机械工程材料-第六章-钢的热处理原理课件.ppt

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1、第六章第六章 钢的热处理原理钢的热处理原理钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变钢在加热时的转变钢在加热时的转变1热处理概述热处理概述u定义定义：u目的及目的及重要性重要性：改善材料的组织结构；提高性能；提高寿命；减低成本改善材料的组织结构；提高性能；提高寿命；减低成本 u分类：分类：普通热处理（普通热处理（四火：四火：退火、正火、淬火、回火）退火、正火、淬火、回火）表面热处理（表面淬火、化学热处理）表面热处理（表面淬火、化学热处理）t(h)加热加热冷却冷却热处理工艺曲线热处理工艺曲线T()保温保温 V加加t V冷冷T加加固态金属材料（钢）固态金属材料（钢）加热加热冷却冷却有规律地改变材料内部的组织

2、有规律地改变材料内部的组织保温保温蘸火热处理的四大要素热处理的四大要素2APA1ETT1T2E1E2Ar1Ar3ArcmAC1AC3AccmA1A3AcmSP和和A的自由能曲线的自由能曲线平衡相变临界点：平衡相变临界点：A1、A3、Acm加热相变临界点：加热相变临界点：Ac1、Ac3、Accm冷却相变临界点：冷却相变临界点：Ar1、Ar3、Arcm11 钢在加热时的转变钢在加热时的转变一、相变的热滞现象一、相变的热滞现象3二、奥氏体的形成（奥氏体化过程）二、奥氏体的形成（奥氏体化过程）完全奥氏体化不完全奥氏体化加热的目的：加热的目的：使钢奥氏体化，为随后冷却转变作准备奥氏体化分类：奥氏体化分类

3、：11 钢在加热时的转变钢在加热时的转变A4共析钢的奥氏体化（共析钢的奥氏体化（P P A A）奥氏体晶核的形成奥氏体晶粒的长大残余渗碳体的溶解奥氏体成分的均匀化T加C-C-kdcA5亚共析钢和过共析钢的奥氏体化亚共析钢和过共析钢的奥氏体化先进行：先进行：P P A A然后：然后：先析出相 A A亚共析钢过共析钢A6影响奥氏体转变过程的因素影响奥氏体转变过程的因素加热温度和加热速度含碳量原始组织匀细合金元素 T2 T1T1T2 奥氏体化加速T加 奥氏体化加速 奥氏体化加速碳化物形成元素非碳化物形成元素Co、Ni奥氏体化变慢慢 奥氏体化加速 奥氏体化加速7奥氏体的形成奥氏体的形成8 三、奥氏体晶

4、粒的长大及控制三、奥氏体晶粒的长大及控制 奥氏体晶粒度的概念奥氏体晶粒度的概念起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度1 14 4本质细细晶粒钢本质粗粗晶粒钢5 58 89 影响奥氏体晶粒度的因素影响奥氏体晶粒度的因素（控制奥氏体晶粒大小的措施）（控制奥氏体晶粒大小的措施）T TA A、t tA A成分成分原始组织原始组织新工艺（如：形变热处理）新工艺（如：形变热处理）C：两方面的影响Me：除Mn、P，均阻碍A长大Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu强强 弱弱10 基本概念：基本概念：l过冷奥氏体过冷奥氏体l奥氏体的冷却转变奥氏体的冷却转变 目的及重要性目的及重要性l获得所需要的组织和

5、性能获得所需要的组织和性能22 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变F AAFe3CA11转变类型转变类型12 珠光体转变珠光体转变(高温转变高温转变)l温度范围：温度范围：A A1 1 550(A550(Ar1 r1 550550)l转变特征：扩散型转变转变特征：扩散型转变l转变过程转变过程（A A P P）富碳区贫碳区一、过冷奥氏体等温转变（共析钢）一、过冷奥氏体等温转变（共析钢）珠光体转变珠光体转变13 珠光体转变（高温转变）珠光体转变（高温转变）l转变产物：P P组织名称组织名称形成形成温度温度（）片层片层间距间距（m）片层形态片层形态可见可见倍数倍数（）HBS性能性能珠光体珠光体 P（粗

6、（粗P）A1 6500.4较厚、平直、较厚、平直、连续连续500170250强、强、硬硬 塑、韧塑、韧索氏体 S 6506000.40.28001000250300综合性能 屈氏体屈氏体 T（托氏体）（托氏体）6005500.2极薄、断续、极薄、断续、弯曲弯曲20005000300450强、强、硬硬 塑、韧塑、韧问题：问题：P P、S S、T T有何异同有何异同？珠光体：珠光体：片层状 F F 和 FeFe3 3C C 的机械混合物14珠光体转变珠光体转变S 8000T 8000P 380015 贝氏体转变（中温转变）贝氏体转变（中温转变）l温度范围：温度范围：550550230230（MsM

7、s）l转变特征：半扩散型转变转变特征：半扩散型转变l转变过程：分步进行转变过程：分步进行 首先：首先：A A F F 然后：然后：C C 从从 F F 中析出中析出 切变切变 fcc bcc 贝氏体转变贝氏体转变16 贝氏体转变（中温转变）贝氏体转变（中温转变）l转变产物：转变产物：B B 550550350350 B B上上 350350230230 B B下下贝氏体：贝氏体：F F 和和 碳化物的机械混合物碳化物的机械混合物17组织组织名称名称形成温度形成温度（）显显微微组织组织特征特征硬度硬度（HRC）性能性能B B上上 350550铁素体呈平行扁平状，细小渗碳体条断续分布在铁素体之间，

