是具體的熱處理實(shí)現(xiàn)方法。處理工藝，也就是具體的熱處理實(shí)現(xiàn)方法。q 在一個(gè)零件的加工路線中，熱處理起著很重要的作用，在一個(gè)零件的加工路線中，熱處理起著很重要的作用， 一般有兩種情況，如一個(gè)齒輪：一般有兩種情況，如一個(gè)齒輪： 下料下料-鍛造鍛造-預(yù)備熱處理（退火或正火）預(yù)備熱處理（退火或正火）-銑齒銑齒- - 最終熱處理（淬火回火）最終熱處理（淬火回火）-精加工（磨削）；精加工（磨削）；q 其中預(yù)備熱處理的作用是消除鍛造的缺陷，如晶粒粗大、其中預(yù)備熱處理的作用是消除鍛造的缺陷

29、，如晶粒粗大、內(nèi)應(yīng)力、缺陷組織等，同時(shí)調(diào)整硬度，為后續(xù)的切削做準(zhǔn)備內(nèi)應(yīng)力、缺陷組織等，同時(shí)調(diào)整硬度，為后續(xù)的切削做準(zhǔn)備。最終熱處理的作用是使材料具有使用狀態(tài)下的性能，如強(qiáng)。最終熱處理的作用是使材料具有使用狀態(tài)下的性能，如強(qiáng)度、硬度等。度、硬度等。第三節(jié)第三節(jié) 鋼的退火和正火鋼的退火和正火 一、退火一、退火q加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋匾欢〞r(shí)間后緩慢冷卻（爐冷）。加熱到適當(dāng)?shù)臏囟龋匾欢〞r(shí)間后緩慢冷卻（爐冷）。q過冷奧氏體在過冷奧氏體在C曲線的上部進(jìn)行轉(zhuǎn)變，熱處理后的組織接曲線的上部進(jìn)行轉(zhuǎn)變，熱處理后的組織接近于平衡組織，以珠光體為主。亞共析鋼為近于平衡組織，以珠光體為主。亞共析鋼為F+P，共析、，

30、共析、過共析鋼為球狀珠光體。過共析鋼為球狀珠光體。q用途：降低硬度，以利于切削（比較適合的切削硬度為用途：降低硬度，以利于切削（比較適合的切削硬度為160-260HBS）；消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形或開）；消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形或開裂；消除偏析，均勻成分；裂；消除偏析，均勻成分；q第一類退火（擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火）是不第一類退火（擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火）是不以組織轉(zhuǎn)變?yōu)槟康牡墓に嚪椒?，由不平衡狀態(tài)過渡到平衡以組織轉(zhuǎn)變?yōu)槟康牡墓に嚪椒ǎ刹黄胶鉅顟B(tài)過渡到平衡狀態(tài)。狀態(tài)。q第二類退火（完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退第二類退火（完全退火、不完全退火、等溫退火

31、、球化退火）是以改變組織和性能為目的，改變鋼中珠光體、鐵素火）是以改變組織和性能為目的，改變鋼中珠光體、鐵素體和碳化物等組織形態(tài)及分布。體和碳化物等組織形態(tài)及分布。 q完全退火：適用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、完全退火：適用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、焊接件。焊接件。q工藝參數(shù)為：加熱到工藝參數(shù)為：加熱到Ac3+30-50，保溫，保溫，隨爐冷卻到隨爐冷卻到600出爐空冷。出爐空冷。l等溫退火：原理與完全退火相同，主要是為等溫退火：原理與完全退火相同，主要是為了縮短工藝周期，特別是對一些大型合金鋼了縮短工藝周期，特別是對一些大型合金鋼件的退火。件的退火。q球化退火：適用于共析及過共析鋼，目的是為球化退火

