工程材料第7章 鋼熱處理與相變強化11

1、1. 熱處理：熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的內(nèi)部或表面組織，獲得所需要性能的一種工改變鋼的內(nèi)部或表面組織，獲得所需要性能的一種工藝藝. 為簡明表示熱處理為簡明表示熱處理的基本工藝過程，的基本工藝過程，通常用溫度通常用溫度時間時間坐標繪出熱處理工坐標繪出熱處理工藝曲線。藝曲線。 l在機床制造中約在機床制造中約60-70%的零的零件要經(jīng)過熱處理。件要經(jīng)過熱處理。l在汽車、拖拉機制造業(yè)中需在汽車、拖拉機制造業(yè)中需熱處理的零件達熱處理的零件達70-80%。 熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛

2、應(yīng)用. l模具、滾動軸承模具、滾動軸承100%需經(jīng)過需經(jīng)過熱處理。熱處理。 總之，重要零件都需適當(dāng)熱處總之，重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。理后才能使用。 2、熱處理特點、熱處理特點: 熱處理區(qū)別于其他加工工藝熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點如鑄造、壓力加工等的特點是只通過改變工件的組織來是只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀改變性能，而不改變其形狀。 鑄造鑄造軋制軋制 3、熱處理適用范圍、熱處理適用范圍: 只適用于固態(tài)下發(fā)生只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，相變的材料，不發(fā)生不發(fā)生固態(tài)相變的材料不能固態(tài)相變的材料不能用熱處理強化。用熱處理強化。 4. 4. 根據(jù)加熱、

3、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將熱處理工根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將熱處理工藝分類如下：藝分類如下：退火退火正火正火淬火淬火回火回火固溶處理固溶處理整體熱處理整體熱處理表面淬火表面淬火物理氣相沉積物理氣相沉積化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積離子注入離子注入 表面熱處理表面熱處理滲碳滲碳滲氮滲氮碳氮共滲碳氮共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理可控氣氛熱處理可控氣氛熱處理、真空熱處理、形變熱處理等真空熱處理、形變熱處理等其他熱處理其他熱處理根據(jù)熱處理目的的不同根據(jù)熱處理目的的不同 可分為：可分為：l預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理為隨后的加

4、工（冷拔、沖壓、切削）或進一步為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進一步熱處理作準備的熱處理。熱處理作準備的熱處理。l最終熱處理最終熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱處理.預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理最終熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線鋼熱處理工藝曲線時間時間溫度溫度/鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖 的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示表示;冷卻時的實際轉(zhuǎn)冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。表示。6. 臨界溫度與實際轉(zhuǎn)變溫度臨界溫度與實際轉(zhuǎn)變溫度l鐵鐵碳相圖中碳相圖中PSK、GS、ES線分線分別用別用

5、A1、A3、Acm表示表示.l實際加熱或冷卻時存在著過熱實際加熱或冷卻時存在著過熱或過冷現(xiàn)象，因此將鋼加熱時或過冷現(xiàn)象，因此將鋼加熱時 加熱是熱處理的第一道工序。加熱是熱處理的第一道工序。 在臨界點在臨界點A1以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。體化。 一、一、奧氏體的形成奧氏體的形成l奧氏體化也是形核和長大奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步?，F(xiàn)以的過程，分為四步?，F(xiàn)以共析鋼為例說明：共析鋼為例說明： 奧氏體晶核形成：奧氏體晶核形成：首先在首先在 與與Fe3C相界形核。相界形核。 奧氏體晶核長大：奧氏體晶核長大： 晶核通過碳原子的擴

6、散向晶核通過碳原子的擴散向 和和Fe3C方向長方向長大。大。 殘余殘余Fe3C溶解溶解: 鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的消失。殘余的Fe3C隨保溫時間延長繼續(xù)隨保溫時間延長繼續(xù) 溶解直至消失。溶解直至消失。 奧氏體成分均勻化：奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。l亞共析鋼和過共析鋼的奧亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于相同。但由于 或二次或二次Fe3C的存在，要獲得

7、全部的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到熱到Ac3或或Accm以上以上.二、影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素二、影響奧氏體轉(zhuǎn)變的因素加熱溫度加熱溫度: 加熱溫度越高，加速奧氏體形成加熱溫度越高，加速奧氏體形成.加熱速度加熱速度: 加熱速度越快加熱速度越快,轉(zhuǎn)變所需的時間越短轉(zhuǎn)變所需的時間越短.(5)合金元素合金元素(3) 鋼中碳質(zhì)量分數(shù)鋼中碳質(zhì)量分數(shù) 鋼中碳質(zhì)量分數(shù)增加時，有利于奧氏體的形成鋼中碳質(zhì)量分數(shù)增加時，有利于奧氏體的形成 原始組織原始組織 原始組織越細，奧氏體形成速度越快。原始組織越細，奧氏體形成速度越快。 1、奧氏體的晶粒度、奧氏體的晶粒度l珠光體剛剛?cè)哭D(zhuǎn)變成為

