熱處理部分復(fù)習(xí)總結(jié)

1、第9章 鋼的熱處理原理 總結(jié)一、概述1熱處理 :將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在該溫度下保溫一段時(shí)間，然后以一定的速度冷卻下來(lái)的一種熱加工工藝。2目的 :是改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以改善鋼的性能。3作用 :消除毛坯中的缺陷，改善其工藝性能 ，顯著提高鋼的力學(xué)性能，充分發(fā)揮鋼材的潛力。4什么樣的金屬材料才能進(jìn)行熱處理 :原則上只有在加熱或冷卻時(shí)溶解度發(fā)生顯著變化或者發(fā)生類(lèi)似純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即有固態(tài)相變發(fā)生的合金才能進(jìn)行熱處理。5金屬固態(tài)相變的特征:相變阻力大 ,新相晶核與母相之間存在一定的晶體學(xué)位向關(guān)系,母相晶體缺陷對(duì)相變起促進(jìn)作用 ,易于出現(xiàn)過(guò)渡相 （亞穩(wěn)相）6固態(tài)相變的分類(lèi)按平衡狀態(tài)分：

2、平衡相變 非平衡相變按原子的遷移特征分 ： 擴(kuò)散型相變 過(guò)渡型相變 非擴(kuò)散型相變二 、鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變1平衡相圖與熱處理的滯后現(xiàn)象：平衡相圖是表示熱力學(xué)上近于平衡時(shí)的組織狀態(tài)與溫度、成分之間的關(guān)系。由上圖可知：A1、A3 、 Acm線是鋼在緩慢加熱和冷卻過(guò)程中組織轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。實(shí)際上，鋼在熱處理時(shí)其轉(zhuǎn)變溫度要偏離平衡的臨界點(diǎn)，產(chǎn)生滯后現(xiàn)象：加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)為Ac1、Ac3 、 Accm線；冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)為Ar1、Ar3 、 Arcm線。加熱冷卻速度越快，滯后現(xiàn)象越嚴(yán)重。2“奧氏體”化：鋼在加熱時(shí)獲得奧氏體的組織轉(zhuǎn)變的過(guò)程 3共析鋼奧氏體的形成過(guò)程，組織成分和結(jié)構(gòu)的變化，形成的

3、步驟有哪些？4亞共析鋼和過(guò)共析鋼奧氏體的過(guò)程溫度只超過(guò)Ac1時(shí)，只有原始組織中的P轉(zhuǎn)變?yōu)锳，仍部分保留先共析相（F和 Fe3C ） ，溫度繼續(xù)升高超過(guò) Ac3、Accm,并保溫足夠時(shí)間后，才能獲得均勻的單相A組織5 影響A形成速度的因素加熱溫度和保溫時(shí)間、原始組織、化學(xué)成分如何影響？6 晶粒度 是衡量晶粒大小的尺度。通常以單位面積內(nèi)的晶粒數(shù)目或以每個(gè)晶粒的平均面積與平均直徑來(lái)描述 （起始晶粒度：鋼在臨界溫度以上A形成剛結(jié)束，其晶粒邊界剛剛相互接觸時(shí)的晶粒大小。）本質(zhì)晶粒度：鋼在一定條件下A晶粒長(zhǎng)大的傾向性。實(shí)際晶粒度：鋼在某一具體熱處理加熱條件下所獲得的A晶粒大小。A晶粒細(xì)小，則其性能優(yōu)良7影