32、：適用于共析及過共析鋼，目的是為了獲取球狀珠光體，降低這些高碳鋼的硬度，了獲取球狀珠光體，降低這些高碳鋼的硬度，以利于切削。所有的高碳鋼在切削之前一般都以利于切削。所有的高碳鋼在切削之前一般都要進(jìn)行球化退火。要進(jìn)行球化退火。q工藝參數(shù)為：加熱到工藝參數(shù)為：加熱到Ac1+30-50，保溫，隨，保溫，隨爐冷卻或等溫冷卻；爐冷卻或等溫冷卻；l均勻化退火：一般用于鑄件，消除偏析，使成均勻化退火：一般用于鑄件，消除偏析，使成分均勻；通常是將鋼加熱到固相線以下分均勻；通常是將鋼加熱到固相線以下100-200長時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散。長時(shí)間保溫，使原子充分?jǐn)U散。l去應(yīng)力退火：屬于低溫?zé)崽幚?，加熱溫度一般?/p>

33、應(yīng)力退火：屬于低溫?zé)崽幚?，加熱溫度一般在在A1線以下，對于鋼來說，大約為線以下，對于鋼來說，大約為600。 二、正火 l加熱到加熱到Ac3（或（或Accm ）以上）以上3050，保，保溫后在空氣中冷卻。溫后在空氣中冷卻。它的主要特點(diǎn)是空冷，對它的主要特點(diǎn)是空冷，對于大型零件或在炎熱地區(qū)，也可用風(fēng)冷或噴霧于大型零件或在炎熱地區(qū)，也可用風(fēng)冷或噴霧冷卻。冷卻。l區(qū)別：冷卻速度比退火稍快，組織較細(xì)，強(qiáng)度區(qū)別：冷卻速度比退火稍快，組織較細(xì)，強(qiáng)度硬度稍有提高。硬度稍有提高。q正火能提高硬度，一般用于低碳鋼的預(yù)備熱處正火能提高硬度，一般用于低碳鋼的預(yù)備熱處理；理；q正火可以消除魏氏組織、粗大組織、網(wǎng)狀組織正

34、火可以消除魏氏組織、粗大組織、網(wǎng)狀組織等；如過共析鋼在球化退火之前，應(yīng)先用正火等；如過共析鋼在球化退火之前，應(yīng)先用正火消除網(wǎng)狀的消除網(wǎng)狀的Fe3C；q對于一些大件，正火可代替調(diào)質(zhì)作為最終熱處對于一些大件，正火可代替調(diào)質(zhì)作為最終熱處理使用；理使用； 第四節(jié) 鋼的淬火 q 將鋼加熱到將鋼加熱到Ac1或或Ac3以上以上30-50，適當(dāng)保溫，適當(dāng)保溫，然后快速冷卻，獲取馬氏體或下貝氏體的一種熱然后快速冷卻，獲取馬氏體或下貝氏體的一種熱處理工藝。處理工藝。q 淬火是一種很早就應(yīng)用的熱處理工藝，它的目淬火是一種很早就應(yīng)用的熱處理工藝，它的目的是獲得馬氏體或下貝氏體，但主要是馬氏體。的是獲得馬氏體或下貝氏體

35、，但主要是馬氏體。從性能上看，它是為了強(qiáng)化材料，提高材料的強(qiáng)從性能上看，它是為了強(qiáng)化材料，提高材料的強(qiáng)度或硬度。度或硬度。一、淬火工藝參數(shù) 為了獲得好的淬火效果，就必須制定正確的淬火為了獲得好的淬火效果，就必須制定正確的淬火工藝參數(shù)。工藝參數(shù)。l加熱溫度加熱溫度 根據(jù)鋼的成分確定，亞共析鋼加熱到根據(jù)鋼的成分確定，亞共析鋼加熱到Ac3+30-50，共析、過共析鋼加熱到，共析、過共析鋼加熱到Ac1+30-50；（根據(jù)鐵碳相圖進(jìn)行解釋）（根據(jù)鐵碳相圖進(jìn)行解釋）一、淬火工藝參數(shù)l例如，例如，45鋼的鋼的A3=780， 其淬火溫度為其淬火溫度為840-860 T8、T12鋼的鋼的Ac1=737， 其淬火