8、奧氏體時奧氏體的晶粒度稱起珠光體剛剛?cè)哭D(zhuǎn)變成為奧氏體時奧氏體的晶粒度稱起始晶粒度始晶粒度, ,此時晶粒細小均勻。此時晶粒細小均勻。 l在具體的熱處理或加熱條在具體的熱處理或加熱條件下實際獲得的奧氏體晶件下實際獲得的奧氏體晶粒度稱實際晶粒度。粒度稱實際晶粒度。l加熱時奧氏體晶粒的長大加熱時奧氏體晶粒的長大傾向稱本質(zhì)晶粒度。傾向稱本質(zhì)晶粒度。2. 影響奧氏體晶粒大小的因素影響奧氏體晶粒大小的因素加熱溫度和保溫時間加熱溫度和保溫時間: 加熱溫度高、加熱溫度高、保溫時間長保溫時間長, 晶粒粗大晶粒粗大.加熱速度加熱速度: 加熱速度越快加熱速度越快,過熱度越大過熱度越大, 形核率越高形核率越高, 晶粒

9、越細晶粒越細.合金元素：合金元素：l阻礙奧氏體晶粒長大的元素阻礙奧氏體晶粒長大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。等碳化物和氮化物形成元素。l促進奧氏體晶粒長大的元素：促進奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P、C、N。析出顆粒析出顆粒對黃銅晶對黃銅晶界的釘扎界的釘扎Nb/%奧氏體晶粒尺寸奧氏體晶粒尺寸/mNb、Ti對奧氏體晶粒的影響對奧氏體晶粒的影響l奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力奧氏體晶粒粗大，冷卻后的組織也粗大，降低鋼的常溫力學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細而均勻的奧氏體晶學(xué)性能，尤其是塑性。因此加熱得到細而均勻的奧氏體晶粒是

10、熱處理的關(guān)鍵問題之一。粒是熱處理的關(guān)鍵問題之一。箱式可控氣氛多用爐箱式可控氣氛多用爐真空熱處理爐真空熱處理爐l過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。 兩種冷卻方式兩種冷卻方式示意圖示意圖1等溫冷卻等溫冷卻2連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻l過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點速冷卻到臨界點A1 以以下下,在各不同溫度下的在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線.又稱又稱C 曲線或曲線或TTT曲曲線。線。一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)

11、變曲線(Time-Temperature-Transformation diagram)l處于臨界點處于臨界點A1以下的奧氏體稱過冷奧氏體。以下的奧氏體稱過冷奧氏體。l過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過冷度不同，過冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。隨過冷度不同，過冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)^冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。種類型轉(zhuǎn)變。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)變終止線產(chǎn)物區(qū)A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴散型轉(zhuǎn)變;P 轉(zhuǎn)變區(qū)。550230;中溫轉(zhuǎn)變區(qū);半擴散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū);230 -

12、50;低溫轉(zhuǎn)變區(qū);非擴散型轉(zhuǎn)變;馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。A1MsMf A +產(chǎn) 物 區(qū)時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()04001. C 曲線的分析曲線的分析l轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變終了點的連線稱轉(zhuǎn)變終了點的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。了線。lA1-Ms 間及轉(zhuǎn)變開始間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為過冷線以左的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。奧氏體區(qū)。l轉(zhuǎn)變終了線以右及轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。區(qū)。時間時間溫度溫度A1MSMfA過冷過冷PBMAMABAP轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)

13、變終了線奧氏體奧氏體l 兩線之間及兩線之間及Ms與與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。5506502s10s5s2s5s10s30s40s 轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標之轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標之間的距離為孕育期。間的距離為孕育期。l孕育期越小，過冷奧氏孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小體穩(wěn)定性越小.l孕育期最小處稱孕育期最小處稱C 曲線曲線的的“鼻尖鼻尖”。碳鋼鼻尖。碳鋼鼻尖處的溫度為處的溫度為550。時間時間溫度溫度A1MSMfA過冷過冷PBMAMABAP轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體奧氏體2. 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼為例）（共析鋼為例）（1）珠光體類型組織形態(tài)及性能）珠

14、光體類型組織形態(tài)及性能l過冷奧氏體在過冷奧氏體在 A1到到 550間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹殚g將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素體與滲碳體片光體類型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機械混合物，根據(jù)片層層相間的機械混合物，根據(jù)片層珠光體珠光體索氏體索氏體屈氏體屈氏體厚薄不同厚薄不同, ,又又細分為珠光體、細分為珠光體、索氏體和屈氏索氏體和屈氏體體. .珠光體轉(zhuǎn)變過程珠光體轉(zhuǎn)變過程l珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。滲碳體晶核首先在奧氏珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。滲碳體晶核首先在奧氏體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，體晶界上形成，在長大過程中，其兩側(cè)奧氏體的含碳量下降，促進了鐵素體形核，兩