8、在光学显微镜下呈暗灰色羽毛状特征。4045综合性能差（强、塑、韧）B B下下230350铁素体呈针叶状，细小碳化物呈点状分布在铁素体中，在光学显微镜下呈黑色针叶状特征。4555韧性好、综合性能好贝氏体转变贝氏体转变上贝氏体 500 下贝氏体 500 18贝氏体转变贝氏体转变上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体19 马氏体转变（低温转变）马氏体转变（低温转变）l温度范围：温度范围：230230 -50-50（MMs sMMf f）l转变特征：非扩散型转变转变特征：非扩散型转变l转变过程：转变过程：l转变产物：转变产物：MM 快速共格切变 50m/s bcc0.77%C fcc0.77%CAM马氏体转

9、变马氏体转变马氏体：碳溶于马氏体：碳溶于-Fe-Fe-Fe-Fe中所形成的中所形成的过饱和过饱和过饱和过饱和间隙固溶体间隙固溶体20M M的形貌的形貌l板条状板条状M Ml片状片状M M（针叶状）（针叶状）M条M束M片21 M M形貌与含碳量的关系形貌与含碳量的关系W Wc c（%）0.30.30.30.31.01.01.01.0M形态板条状混合M片状材料：40Cr（800X）工艺情况：淬火、回火浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀组织说明：板条马氏体及针状马氏体，为典型中碳马氏体500正常淬火组织：隐晶马氏体 高速钢l隐晶隐晶M Ml混合混合M M22产生体积膨胀（浮凸现象）产生体积膨胀（浮凸现象

10、）产生组织应力产生组织应力在在 M Ms sM Mf f 之间进行之间进行不能进行到底不能进行到底 产生残余奥氏体产生残余奥氏体 （A Ar r、A AR R、AA）M M的组织特征的组织特征M转变终止终止温度M转变开始开始温度结论：结论：W Wc c MsMf ，A bccMM形态与碳质量分数的关系A中碳质量分数对残余A的影响23l硬度：与硬度：与w wc c（%）有关有关l板条状板条状M M：强度高、有一定的塑性和韧性：强度高、有一定的塑性和韧性l片状片状M M：硬而脆：硬而脆M M的性能的性能 正常加热淬火：正常加热淬火：W Wc c H HM M ;W Wc c0.6%0.6%后，后，

11、H HM M 基本不变基本不变M的硬度与的含碳量的关系a a线：在线：在AccmAccm以上加热淬火以上加热淬火C C线：纯线：纯MMb b线：正常加热淬火线：正常加热淬火24马氏体转变马氏体转变25过冷奥氏体转变产物与转变温度的关系过冷奥氏体转变产物与转变温度的关系过冷奥氏体转变产物与转变温度的关系过冷奥氏体转变产物与转变温度的关系A1BsMsMf先析出相粗粗PSTB上B上M+Ar26l等温冷却曲线等温冷却曲线（TTT)TTT)二、过冷奥氏体转变曲线二、过冷奥氏体转变曲线描述过冷奥氏体在冷却转变过程中描述过冷奥氏体在冷却转变过程中转变温度转变温度（T T）、转变时间、转变时间（t t）、）、

12、转变转变产物产物之间关系的曲线图之间关系的曲线图l连续转变曲线连续转变曲线（CCTCCT）27 TTTTTT曲线的建立曲线的建立（以金相硬度法为例）制成金相试样并奥氏体化分组快冷至A1以下不同温度保温 每隔一定时间取出一试样水淬观察显微组织（辅以硬度测定）确定相变点连接具有相同意义的点1 1、过冷奥氏体等温转变曲线（、过冷奥氏体等温转变曲线（TTT）C C 曲线曲线TTTTTT曲线的建立曲线的建立 28lCC曲线分析曲线分析 l关于孕育期（关于孕育期（）共析钢共析钢 TTTTTT（C C）曲线简介）曲线简介T550，T550D Dc c ，TT为主导因素为主导因素 T T TT ，D Dc c

13、 为主导因素为主导因素M+ArAB29共析钢共析钢 TTTTTT（C C）曲线简介）曲线简介30l含碳量的影响含碳量的影响 l合金元素的影响合金元素的影响l加热条件的影响加热条件的影响影响影响 TTTTTT（C C）曲线的因素）曲线的因素31合金元素的影响合金元素的影响32 v=v1 1：炉冷：炉冷(5.55.5/s)a1 开始点，开始点，b1 终了点终了点 转变温度区间：转变温度区间：T1 转变产物转变产物:Pv=v2 2：空冷：空冷(2020/s)a2 开始点，开始点，b2 终了点终了点 转变温度区间：转变温度区间：T2 转变产物转变产物:S v=v3 3：油冷：油冷(3333/s)a3开

14、始点，开始点，a3 无意义，无意义，转变分段进行，转变产物转变分段进行，转变产物T+M+Av=v4 4：水冷：水冷(138138/s)Ms 以前不分解，转变产物以前不分解，转变产物 M+AT1v1v2vc cv3v4a1 1b1 1a3 3b2 2a2 2a3 3T2vc c：淬火临界冷却速度（M临界冷却速度）获得 100%100%M M 的最小冷却速度 用过冷奥氏体用过冷奥氏体等温等温转变曲线转变曲线 分析钢的分析钢的连续连续转变过程转变过程33 用过冷奥氏体用过冷奥氏体等温等温转变曲线转变曲线 分析钢的分析钢的连续连续转变过程转变过程共析钢共析钢亚共析钢亚共析钢34p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudy Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be学习总结35结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日 36