36、溫度為其淬火溫度為770-790；l合金鋼由于合金元素的影響，加熱溫度比碳鋼高，合金鋼由于合金元素的影響，加熱溫度比碳鋼高，具體情況可以查閱熱處理手冊。具體情況可以查閱熱處理手冊。一、淬火工藝參數(shù)l加熱時(shí)間加熱時(shí)間 一般將升溫時(shí)間和保溫時(shí)間加在一起，稱為加熱一般將升溫時(shí)間和保溫時(shí)間加在一起，稱為加熱時(shí)間。加熱時(shí)間的確定應(yīng)考慮二個(gè)問題，一個(gè)是時(shí)間。加熱時(shí)間的確定應(yīng)考慮二個(gè)問題，一個(gè)是材料的均溫，一個(gè)是組織轉(zhuǎn)變的時(shí)間。淬火加熱材料的均溫，一個(gè)是組織轉(zhuǎn)變的時(shí)間。淬火加熱時(shí)間與零件的尺寸和加熱設(shè)備有關(guān)，可按下列經(jīng)時(shí)間與零件的尺寸和加熱設(shè)備有關(guān)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定；驗(yàn)公式確定； =D； 其中其中是系數(shù)

37、，一般取是系數(shù)，一般取11.5；D是零件的有效厚是零件的有效厚度。度。 l 淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì) 淬火冷卻速度應(yīng)大于淬火冷卻速度應(yīng)大于VK，但不是越快越好，在保證大于，但不是越快越好，在保證大于VK的前提下應(yīng)盡量緩慢，這主要是為了避免出現(xiàn)大的的前提下應(yīng)盡量緩慢，這主要是為了避免出現(xiàn)大的應(yīng)力，引起變形或開裂。應(yīng)力，引起變形或開裂。l 理想淬火冷卻介質(zhì)理想淬火冷卻介質(zhì)在在“NOSE”處（處（600400）要快，以避開它保證獲要快，以避開它保證獲得 全 部 的 馬 氏 體 組 織 ； 而 在得 全 部 的 馬 氏 體 組 織 ； 而 在 “ N O S E ” 下 面下 面（300200 ），特

38、別是在），特別是在Ms線以下要慢，以避免線以下要慢，以避免變形和開裂。變形和開裂。 但是實(shí)際使用的淬火介質(zhì)都不滿足這個(gè)條件。但是實(shí)際使用的淬火介質(zhì)都不滿足這個(gè)條件。 一、淬火工藝參數(shù)水及水溶液水及水溶液 在在650400相對冷卻速度較大，常用作碳鋼相對冷卻速度較大，常用作碳鋼的淬火。的淬火。 油油 在在300200間冷卻速度比水小，用于合金鋼間冷卻速度比水小，用于合金鋼的淬火。的淬火。 2.淬火方法淬火方法 （1）單液淬火）單液淬火 形狀簡單的碳鋼件在形狀簡單的碳鋼件在水中淬火，合金鋼和水中淬火，合金鋼和 小尺寸碳鋼件在油中淬火小尺寸碳鋼件在油中淬火 （2）雙液淬火）雙液淬火形狀復(fù)雜的高碳鋼工

39、形狀復(fù)雜的高碳鋼工件和尺寸較大的合金鋼件件和尺寸較大的合金鋼件 （3）分級淬火）分級淬火尺寸較小、形狀復(fù)雜尺寸較小、形狀復(fù)雜工件的淬火工件的淬火 （4）等溫淬火）等溫淬火形狀復(fù)雜，尺寸要求形狀復(fù)雜，尺寸要求較精確，強(qiáng)韌性要求較高的小型工模具及彈簧較精確，強(qiáng)韌性要求較高的小型工模具及彈簧等的淬火等的淬火 三、淬透性與淬硬性l淬硬性是鋼在理想條件下淬火硬化所能達(dá)到的最淬硬性是鋼在理想條件下淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度。高硬度。l取決于取決于M中中C%，C%淬硬性淬硬性l淬透性是指在規(guī)定條件下，決定鋼淬硬深度和硬淬透性是指在規(guī)定條件下，決定鋼淬硬深度和硬度分布的特性。度分布的特性。 影響淬透性的因素：