15、者相間形核并長大，形成一個珠光體促進了鐵素體形核，兩者相間形核并長大，形成一個珠光體團。團。l珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型轉(zhuǎn)變。（珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型轉(zhuǎn)變。（Fe和和C原子均發(fā)生擴散）原子均發(fā)生擴散） 珠光體：珠光體： 形成溫度為形成溫度為A1-650，片層較厚，片層較厚，500倍光鏡倍光鏡下可辨，用符號下可辨，用符號P表示表示.光鏡下形貌光鏡下形貌電鏡下形貌電鏡下形貌三維珠光體如同放在水中的包心菜三維珠光體如同放在水中的包心菜索氏體索氏體形成溫度為形成溫度為650-600,片層較薄，片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符倍光鏡下可辨，用符號號S 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌屈氏體屈

16、氏體l形成溫度為形成溫度為600-550，片層極薄，電鏡下可辨，片層極薄，電鏡下可辨，用符號用符號T 表示。表示。電鏡形貌電鏡形貌光鏡形貌光鏡形貌l珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細之分，因此其界限也是相對的。是形態(tài)上的粗細之分，因此其界限也是相對的。l片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性片間距越小，鋼的強度、硬度越高，而塑性和韌性略有改善。略有改善。 1. 熱處理：熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能

17、的一種工藝. 在臨界點在臨界點A1以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。氏體化。 l奧氏體化過程奧氏體化過程( (共析鋼共析鋼) ) 奧氏體晶核形成奧氏體晶核形成 奧氏體晶核長大奧氏體晶核長大 殘余殘余Fe3C溶解溶解 奧氏體成分均勻化奧氏體成分均勻化l過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種。 兩種冷卻方式兩種冷卻方式示意圖示意圖1等溫冷卻等溫冷卻2連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻穩(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)變終止線產(chǎn)物區(qū)A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴散型轉(zhuǎn)變;P 轉(zhuǎn)變區(qū)。5

18、50230;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);非擴散型轉(zhuǎn)變;馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū)。A1MsMf A +產(chǎn) 物 區(qū)時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線l過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點點A A1 1 以下以下, ,在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線時間的關(guān)系曲線. .又稱又稱C C 曲線或曲線或TTT

19、TTT曲線。曲線。轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變類型類型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物產(chǎn)物形成溫形成溫度，度， 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變機制機制顯微組織特征顯微組織特征HRC獲得獲得工藝工藝珠珠光光體體PA1650擴擴散散型型粗片狀，粗片狀， 、Fe3C相間分布相間分布5-20退火退火S650600細片狀，細片狀， 、Fe3C相間分布相間分布20-30正火正火T600550極細片狀，極細片狀， 、Fe3C相間分布相間分布30-40等溫等溫處理處理貝貝氏氏體體B上上550350半擴半擴散型散型羽毛狀，短棒狀羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和 條之間條之間40-50等溫等溫處理處理B下下350MS竹葉狀，細片狀竹葉狀，細片狀Fe3C分布于分

20、布于過飽和過飽和 針上針上50-60等溫等溫淬火淬火馬馬氏氏體體M片片MSMf無擴無擴散型散型片狀片狀60-65淬火淬火M*板條板條MSMf板條狀板條狀50淬火淬火l過冷奧氏體在過冷奧氏體在550 Ms (共析鋼的共析鋼的Ms為為230 )間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏體用符類型組織，貝氏體用符號號B表示。表示。l根據(jù)其組織形態(tài)不同，根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體貝氏體又分為上貝氏體(B上上)和下貝氏體和下貝氏體(B下下).上貝氏體上貝氏體下貝氏體下貝氏體（2）貝氏體類型組織形態(tài)及性能）貝氏體類型組織形態(tài)及性能 上貝氏體上貝氏體l形成溫度為形成溫度為550-350。l

21、在光鏡下呈羽毛狀在光鏡下呈羽毛狀.l在電鏡下為不連續(xù)棒狀在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自晶界的滲碳體分布于自晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。體條之間。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下下貝氏體下貝氏體l形成溫度為形成溫度為350-Ms。l在光鏡下呈竹葉狀。在光鏡下呈竹葉狀。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下l在電鏡下為細片狀碳在電鏡下為細片狀碳化物分布于鐵素體針化物分布于鐵素體針內(nèi)。內(nèi)。l上貝氏體強度與塑性都較低，無實用價值。上貝氏體強度與塑性都較低，無實用價值。l下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較下貝氏體除了強度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)

22、上常用的好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強化組織之一。強化組織之一。 上貝氏體上貝氏體貝氏體組織的透射電鏡形貌貝氏體組織的透射電鏡形貌下貝氏體下貝氏體貝氏體轉(zhuǎn)變過程貝氏體轉(zhuǎn)變過程l貝氏體轉(zhuǎn)變也是形貝氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。核和長大的過程。l貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴貝氏體轉(zhuǎn)變屬半擴散型轉(zhuǎn)變，即只有散型轉(zhuǎn)變，即只有碳原子擴散而鐵原碳原子擴散而鐵原子不擴散，晶格類子不擴散，晶格類型改變是通過切變型改變是通過切變實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。 l當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較高（550-350) 時，條片狀鐵素體從時，條片狀鐵素體從奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素體條伸長和變奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長，隨鐵素