4、響A晶粒度的因素（加熱溫度和保溫時(shí)間、加熱速度、化學(xué)成分、原始組織）加熱溫度高保溫時(shí)間長(zhǎng)擴(kuò)散易進(jìn)行 A易長(zhǎng)大； 加熱速度越快，過(guò)熱度越大， A實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度越高，形核率和長(zhǎng)大速度越快， A的起始晶粒度越?。ǘ虝r(shí)間內(nèi)形成的晶核數(shù)量多），A的實(shí)際晶粒度大（相同的保溫時(shí)間的條件下，溫度高，A晶粒易于長(zhǎng)大,）；化學(xué)成分（碳、合金元素）在一定范圍內(nèi)c自擴(kuò)散速度晶粒長(zhǎng)大傾向c超過(guò)一定范圍以后，形成碳化物，作為第二相，阻礙晶粒長(zhǎng)大,；原始組織的影響 原始組織越細(xì)，碳化物彌散分布 A的起始晶粒度越小 在相同條件下，片狀P中的碳化物表面積大，溶解快，A形成速度也快，因此較早地進(jìn)入晶粒長(zhǎng)大階段，球P細(xì)A 片P粗A。

5、三 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變1 C曲線的解讀鼻溫： 對(duì)應(yīng)孕育期最短的位置對(duì)應(yīng)的溫度。孕育期：過(guò)冷奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變之前所保溫的時(shí)間孕育期與穩(wěn)定性之間的關(guān)系？影響過(guò)冷A等溫轉(zhuǎn)變的因素？2 珠光體的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變溫度，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及轉(zhuǎn)變特點(diǎn)和組織形態(tài)？3馬氏體的轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變條件，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，轉(zhuǎn)變特點(diǎn)和組織形態(tài)？馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中為什么得到強(qiáng)化？固溶強(qiáng)化。間隙原子碳在-Fe晶格中造成正方畸變，形成一個(gè)強(qiáng)烈的應(yīng)力場(chǎng)，該應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)發(fā)生強(qiáng)烈的交互作用，從而提高M(jìn)的強(qiáng)度相變強(qiáng)化。M相變時(shí)，晶格內(nèi)造成缺陷密度很高的亞結(jié)構(gòu)，板條M中的高密度位錯(cuò)網(wǎng)，片狀M內(nèi)的微細(xì)孿晶都將阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，從而使M得到強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化。M形成后，碳及合金元素的原子或

6、其它晶體缺陷處擴(kuò)散偏聚或析出，釘扎位錯(cuò)，使位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)，從而造成M強(qiáng)化。4 貝氏體（B）轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變條件，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，轉(zhuǎn)變特點(diǎn)和組織形態(tài)？5 鋼在冷卻時(shí)三種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的比較P轉(zhuǎn)變B轉(zhuǎn)變M相變轉(zhuǎn)變溫度A1550550 MsMs Mf 轉(zhuǎn)變機(jī)制擴(kuò)散（共析）擴(kuò)散切變(基體)切變（無(wú)擴(kuò)散）形核位置晶界晶界(B上)；晶內(nèi)(B下)晶內(nèi)轉(zhuǎn)變速度緩慢極快組織形貌片狀；粒狀片狀；板條狀相組成物F+Fe3C（Fe3C 連續(xù)）BF+FeXC（X23）BF(無(wú)碳B)F(過(guò)飽和)（X0）產(chǎn)物性能強(qiáng)度、硬度低塑性較高B上:硬度、韌性低B下:綜合性能好強(qiáng)度、硬度高塑性、韌性低上B轉(zhuǎn)變與P轉(zhuǎn)變的聯(lián)系與區(qū)別（異同點(diǎn)）相同點(diǎn)：形核位置：

7、兩者均在晶界上均為雙相組織轉(zhuǎn)變機(jī)制：擴(kuò)散型不同點(diǎn)：P 轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鲛D(zhuǎn)變（共生共析）；B轉(zhuǎn)變時(shí)，基體和碳化物并非是共析的，先形成基體，碳化物在適當(dāng)時(shí)機(jī)析出：如果在F片間析出，得羽毛狀B上（經(jīng)典B上）；如果不再析出，得無(wú)碳化物B上如果形成粒狀A(yù)/M小島，得粒狀得B上前者為平衡組織；后者為非平衡組織下B轉(zhuǎn)變與M相變的聯(lián)系與區(qū)別（異同點(diǎn)）相同點(diǎn)：兩者的轉(zhuǎn)變溫度有重疊的區(qū)域形核位置：晶內(nèi)基體的轉(zhuǎn)變機(jī)制：切變均為非平衡組織不同點(diǎn)：相組成不同：前者為雙相組織；后者為單相組織穩(wěn)定性不同：前者為穩(wěn)定組織 ；后者為不穩(wěn)定組織6鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變定義：將淬火后的合金過(guò)飽和固溶體加熱到低于相變臨界點(diǎn)溫度，保溫一段時(shí)間，然