40、影響淬透性的因素：l影響淬透性的因素主要是影響淬透性的因素主要是C曲線的位置，曲線的位置，C曲線右移，曲線右移，淬火臨界冷卻速度減小，淬火臨界冷卻速度減小，淬透性提高。淬透性提高。C%亞共析鋼亞共析鋼 C%淬透性淬透性，過共析鋼過共析鋼C%淬透性淬透性奧氏體化奧氏體化溫度溫度t淬透性淬透性合金元素合金元素除除Co以外，以外，C曲曲線右移，線右移，淬透性淬透性未溶第二未溶第二相相淬透性淬透性第五節(jié) 鋼的回火溫故而知新l鋼淬火后的組織是什么鋼淬火后的組織是什么? 鋼淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體。鋼淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體。 （等溫淬火后為下貝氏體）（等溫淬火后為下貝氏體）溫故而知新溫故

41、而知新l什么是馬氏體？馬氏體的性能如何？什么是馬氏體？馬氏體的性能如何？ 馬氏體是碳在馬氏體是碳在-鐵中的過飽和固溶體。鐵中的過飽和固溶體。 馬氏體硬度高，但脆性大。馬氏體硬度高，但脆性大。馬氏體轉(zhuǎn)變有什么特點(diǎn)？馬氏體轉(zhuǎn)變有什么特點(diǎn)？ 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，工件的體積奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，工件的體積增大增大 ，同時(shí)由于冷卻速度較快，所以淬，同時(shí)由于冷卻速度較快，所以淬火后工件內(nèi)常存在內(nèi)應(yīng)力?；鸷蠊ぜ?nèi)常存在內(nèi)應(yīng)力。溫故而知新溫故而知新1、馬氏體是不穩(wěn)定組織；另外還有一定數(shù)、馬氏體是不穩(wěn)定組織；另外還有一定數(shù) 量的殘余奧氏體；量的殘余奧氏體；2、淬火后的性能不能滿足工件的使用要求，、淬火后的性能

42、不能滿足工件的使用要求，如脆性太大；如脆性太大；3、淬火后工件內(nèi)部有內(nèi)應(yīng)力，會導(dǎo)致工件的、淬火后工件內(nèi)部有內(nèi)應(yīng)力，會導(dǎo)致工件的變形或開裂；變形或開裂； 鋼的回火鋼的回火l回火的定義和目的回火的定義和目的l淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變l淬火鋼在回火時(shí)的性能變化淬火鋼在回火時(shí)的性能變化l回火的分類回火的分類回火的定義l鋼件淬火后鋼件淬火后, 為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得所要求的組織和性能的組織和性能, 將其加熱到將其加熱到Ac1以下某一溫以下某一溫度度, 保溫一定時(shí)間保溫一定時(shí)間, 然后冷卻到室溫的熱處然后冷卻到室溫的熱處理工藝叫做回火。理工藝叫做回火。 回火

43、的目的回火的目的l穩(wěn)定組織穩(wěn)定組織l調(diào)整性能調(diào)整性能l消除內(nèi)應(yīng)力消除內(nèi)應(yīng)力淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變l非常復(fù)雜。非常復(fù)雜。l一般是馬氏體由過飽和狀態(tài)向非飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變，一般是馬氏體由過飽和狀態(tài)向非飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)變，也就是碳以一定的形式析出；殘余奧氏體也發(fā)生也就是碳以一定的形式析出；殘余奧氏體也發(fā)生變化變化 ，它們的最后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是鐵素體和滲碳體。，它們的最后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是鐵素體和滲碳體。 淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變l在低溫回火時(shí)，從淬火馬氏體內(nèi)部會析出碳化物在低溫回火時(shí)，從淬火馬氏體內(nèi)部會析出碳化物薄片（薄片（Fe2.4C）, 馬氏體的過飽和度減小。部分殘馬氏體的過飽和度減小。部分殘余