23、體條伸長和變寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條寬，其碳原子向條間奧氏體富集，最后在鐵素體條間析出間析出Fe3C短棒，奧氏體消失，形成短棒，奧氏體消失，形成B上上 。上貝氏體轉(zhuǎn)變過程上貝氏體轉(zhuǎn)變過程l當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低（350- 230) 時，鐵素體在晶界或時，鐵素體在晶界或晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴散能力低晶內(nèi)某些晶面上長成針狀，由于碳原子擴散能力低,其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一其遷移不能逾越鐵素體片的范圍，碳在鐵素體的一定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。定晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出。 下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體轉(zhuǎn)變(3) 馬氏體類型組織形態(tài)與

24、性能馬氏體類型組織形態(tài)與性能l當(dāng)奧氏體過冷到當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)橐韵聦⑥D(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。馬氏體類型組織。l馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重要途徑之馬氏體轉(zhuǎn)變是強化鋼的重要途徑之一。一。 馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)l碳在碳在 -Fe中的過飽和固溶體稱馬氏中的過飽和固溶體稱馬氏體，用體，用M表示。表示。馬氏體組織馬氏體組織l馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中. .l馬氏體具有體心正方晶格（馬氏體具有體心正方晶格（a=bc）l軸比軸比c/a 稱馬氏體的正方度。稱馬氏體的正方度。lC% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴重。越高，正方度越大，

25、正方畸變越嚴重。l當(dāng)當(dāng)0.25%C時，時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格，此時馬氏體為體心立方晶格.馬氏體轉(zhuǎn)變的特點馬氏體轉(zhuǎn)變的特點 馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點是：馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點是：a. 無擴散性無擴散性 鐵和碳原子都不鐵和碳原子都不擴散，因而馬氏擴散，因而馬氏體的含碳量與奧體的含碳量與奧氏體的含碳量相氏體的含碳量相同。同。b. 降溫形成降溫形成l只要溫度達到只要溫度達到Ms以下即發(fā)生以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。馬氏體轉(zhuǎn)變。l在在Ms以下，隨溫度下降以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變量增加量增加;冷卻中斷冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。轉(zhuǎn)變停止。MfMsM(50%)M(

26、90%)c.c.高速長大高速長大馬氏體形成速度極快，瞬間形馬氏體形成速度極快，瞬間形核，瞬間長大核，瞬間長大,無孕育期。無孕育期。d. 轉(zhuǎn)變不徹底轉(zhuǎn)變不徹底 l即使冷卻到即使冷卻到Mf 點，也不可能獲得點，也不可能獲得100%的馬氏體，總有的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱殘余奧氏體，用稱殘余奧氏體，用A 或或 表示。表示。lA 的量與的量與Ms、Mf 的高低有關(guān)。的高低有關(guān)。Ms、Mf 與冷速無關(guān)，主與冷速無關(guān)，主要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。含要取決于奧氏體中的合金元素含量（包括碳含量）。含碳量越高，碳量越高， Ms、Mf 就越低，

27、就越低， A 量就越多量就越多l(xiāng)即馬氏體轉(zhuǎn)變后，即馬氏體轉(zhuǎn)變后，A 量隨含碳量的增加而增加。當(dāng)含碳量隨含碳量的增加而增加。當(dāng)含碳量達量達0.6%后，后，A量才顯著。量才顯著。含含 碳碳 量量 對對 馬馬 氏體氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 變變 溫溫 度度 的的 影響影響含碳含碳 量對殘余奧量對殘余奧氏體氏體 量的影響量的影響馬氏體的形態(tài)馬氏體的形態(tài) 馬氏體的形態(tài)分板條和片馬氏體的形態(tài)分板條和片狀兩類。狀兩類。板條馬氏體板條馬氏體l立體形態(tài)為細長的扁棒立體形態(tài)為細長的扁棒狀狀l在光鏡下板條馬氏體為在光鏡下板條馬氏體為一束束的細條組織。一束束的細條組織。l在電鏡下，板條內(nèi)的亞在電鏡下，板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位結(jié)

28、構(gòu)主要是高密度的位錯，錯， =1012/cm2,又稱位又稱位錯馬氏體錯馬氏體光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下片狀馬氏體片狀馬氏體l立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。l在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。又稱孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下注：馬氏體的形態(tài)主注：馬氏體的形態(tài)主要取決于其含碳量要取決于其含碳量lC%小于小于0.2%時，組織時，組織幾乎全部是板條馬氏體。幾乎全部是板條馬氏體。lC%大于大于1.0%C時幾乎時幾乎全部是片狀馬氏體全部是片狀馬氏體.lC%在在0.21.0%之間為之間為板條與片狀的混合組織。板條與片狀的混合組

29、織。馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系馬氏體形態(tài)與含碳量的關(guān)系0.45%C0.2%C1.2%C馬氏體的性能馬氏體的性能 高硬度是馬氏體性高硬度是馬氏體性能的主要特點。主能的主要特點。主要取決于其含碳量。要取決于其含碳量。l含碳量增加，其硬度含碳量增加，其硬度增加。增加。l當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于0.6%時時 其硬度趨于平緩。其硬度趨于平緩。l合金元素對馬氏體硬度的影響不大。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%l馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化馬氏體強化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強化。此外，馬。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細化也有強

