機械工程材料5-1

§5-0前言成分相組織平衡結(jié)晶相圖力學(xué)性能材料冷熱加工工藝第五章鋼的熱處理溫度FeFe3CGSE§5-0前言三種臨界溫度實際冷卻時轉(zhuǎn)變溫度：Ar1、Ar3、ArcmAr3Ar1Arcm平衡轉(zhuǎn)變溫度：A1、A3、AcmA3A1Acm實際加熱時轉(zhuǎn)變溫度：Ac1、Ac3、Accm

Ac3AccmAc1§5-0前言熱處理表面熱處理表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火激光加熱表面淬火普通熱處理

退火淬火正火回火化學(xué)熱處理滲碳滲氮碳氮共滲滲金屬§5-0前言熱處理——把固態(tài)金屬材料加熱到預(yù)定溫度，保溫一段時間后，以一定的速度冷卻，從而改變材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的熱加工工藝。加熱保溫冷卻時間/h溫度/℃臨界溫度鋼的熱處理工藝曲線§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

P（α＋Fe3C）Wc%:0.026.690.77晶格：b.c.c復(fù)雜晶格f.c.c

As（）>Ac1Wc（％）spA1Ac1A（）（α

＋Fe3C）P0.77Fe一、共析鋼的奧氏體（A）形成過程§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變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§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變包括兩個過程：二、亞（過）共析鋼奧氏體（A）形成（1）P（

＋Fe3C）

As

（

）（2）先共析相（Fe3C）§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變?nèi)魜喒参鲣摷訜岬紸c1～Ac3之間（兩相區(qū)），獲得A＋F組織；過共析鋼加熱到Ac1～Accm之間（兩相區(qū)），獲得A＋Fe3C組織，此時稱為不完全奧氏體化加熱。將亞共析鋼和過共析鋼分別加熱到Ac3或Accm以上完全轉(zhuǎn)變?yōu)锳（單相區(qū)），此時稱為完全奧氏體化加熱?！?-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（一）奧氏體化條件的影響三、影響奧氏體形成的因素加熱溫度越高奧氏體形成速度加快，轉(zhuǎn)變所需要的時間也越短AAAAAA

A

A

A

A

A

A

時間溫度T1T2τ3τ2τ1τ4§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（二）加熱速度的影響加熱速度越快dcbaTdTcTbTa奧氏體珠光體ⅡⅠA1時間溫度Ac1v1v2cdab奧氏體形成速度加快，轉(zhuǎn)變所需要的時間也越短§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（三）鋼的原始組織的影響

Fe3C片間距↓→界面多，形核多→轉(zhuǎn)變快片層狀珠光體比粒狀珠光體更易于形成AFe3C的形狀和大小影響A的形成。2.合金元素：（四）化學(xué)成分的影響1.碳：亞共析鋼隨含碳量升高→奧氏體的形成速度

加快（2）影響碳在奧氏體中的擴散速度。除Co、Ni外，均減慢奧氏體形成速度（1）改變鋼的臨界點溫度。如Ni、Mn降低§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（一）奧氏體晶粒度概念四、奧氏體的晶粒度及其影響因素

式中n----放大100倍時，每平方英寸(6.45cm2)面積內(nèi)觀察到的平均晶粒數(shù)。N-----晶粒度級別§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變通常1—4級為粗晶粒，5－8級為細晶粒，8級以外的晶粒稱為超細晶粒。標準晶粒度等級圖§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變1.起始晶粒度

——剛完成P→A轉(zhuǎn)變的A晶粒大小。

2.實際晶粒度

——在某一具體加熱條件下得到的 奧氏體晶粒大小。3.本質(zhì)晶粒度

——反映了奧氏體晶粒長大的傾向性。本質(zhì)細晶粒鋼：隨加熱溫度升高晶粒不易長大。如用A1脫氧的鋼

根據(jù)本質(zhì)晶粒度的大小分為兩種鋼：本質(zhì)粗晶粒鋼：隨加熱溫度升高晶粒容易長大。如用Si或Mn脫氧的鋼

§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變溫度晶粒尺寸Ac112本質(zhì)細晶粒鋼本質(zhì)粗晶粒鋼鋼的本質(zhì)晶粒度示意圖930℃§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變1.

加熱溫度與保溫時間加熱溫度↑或保溫時間↑

→A實際晶粒就越大（二）

影響奧氏體晶粒度的因素時間晶粒面積/μm2加熱溫度和保溫時間對奧氏體晶粒大小的影響§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變3.鋼的含碳量含碳量

↑，亞共析鋼易長大，過共析鋼不易長大（有未溶Fe3C），共析鋼最易長大。2.加熱速度在保證奧氏體成分均勻化的前提下，快速加熱、短時保溫能夠獲得細小的奧氏體晶粒。如感應(yīng)加熱淬火

4.第二相高熔點的彌散碳化物和氮化物，能阻礙晶粒長大。§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變5.原始組織原始組織愈細，碳化物彌散度越大，晶粒越細小，奧氏體形核率高，則A起始晶粒就越細小?！?-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變一、奧氏體在不同冷卻方式下的轉(zhuǎn)變過冷奧氏體：在臨界溫度以下存在且不穩(wěn)定的、將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體。

A1緩慢等溫等速變速時間/s溫度/℃

研究過冷奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變行為兩個工具過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（TTT）過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT）§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖（等溫轉(zhuǎn)變C曲線）Φ10×1.5mm觀察組織（一）TTT圖的測定采用金相法測定。奧氏體（A)溫度/℃鹽浴中等溫不同時間A→?(數(shù)量)水中冷卻到室溫A→M§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變時間/s溫度/℃等溫時間時間/s溫度/℃開始結(jié)束§6-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變§6-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變（二）TTT圖形分析A1～550℃;高溫轉(zhuǎn)變區(qū)擴散型轉(zhuǎn)變;P轉(zhuǎn)變區(qū)。550～230℃;中溫轉(zhuǎn)變區(qū)半擴散型轉(zhuǎn)變;

貝氏體(B)轉(zhuǎn)變區(qū);230～-50℃;低溫轉(zhuǎn)變區(qū)無