44、奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w, 但量不多。所以低溫但量不多。所以低溫回火后組織為回火馬氏體殘余奧氏體?；鼗鸷蠼M織為回火馬氏體殘余奧氏體?；鼗瘃R氏體淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變l回火溫度為回火溫度為350500，得到鐵素體基體與大，得到鐵素體基體與大量彌散分布的細(xì)粒狀滲碳體的混合組織，叫做回量彌散分布的細(xì)粒狀滲碳體的混合組織，叫做回火屈氏體火屈氏體(回火回火T)。鐵素體仍保留馬氏體的形態(tài)，。鐵素體仍保留馬氏體的形態(tài)，滲碳體比回火馬氏體中的碳化物粗。滲碳體比回火馬氏體中的碳化物粗。 回火托氏體淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 回火溫度為回火溫度為500650, 得到粒狀滲碳得到粒狀滲碳體和鐵素體

45、基體的混和組織體和鐵素體基體的混和組織, 稱回火索氏稱回火索氏體體(回火回火S)。 回火索氏體淬火鋼在回火時(shí)的性能變化l隨回火溫度升高，馬氏體中的碳不斷析出，隨回火溫度升高，馬氏體中的碳不斷析出，所以鋼的強(qiáng)度、硬度不斷下降，而塑性、所以鋼的強(qiáng)度、硬度不斷下降，而塑性、韌性不斷升高。韌性不斷升高。硬度強(qiáng)度塑性 淬火鋼在回火時(shí)的性能變化低溫回火 回火溫度為回火溫度為150250。 回火后組織為回火馬氏體。回火后組織為回火馬氏體。 低溫回火的目的是降低淬火應(yīng)力，提高工低溫回火的目的是降低淬火應(yīng)力，提高工件韌性，保證淬火后的高硬度件韌性，保證淬火后的高硬度(一般為一般為58HRC64HRC)和高耐磨性

46、。和高耐磨性。 適用于工具、模具和表面處理件。適用于工具、模具和表面處理件。 中溫回火回火溫度為回火溫度為350500，回火后組織為回火屈氏體回火后組織為回火屈氏體(回火回火T)。 回火屈氏體具有高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，回火屈氏體具有高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，同時(shí)也具有一定的韌性，硬度一般為同時(shí)也具有一定的韌性，硬度一般為35HRC45HRC。適用于彈簧等彈性元件。適用于彈簧等彈性元件。 高溫回火回火溫度為回火溫度為500650, 得到粒狀滲碳體和鐵素體基體的混和組織得到粒狀滲碳體和鐵素體基體的混和組織, 稱回稱回火索氏體?；鹚魇象w。 在生產(chǎn)中將淬火后高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱在生產(chǎn)中將淬火后高

47、溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為為，調(diào)質(zhì)后得到的回火索氏體具有良好的，調(diào)質(zhì)后得到的回火索氏體具有良好的綜合力學(xué)性能，回火后硬度為綜合力學(xué)性能，回火后硬度為200330HBS。 廣泛用于軸類、齒輪、連桿等受力復(fù)雜的零件。廣泛用于軸類、齒輪、連桿等受力復(fù)雜的零件。鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理1、鋼的普通熱處理包括哪些工藝鋼的普通熱處理包括哪些工藝? 正火、退火、淬火和回火，統(tǒng)稱正火、退火、淬火和回火，統(tǒng)稱“四把火四把火”。2、什么是調(diào)質(zhì)？調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織和性能怎樣？、什么是調(diào)質(zhì)？調(diào)質(zhì)處理后鋼的組織和性能怎樣？ 淬火后高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱調(diào)質(zhì)。淬火后高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱調(diào)質(zhì)。 調(diào)質(zhì)后的組織為

48、回火索氏體，具有綜合力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)后的組織為回火索氏體，具有綜合力學(xué)性能。3、什么是鋼的淬透性？、什么是鋼的淬透性？ 鋼在淬火條件下得到鋼在淬火條件下得到M M組織或淬透層深度的能力，是鋼組織或淬透層深度的能力，是鋼的固有屬性。的固有屬性。溫故知新 截面較大、形狀復(fù)雜以及受力較苛刻的螺栓、拉桿、截面較大、形狀復(fù)雜以及受力較苛刻的螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等工件，要求截面機(jī)械性能均勻，應(yīng)選用鍛模、錘桿等工件，要求截面機(jī)械性能均勻，應(yīng)選用淬透性好的鋼。淬透性好的鋼。心部：硬度低，韌性高在生產(chǎn)中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性在生產(chǎn)中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是表面硬度高，有較