30、化作用。氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細化也有強化作用。l馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。片狀馬氏體馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。片狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性.片狀馬氏體片狀馬氏體板條馬氏體板條馬氏體馬氏體的透射電鏡形貌馬氏體的透射電鏡形貌轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變類型類型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物產(chǎn)物形成溫形成溫度，度， 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變機制機制顯微組織特征顯微組織特征HRC獲得獲得工藝工藝珠珠光光體體PA1650擴擴散散型型粗片狀，粗片狀， 、Fe3C相間分布相間分布5-20退火退火S650600細片狀，細片狀， 、Fe3C相間分布相間分布20-30正火正火

31、T600550極細片狀，極細片狀， 、Fe3C相間分布相間分布30-40等溫等溫處理處理貝貝氏氏體體B上上550350半擴半擴散型散型羽毛狀，短棒狀羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和 條之間條之間40-50等溫等溫處理處理B下下350MS竹葉狀，細片狀竹葉狀，細片狀Fe3C分布于分布于過飽和過飽和 針上針上50-60等溫等溫淬火淬火馬馬氏氏體體M片片MSMf無擴無擴散型散型片狀片狀60-65淬火淬火M*板條板條MSMf板條狀板條狀50淬火淬火3. 影響影響C 曲線的因素曲線的因素 含碳量的影響含碳量的影響 l與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼C曲線的上

32、部各多一條先曲線的上部各多一條先共析相的析出線。共析相的析出線。l共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線最靠右。曲線最靠右。Ms 與與Mf 點隨含點隨含碳量增加而下降。碳量增加而下降。 CrCr對對C C曲線的影響曲線的影響(2) 合金元素的影響合金元素的影響l除除Co 外外, 凡溶入凡溶入奧氏體的合金元奧氏體的合金元素都使素都使C 曲線右曲線右移。移。l除除Co和和Al 外外,所有合金元所有合金元素都使素都使Ms 與與Mf 點下降。點下降。推桿式電阻爐推桿式電阻爐（3） 加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度和保溫時間的影響l奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分均勻、晶

33、奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C 曲線右移。曲線右移。l使用使用C 曲線時應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響曲線時應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響. 二、二、 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(Continuous-Cooling-Transformation diagram)曲線，是通過測定不同冷速下過曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼共析鋼C

34、CTCCT曲線曲線過共析鋼過共析鋼CCTCCT曲線曲線亞共析鋼亞共析鋼CCTCCT曲線曲線1、共析鋼的、共析鋼的CCT曲線曲線l共析鋼的共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。l當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。l圖中的圖中的Vk 為為CCT曲線的臨界冷卻曲線的臨界冷卻速度，即獲得全速度，即獲得全部馬氏體組織時部馬氏體組織時的最小冷卻速度的最小冷卻速度.lV

35、k 為為TTT曲線曲線的臨界冷卻速度的臨界冷卻速度. Vk 1.5 Vk 。VkVk時間時間/s溫度溫度/共析鋼的共析鋼的CCT圖圖共析溫度共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線變曲線完全退火完全退火正火正火等溫轉(zhuǎn)等溫轉(zhuǎn)變曲線變曲線油淬油淬水淬水淬M+AM+T+ASP200100lCCT曲線位于曲線位于TTT曲線曲線右下方。右下方。CCT曲線獲得曲線獲得困難，困難，TTT曲線容易測曲線容易測得。得。l可用可用TTT曲線定性說明曲線定性說明連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻時的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷情況。方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在卻曲線繪在C 曲線上，曲線上，依其與依其與C 曲線交點的位曲線交點的位置

36、來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物置來說明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物. VkVk時間時間/s溫度溫度/共析鋼的共析鋼的CCT圖圖共析溫度共析溫度連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線變曲線完全退火完全退火正火正火等溫轉(zhuǎn)等溫轉(zhuǎn)變曲線變曲線油淬油淬水淬水淬M+AM+T+ASP200100P均勻均勻A細細AP退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+AM+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf時間時間6506005502、過共析鋼、過共析鋼CCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū), 但比共析鋼但比共析鋼CCT曲線曲線多一條多一條AFe3C轉(zhuǎn)變開始線。由于轉(zhuǎn)變開始線。由于Fe3C的析出的析出, 奧氏體中含碳奧氏體

37、中含碳量下降量下降, 因而因而Ms 線右端升高線右端升高.3、亞共析鋼、亞共析鋼CCT 曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多AF開始線開始線, F析析出使出使A含碳量升高含碳量升高, 因而因而Ms 線右端下降線右端下降. 過共析鋼過共析鋼CCT曲線曲線亞共析鋼亞共析鋼CCT曲線曲線1. 共析鋼奧氏體化（四個階段）共析鋼奧氏體化（四個階段）2. 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成條件、組織形態(tài)與性過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的形成條件、組織形態(tài)與性能特點能特點3. 共析鋼的共析鋼的TTT和和CCT曲線曲線牢記共析兩曲線的物理意義（兩曲線中各條特性牢記共析兩曲線的物理意義（兩曲線中各條特性線的含義，各區(qū)域

