金屬熱處理原理與工藝

1、金屬熱處理原理與工藝課件第1頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三第一章 金屬熱處理概述材 料 的 性 能使用性能工藝性能焊接性力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鑄造性熱處理工藝性鍛造性經(jīng)濟(jì)性原材料費(fèi)加工費(fèi)熱處理第2頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制1. 固溶強(qiáng)化2. 細(xì)晶強(qiáng)化3. 位錯強(qiáng)化4. 沉淀相顆粒強(qiáng)化第3頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三熱處理普通（整體）熱處理表面熱處理退火正火淬火回火固溶時(shí)效表面淬火表面化學(xué)熱處理感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火激光加熱表面淬火等滲碳滲氮碳氮共滲滲金屬等第4頁，共33頁，2

2、022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三鋼的分類方法按化學(xué)成分分類碳素鋼按含碳量多少可分為合金鋼按合金元素的含量又可分為合金鋼按合金元素的種類可分為第5頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三合金元素在鋼中的作用 非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B；弱碳化物形成元素：Mn； 強(qiáng)碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、 Nb、Zr。 第6頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三合金元素對加熱轉(zhuǎn)變的影響 合金元素對冷卻轉(zhuǎn)變的影響合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響第7頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三碳鋼分類按鋼中含碳量

3、多少分：低碳鋼中碳鋼高碳鋼Wc 0.6%第8頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三固態(tài)相變的定義：固體材料的組織、結(jié)構(gòu)在溫度、壓力、成分改變時(shí)所發(fā)生的轉(zhuǎn)變統(tǒng)稱為固態(tài)相變。固態(tài)相變的根本動力：新相與舊相的自由焓差。固態(tài)相變的阻力: 界面能和應(yīng)變能。第9頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三第二章 金屬的加熱1.熱傳導(dǎo)2.熱對流3、熱輻射傳熱的基本方式第10頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三 零件加熱曲線示意圖加熱溫度和時(shí)間第11頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三金屬在含有氧氣、二氧化碳、水蒸氣等氧化氣氛中加熱

4、時(shí)都會不同程度的發(fā)生氧化反應(yīng)，使金屬被氧化。脫碳是指鋼件表層部分碳被加熱氣氛氧化，而使表層碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的現(xiàn)象。脫碳也是材料的氧化過程。第12頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三影響鋼脫碳的因素。要在熱處理時(shí)不發(fā)生氧化脫碳，可采取的措施第13頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三第三章 合金的時(shí)效定義： 1. 固溶處理2. 析出 3. 時(shí)效4. 時(shí)效硬化5. 時(shí)效合金第14頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三Al-Cu合金的析出過程為： 相（Al基過飽和固溶體）、G.P.區(qū)、相、相、相（平衡相CuAl2) 。析出的類型：局部析出、

5、連續(xù)析出、不連續(xù)析出。第15頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三連續(xù)析出與不連續(xù)析出的區(qū)別（1）基體濃度變化，連續(xù)與不連續(xù)；（2）析出過程有無再結(jié)晶；（3）析出物分散于晶粒內(nèi)，較均勻。析出物集中在晶界逐步向晶內(nèi)發(fā)展；（4）擴(kuò)散性質(zhì)，長程擴(kuò)散，短程擴(kuò)散；（5）析出物組織形態(tài)不同。第16頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三影響析出過程的因素：溶質(zhì)濃度的影響微量元素的影響固溶處理工藝的影響固溶處理后時(shí)效處理前的冷加工變形時(shí)效處理的溫度與持續(xù)時(shí)間第17頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三第四章 鋼中奧氏體的形成鋼在加熱過程中，由加熱前的

6、組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體被稱為鋼的加熱轉(zhuǎn)變或奧氏體化過程。 第18頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三奧氏體的結(jié)構(gòu) 奧氏體是碳溶于-Fe所形成的固溶體。在合金鋼中，除了碳原子外，溶于-Fe中的還有合金元素原子。奧氏體的組織 在一般的情況下奧氏體的組織是由多邊形的等軸晶粒所組成，在晶粒內(nèi)部有時(shí)可以看到相變孿晶。奧氏體的性能 第19頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三平衡 轉(zhuǎn)變溫度：A1、 A3、Acm實(shí)際加熱時(shí)轉(zhuǎn)變溫度：Ac1、 Ac3、Accm 實(shí)際冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變溫度：Ar1、Ar3、Arcm鋼的臨界轉(zhuǎn)變溫度第20頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21

7、分，星期三共析鋼從珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變方程：碳含量C% 0.0218 6.69 0.77 晶格類型 體心立方 復(fù)雜斜方 面心立方Ac1 P（ Fe3C） As（ ）第21頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三A形核 A晶核長大 剩余Fe3C溶解 A均勻化A形成包括四個階段： 未溶Fe3C未溶Fe3C第22頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三奧氏體形成動力學(xué)可分為等溫形成動力學(xué)和連續(xù)加熱形成動力學(xué)。奧氏體等溫形成動力學(xué)等溫形成動力學(xué)即在一定溫度下的轉(zhuǎn)變量和轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系（即在一定溫度下的轉(zhuǎn)變速度）。第23頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)2

8、1分，星期三奧氏體等溫形成動力學(xué)的分析（1）奧氏體的形核率（2）奧氏體晶體的長大速度G影響奧氏體形成速度的因素（1）溫度（2）碳含量（3）原始組織的影響（4）合金元素的影響第24頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三連續(xù)加熱時(shí)奧氏體的形成 實(shí)驗(yàn)表明連續(xù)加熱時(shí)奧氏體形成的基本過程和等溫轉(zhuǎn)變相似，也是由奧氏體的形核、長大、殘留碳化物溶解和奧氏體成分均勻化四個階段組成。第25頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三奧氏體晶粒度晶粒度：是表示晶粒大小的一種尺度。1、起始晶粒度：2、實(shí)際晶粒度：3、本質(zhì)晶粒度：第26頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分

9、，星期三影響奧氏體晶粒度的因素1、加熱溫度和保溫時(shí)間2、加熱速度3、鋼的含碳量的影響4、脫氧劑及合金元素第27頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三第五章 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動力學(xué)冷卻條件平衡冷卻非平衡冷卻等溫冷卻恒速冷卻變速冷卻第28頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三共析碳鋼 TTT 曲線穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線 A +產(chǎn) 物 區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; P 轉(zhuǎn)變區(qū)。550230;中溫轉(zhuǎn)變區(qū); 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū);230 - 50; 低溫轉(zhuǎn)變區(qū); 非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變;馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMf第29頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的特點(diǎn)：1、過冷奧氏體在不同溫度等溫分解都有一個孕育期。2、在不同溫度下等溫具有不同的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。第30頁，共33頁，2022年，5月20日，22點(diǎn)21分，星期三影響奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的因素 1、化學(xué)成分 （1）碳含量的影響 （2）合金元素的影響2