49、高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度；能，一般是表面硬度高，有較高的耐磨性和疲勞強(qiáng)度；而心部要求有較好的塑性和韌性。而心部要求有較好的塑性和韌性。表面：硬度高，耐磨表面和心部性能要求不同的零件實(shí)例 在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱在這種情況下，單從材料選擇入手或采用普通熱處理方法，都有不能滿足其要求。處理方法，都有不能滿足其要求。l低碳鋼低碳鋼 ：可滿足心部要求，：可滿足心部要求， 表面要求不能滿足；表面要求不能滿足；l高碳鋼：高碳鋼： 可滿足表面要求，可滿足表面要求， 心部要求不能滿足；心部要求不能滿足；解決這一問題的方法是表面熱處理和化學(xué)熱處理 僅對鋼的表面加熱、冷卻而不改變其成分的熱處理工藝稱

50、為表面熱處理, 也叫表面淬火。 化學(xué)熱處理是將鋼件置于一定化學(xué)熱處理是將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表一種或幾種元素滲入它的表面，改變其化學(xué)成分和組織，面，改變其化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿足技達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿足技術(shù)要求的熱處理過程。術(shù)要求的熱處理過程。讓我們首先學(xué)習(xí)一下表面熱處理吧。表面淬火l按照實(shí)現(xiàn)方式，表面淬火可分為：按照實(shí)現(xiàn)方式，表面淬火可分為： 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火l原理原理l分類分類l應(yīng)用應(yīng)用l特點(diǎn)特點(diǎn)感應(yīng)加熱表面淬火原理l感應(yīng)線圈中通以

51、交流電時(shí)感應(yīng)線圈中通以交流電時(shí), ,由于交流電的集由于交流電的集膚效應(yīng)，靠近工件表面的電流密度大，而中膚效應(yīng)，靠近工件表面的電流密度大，而中心幾乎為零。工件表面溫度快速升高到相變心幾乎為零。工件表面溫度快速升高到相變點(diǎn)以上，而心部溫度仍在相變點(diǎn)以下。感應(yīng)點(diǎn)以上，而心部溫度仍在相變點(diǎn)以下。感應(yīng)加熱后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液加熱后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液噴射淬火，淬火后進(jìn)行噴射淬火，淬火后進(jìn)行180-200180-200低溫回火，低溫回火，以降低淬火應(yīng)力，并保持高硬度和高耐磨性以降低淬火應(yīng)力，并保持高硬度和高耐磨性。 感應(yīng)加熱表面淬火示意圖電流頻率與淬硬深度的關(guān)系l在淬火溫度狀態(tài)下

52、，在淬火溫度狀態(tài)下，電流透入的深度與感電流透入的深度與感應(yīng)電流的頻率有關(guān)，應(yīng)電流的頻率有關(guān)，電流頻率越高，電流電流頻率越高，電流透入深度越薄，淬火透入深度越薄，淬火后硬化層也就越薄。后硬化層也就越薄。 感應(yīng)加熱表面淬火分類感應(yīng)加熱表面淬火分類名稱名稱頻率（頻率（HZ）淬硬深度淬硬深度（mm)適用零件適用零件高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)加熱1001000K0.22中小型，如小模數(shù)中小型，如小模數(shù)齒輪，直徑較小的齒輪，直徑較小的圓柱型零件圓柱型零件中頻感應(yīng)加熱中頻感應(yīng)加熱5001000028中大型，如直徑較中大型，如直徑較大的軸，大中等模大的軸，大中等模數(shù)的齒輪數(shù)的齒輪工頻感應(yīng)加熱工頻感應(yīng)加熱501015