38、相應(yīng)的組織類別）線的含義，各區(qū)域相應(yīng)的組織類別）會用兩曲線分析不同冷速下的組織特征會用兩曲線分析不同冷速下的組織特征 l機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）預(yù)預(yù) 備熱處理備熱處理機加工機加工最終熱處理。最終熱處理。l退火與正火主要用于退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時工件性能要求不高時才作為最終熱處理。才作為最終熱處理。 調(diào)整硬度，便于切削加工；調(diào)整硬度，便于切削加工； 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中鋼件變形、開裂；消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中鋼件變形、開裂； 細化晶粒，改善組織以提高鋼的力學(xué)性能；細化晶粒，改善組織以提高鋼的

39、力學(xué)性能；(4) 為最終熱處理（淬火、回火）作組織準備。為最終熱處理（淬火、回火）作組織準備。 1. 退火的操作及應(yīng)用退火的操作及應(yīng)用 退火是鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏赝嘶鹗卿摷訜岬竭m當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間保溫后度，經(jīng)過一定時間保溫后緩慢冷卻，以達到改善組緩慢冷卻，以達到改善組織、提高加工性能的一種織、提高加工性能的一種熱處理工藝熱處理工藝. 真空退火爐真空退火爐 常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。（1）完全退火）完全退火l 將亞共析鋼加熱到將亞共析鋼加熱到Ac3以上以上3050，保溫一定時間后

40、隨保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至爐緩慢冷卻至500左右出爐空冷，以左右出爐空冷，以獲得接近平衡組織獲得接近平衡組織的一種熱處理工藝的一種熱處理工藝 .l不適用于低碳鋼和不適用于低碳鋼和過共析鋼。過共析鋼。 等溫退火等溫退火l亞共析鋼加熱到亞共析鋼加熱到Ac3+3050, 共析、過共析鋼加熱到共析、過共析鋼加熱到Ac1+30 50，保溫后快冷到，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變（以下的某一溫度下停留，待相變（奧奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體）氏體轉(zhuǎn)變成珠光體）完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期

41、長的合金鋼. 高速鋼等溫退火與普通退火的比較高速鋼等溫退火與普通退火的比較 球化退火球化退火l球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。l它是將工件加熱到它是將工件加熱到Ac1+ 20-30 保溫后保溫后冷卻到略低于冷卻到略低于 Ar1 的的溫度下等溫一段時間，溫度下等溫一段時間，使珠光體中的滲碳體使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主球化后出爐空冷。主要用于過共析鋼及合要用于過共析鋼及合金工具鋼。金工具鋼。l球化退火的組織為鐵素體球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體體的組織，稱球狀珠光體, 用用P球球表示

42、。表示。球狀珠光體球狀珠光體l對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進行正火，以消除網(wǎng)狀先進行正火，以消除網(wǎng)狀. .（4）擴散退火）擴散退火 擴散退火是將鋼錠或鑄鋼件加熱到略低于固相線的溫度，長擴散退火是將鋼錠或鑄鋼件加熱到略低于固相線的溫度，長時間保溫，然后緩慢冷卻，以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的一時間保溫，然后緩慢冷卻，以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的一種熱處理工藝種熱處理工藝 。主要用于合金鋼主要用于合金鋼 （5）去應(yīng)力退火）去應(yīng)力退火 將鋼件隨爐緩慢加熱將鋼件隨爐緩慢加熱(100200C/h)至至500650(Ac1)，保，保溫一段時間后，隨爐

43、緩慢冷卻溫一段時間后，隨爐緩慢冷卻(50100/h)至至300200C以以下出爐下出爐 。鋼在去應(yīng)力退鋼在去應(yīng)力退火過程中并無火過程中并無組織變化組織變化 二、正火二、正火l正火是將亞共析鋼加熱到正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱，共析鋼加熱到到Ac1+3050，過共析鋼，過共析鋼加熱到加熱到 Accm+ 30 50保溫保溫后空冷以獲得珠光體類型組后空冷以獲得珠光體類型組織的工藝?？椀墓に嚒正火比退火冷卻速度大。正火比退火冷卻速度大。正火溫度正火溫度2. 正火的主要應(yīng)用正火的主要應(yīng)用作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。作為低、中碳結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)先熱處理，

44、可獲得合適的硬度，便作為低、中碳結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)先熱處理，可獲得合適的硬度，便于切削加工。于切削加工。用于過共析鋼消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。用于過共析鋼消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。l要改善切削性能，要改善切削性能，低碳鋼用正火，中低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火高碳鋼用球化退火.熱處理與硬度關(guān)系熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度合適切削加工硬度l淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速速 度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝為馬氏體的熱處理工藝.l淬火是應(yīng)用最廣的熱處淬

45、火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。理工藝之一。目的目的是為是為獲得馬氏體組織，提高獲得馬氏體組織，提高鋼的性能鋼的性能. .真空淬火爐真空淬火爐1、碳鋼、碳鋼 亞共析鋼亞共析鋼l淬火溫度為淬火溫度為Ac3+30 50亞共析鋼淬火組織：亞共析鋼淬火組織：l 0.6%C時為時為Ml 0.6%C時為時為M+A。65MnV鋼鋼(0.65%C) 淬火組織淬火組織45鋼鋼(含含0.45%C)正常淬火組織正常淬火組織 共析鋼共析鋼 淬火溫度為淬火溫度為Ac1+30-50；淬火組織為；淬火組織為M+A。 過共析鋼過共析鋼l淬火溫度淬火溫度: Ac1+30-50.l溫度高于溫度高于Accm，則奧氏體晶，則奧氏體晶粒

46、粗大、含碳量高粒粗大、含碳量高,淬火后馬淬火后馬氏體晶粒粗大、氏體晶粒粗大、A量增多。量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。性、變形開裂傾向增加。l淬火組織淬火組織: M+Fe3C顆粒顆粒+A。T12鋼（含鋼（含1.2%C）正常淬火組織）正常淬火組織2、合金鋼、合金鋼 由于多數(shù)合金元素由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外除外)對奧氏體晶粒長大有阻礙對奧氏體晶粒長大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。鋼坯加熱鋼坯加熱l理想的冷卻曲線應(yīng)只在理想的冷卻曲線應(yīng)只在C C曲線鼻尖處快冷，而在曲線鼻尖處快冷，而在MsMs附近盡量緩附近

47、盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小內(nèi)應(yīng)力的目的。但目冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。理想淬火曲線示意圖理想淬火曲線示意圖MsMf 常用淬火介質(zhì)是水、鹽水和油常用淬火介質(zhì)是水、鹽水和油.l 水和鹽水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用于形狀水和鹽水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡單、硬度要求高而均勻、變形要求不嚴格的碳鋼件。簡單、硬度要求高而均勻、變形要求不嚴格的碳鋼件。l油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，適用油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，適用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件

48、。于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。l鹽浴和堿浴，冷卻能力在水和油之間鹽浴和堿浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復(fù)雜件的分級用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。淬火和等溫淬火。 采用不同的淬火方法采用不同的淬火方法可彌補介質(zhì)的不足?？蓮浹a介質(zhì)的不足。1、單液淬火法、單液淬火法l加熱工件在一種介質(zhì)中加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。方法。l操作簡單，易實現(xiàn)自動操作簡單，易實現(xiàn)自動化?；?。各種淬火方法示意圖各種淬火方法示意圖1單液淬火法單液淬火法2雙液淬火法雙液淬火法3分級淬火法分級淬火法4等溫淬火法等溫淬火法2、雙液淬火法、雙液淬火法l工件先在一種冷卻能力工件先在一種冷卻

49、能力強的介質(zhì)中冷卻，躲過強的介質(zhì)中冷卻，躲過鼻尖后，再在另一種冷鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷如水淬油冷，油淬空冷. .l優(yōu)點是冷卻理想，缺點優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。3、分級淬火法、分級淬火法l在在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。再取出緩冷。l可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。寸工件。鹽浴爐鹽浴爐4、等溫淬火法、等溫淬火法l將工件在稍

50、高于將工件在稍高于 Ms 的鹽的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法?？椀拇慊鸱椒ā經(jīng)等溫淬火零件具有良好經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小力小.l適用于形狀復(fù)雜及要求較適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。高的小型件。網(wǎng)帶式淬火爐網(wǎng)帶式淬火爐l淬透性是鋼的主要熱處理性能。淬透性是鋼的主要熱處理性能。l是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。 淬透性是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。淬透性是指鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。淬透性的測定常用末端淬火法淬透性的測定常用

51、末端淬火法(端淬法，端淬法，Jominy）J 表示末端淬透表示末端淬透性，性，d 表示到水表示到水冷端的距離，冷端的距離，HRC為該處的為該處的洛氏硬度值洛氏硬度值用淬透性曲線表示用淬透性曲線表示即用即用 表示表示dHRCJ注：注：l淬透性與實際工件的淬透層深度并不相同。淬透性與實際工件的淬透層深度并不相同。l淬透層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)淬透層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%非非M組織區(qū)組織區(qū))的深度。的深度。l淬硬性是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力淬硬性是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力.l同一材料的淬透層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺同一

52、材料的淬透層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬透層深。寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬透層深。l淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬透層深度來確定的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬透層深度來確定的。的。 鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，Vk越小，淬透性越高。越小，淬透性越高。Vk取取決于決于C曲線的位置，曲線的位置，C 曲線越靠曲線越靠右，即過冷奧氏體越穩(wěn)定右，即過冷奧氏體越穩(wěn)定Vk越小。越小。因而凡是影響因而凡是影響C曲線的因素都是曲線

53、的因素都是影響淬透性的因素影響淬透性的因素. l碳鋼中共析鋼淬透性最高碳鋼中共析鋼淬透性最高l除除CoCo外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高l奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高l鋼中末溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其他非金屬夾雜物，鋼中末溶入奧氏體中的碳化物、氮化物及其他非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性。淬透性。(1) 利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關(guān)系曲線可以預(yù)利用淬透性曲線及圓棒冷速