53、 以上以上大型零件，如直徑大型零件，如直徑大于大于300mm 的軋的軋輥及軸類零件輥及軸類零件感應(yīng)加熱表面淬火應(yīng)用范圍l 一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼,如如45、40Cr、40MnB鋼等。用于齒輪、軸類零件的表面硬化，提高鋼等。用于齒輪、軸類零件的表面硬化，提高耐磨性。耐磨性。l為零件心部的性能，感應(yīng)加熱淬火的預(yù)備熱處理常采為零件心部的性能，感應(yīng)加熱淬火的預(yù)備熱處理常采用正火或調(diào)質(zhì)。用正火或調(diào)質(zhì)。l感應(yīng)加熱淬火零件的加工工藝路線為：感應(yīng)加熱淬火零件的加工工藝路線為： 下料下料-鍛造鍛造-調(diào)質(zhì)或正火調(diào)質(zhì)或正火-切削加工切削加工-感應(yīng)加感應(yīng)加熱淬火熱淬火+低溫回火低溫回

54、火-精加工精加工-檢驗(yàn)檢驗(yàn)感應(yīng)加熱表面淬火特點(diǎn)l高頻感應(yīng)加熱時(shí)，鋼的奧氏體化是在較大的過熱度（高頻感應(yīng)加熱時(shí)，鋼的奧氏體化是在較大的過熱度（A Ac3c3以以上上8080150)150)進(jìn)行的進(jìn)行的, , 因此晶核多因此晶核多, , 且不易長大，組織且不易長大，組織細(xì)小。細(xì)小。l 表面層淬得馬氏體后表面層淬得馬氏體后, , 由于體積膨脹在工件表面層造成由于體積膨脹在工件表面層造成較大的殘余壓應(yīng)力較大的殘余壓應(yīng)力, , 顯著提高工件的疲勞強(qiáng)度。顯著提高工件的疲勞強(qiáng)度。l因加熱速度快，沒有保溫時(shí)間，工件的氧化脫碳少。另外，因加熱速度快，沒有保溫時(shí)間，工件的氧化脫碳少。另外，由于內(nèi)部未加熱，工件的淬

55、火變形也小。由于內(nèi)部未加熱，工件的淬火變形也小。l加熱溫度和淬硬層厚度（從表面到半馬氏體區(qū)的距離）容加熱溫度和淬硬層厚度（從表面到半馬氏體區(qū)的距離）容易控制，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。易控制，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。 l工藝設(shè)備較貴，維修調(diào)整困難，對于形狀復(fù)雜的零件的感工藝設(shè)備較貴，維修調(diào)整困難，對于形狀復(fù)雜的零件的感應(yīng)器不易制造。應(yīng)器不易制造?；鹧婕訜岜砻娲慊餷火焰加熱表面淬火是用乙炔氧或煤氣氧等火火焰加熱表面淬火是用乙炔氧或煤氣氧等火焰加熱工件表面，進(jìn)行淬火。焰加熱工件表面，進(jìn)行淬火。 火焰加熱表面淬火和高頻感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火和高頻感應(yīng)加熱表面淬火相比，具有設(shè)備簡單，成本低等優(yōu)

56、點(diǎn)。但生產(chǎn)率相比，具有設(shè)備簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。但生產(chǎn)率低，零件表面存在不同程度的過熱，質(zhì)量控制也低，零件表面存在不同程度的過熱，質(zhì)量控制也比較困難。因此主要適用于單件、小批量生產(chǎn)及比較困難。因此主要適用于單件、小批量生產(chǎn)及大型零件（如大型齒輪、軸、軋輥等）的表面淬大型零件（如大型齒輪、軸、軋輥等）的表面淬火?；??；鹧婕訜岜砻娲慊鹗疽鈭D化學(xué)熱處理l將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。處理工藝。 化學(xué)熱處理l化學(xué)熱處理的作用主要有以下兩個(gè)方面，一方面是提高工化學(xué)熱處理的作用主要有以下兩個(gè)方面，一方面是提高工件表層的某些力學(xué)性能，如表層硬度、耐磨性、疲勞極限件表層的某些力學(xué)性能，如表層硬度、耐磨性、疲勞極限等。另一方面是保護(hù)工件表面等。另一方面是保護(hù)工件表面 ，提高工件表層的物理、，提高工件表層的物理、化學(xué)性能，如耐高溫、耐腐蝕等。化學(xué)性能，如耐高溫、耐腐蝕等。l按滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為：按滲入的元素不同，化學(xué)熱處理可分為： 滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬等。滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬等。l 滲入元素介質(zhì)可以是固體、