54、與端淬距離的關(guān)系曲線可以預(yù)測零件淬火后的硬度分布。下圖為預(yù)測測零件淬火后的硬度分布。下圖為預(yù)測50mm直徑直徑40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布鋼軸淬火后斷面的硬度分布.(2) 利用淬透性曲線進行選材。利用淬透性曲線進行選材。如要求厚如要求厚60mm汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬汽車轉(zhuǎn)向節(jié)淬火后表面硬度超過火后表面硬度超過HRC50，1/4半徑處為半徑處為HRC45。可按下。可按下圖箭頭所示程序進行選材分析圖箭頭所示程序進行選材分析.(3) 利用淬透性可控制淬透層利用淬透性可控制淬透層深度深度l對于截面承載均勻的重要件對于截面承載均勻的重要件,要要全部淬透。如螺栓、連桿、模具全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于

55、承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透可不必淬透(淬硬層深度一般為淬硬層深度一般為半徑的半徑的1/21/3 )， 如軸類、齒輪如軸類、齒輪等。等。l淬透層深度與工件尺寸有關(guān)淬透層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。 高強螺栓高強螺栓柴油機連桿柴油機連桿齒輪齒輪l不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火等溫退火P退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等溫淬火等溫淬火B(yǎng)下下M+A分級淬火分級淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf時間時間溫度溫度淬火淬火PP均勻均勻A細細A？l回火是指將回火是指將淬火鋼淬火

56、鋼加熱到加熱到Ac1以下以下的某溫度保溫后的某溫度保溫后冷卻到室溫的工藝。冷卻到室溫的工藝。回火的目的回火的目的:1. 減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂防止變形或開裂.2. 獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性?？烧{(diào)整硬度、韌性。3. 穩(wěn)定尺寸。淬火穩(wěn)定尺寸。淬火M和和A都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒罐D(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與與A轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。防止使用時變形。l根據(jù)鋼的回火溫度

57、，可以將回火分為三類根據(jù)鋼的回火溫度，可以將回火分為三類 網(wǎng)帶式回火電爐網(wǎng)帶式回火電爐1. 回火溫度回火溫度: 150250 2. 組織變化組織變化: 馬氏體將發(fā)馬氏體將發(fā)生分解生分解,從馬氏體中析從馬氏體中析出碳化物，使馬氏體出碳化物，使馬氏體過飽和度降低。析出過飽和度降低。析出的碳化物以細片狀分的碳化物以細片狀分布在馬氏體基體上，布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏這種組織稱回火馬氏體，。體，。透射電鏡下的回火馬氏體形貌透射電鏡下的回火馬氏體形貌一、一、 低溫回火低溫回火回火馬氏體回火馬氏體3. 3. 性能（目的）及適用范圍性能（目的）及適用范圍l 保留淬火后高硬度（保留淬火后高硬度（58

58、64HRC）、高耐磨性同時降低內(nèi)應(yīng)）、高耐磨性同時降低內(nèi)應(yīng) 力，提高韌性。力，提高韌性。l 適用于處理各種高碳鋼工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面適用于處理各種高碳鋼工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面 淬火的工件。淬火的工件。l鐵素體基體上分布著細鐵素體基體上分布著細粒狀粒狀Fe3C的混合組織，的混合組織，稱回火屈氏體，稱回火屈氏體，T回回。1、 回火溫度回火溫度l350-5002、回火組織、回火組織回火屈氏體回火屈氏體二、中溫回火二、中溫回火l 回火屈氏體具有高的彈性極限和屈服強度，同時回火屈氏體具有高的彈性極限和屈服強度，同時具有一定的韌性。具有一定的韌性。l 主要用于處理各類彈簧。主要用于處理各

59、類彈簧?；鼗鹚魇象w回火索氏體三、高溫回火三、高溫回火1、回火溫度、回火溫度 500650 2、回火組織、回火組織 鐵素體基體上分布鐵素體基體上分布著顆粒狀著顆粒狀Fe3C的組的組織稱回火索氏體，織稱回火索氏體，S回回。 l獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度的同時，獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度的同時，具有良好的塑性和韌性。具有良好的塑性和韌性。l通常把通常把淬火淬火+高溫回火高溫回火的熱處理工藝稱為的熱處理工藝稱為“調(diào)調(diào)質(zhì)質(zhì)處理處理”，簡稱，簡稱“調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)”。l調(diào)質(zhì)廣泛應(yīng)用于各種重要結(jié)構(gòu)件（連桿、軸、齒輪等）的調(diào)質(zhì)廣泛應(yīng)用于各種重要結(jié)構(gòu)件（連桿、軸、齒輪等）的處理，也可作為

60、某些要求較高的精密零件、量具等的預(yù)備處理，也可作為某些要求較高的精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。熱處理。淬火鋼硬度隨回火溫度的變化淬火鋼硬度隨回火溫度的變化4040鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系 回火時的性能變化回火時的性能變化 回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。l 淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì).廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為齒輪等熱處理。也可作為要求