8、后在冷卻到室溫的工藝方法，回火轉(zhuǎn)變是典型的擴(kuò)散相變?；鼗鸬脑颍捍慊痄摰慕M織主要是M或M+A´，M或A´在室溫下都處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，馬氏體處于含碳過(guò)飽和狀態(tài)殘余奧氏體處于過(guò)冷狀態(tài)它們趨于向鐵索體加滲碳體(碳化物)的穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化。這種轉(zhuǎn)化需要一定的溫度和時(shí)間條件，因此淬火鋼必須立即回火。回火的目的：鋼在淬火后，淬火M具有較高的硬度，大的淬火應(yīng)力，片狀高碳M還有很大的脆性，因此，一般很少直接應(yīng)用，通過(guò)回火可以在適當(dāng)降低硬度的同時(shí)消除大部分淬火應(yīng)力，而改善鋼的塑性，韌性。同時(shí)使其尺寸穩(wěn)定性大大提高。回火過(guò)程中的組織轉(zhuǎn)變：M中碳的偏聚，M的分解，A´的轉(zhuǎn)變，碳化物的轉(zhuǎn)變，F(xiàn)

9、e3C的聚集長(zhǎng)大和相恢復(fù)和再結(jié)晶。7 淬火鋼在回火時(shí)性能的變化回火溫度在200 300：消除內(nèi)應(yīng)力，強(qiáng)度硬度提高 （低碳的工具鋼）回火溫度在300 400：彈性極限(e)最高（彈簧鋼）回火溫度在500 600：塑性達(dá)到較高值（中碳鋼）合金元素具有提高鋼的回火穩(wěn)定性的作用，即：使鋼的各種回火轉(zhuǎn)變溫度范圍向高溫推進(jìn)，減少鋼在回火過(guò)程中的硬度下降的趨勢(shì)。回火抗力或回火穩(wěn)定性：抵抗回火軟化的能力。8回火脆性:淬火鋼在一定的溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌性顯著下降的脆化現(xiàn)象第一類(lèi)回火脆性（低溫回火脆性）：鋼在250400溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火骯性。（不可逆）第二類(lèi)回火脆性（高溫回火脆性）：在450 650溫度

10、范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性。 （可逆）低溫回火脆性，沒(méi)有有效方法消除（回避）高溫回火脆性，再次高溫回火并快冷能夠消除9淬火后的回火產(chǎn)物與奧氏體 直接分解產(chǎn)物的性能比較同一鋼件經(jīng)淬火加回火處理后，可以得到回火屈氏體和回火索氏休組織；由過(guò)冷奧氏體直接分解也能得到屈氏體和索氏體組織。這兩類(lèi)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能有什么差別呢?它們都是F+碳化物的珠光體類(lèi)型組織，但是回火屈氏體和回火索氏體中的碳化物是呈顆粒狀的，屈氏體和索氏休中的碳化物是片狀的。碳化物呈顆粒狀的組織使鋼的許多性能得到改善。回火后得到的組織性能形態(tài)和應(yīng)用如下表所示。回火類(lèi)型回火溫度組織性能及應(yīng)用組織形態(tài)低溫回火150250回火M保持高硬度，降低脆

11、性及殘余應(yīng)力；用于工模具鋼，表面淬火及滲碳淬火件。過(guò)飽和a-Fe +碳化物中溫回火350-500 回火屈氏體硬度下降，韌性、彈性極限和屈服強(qiáng)度 ，用于彈性元件針形F+K細(xì)粒高溫回火500-650回火索氏體強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、良好綜合機(jī)械性能優(yōu)于正火得到的組織。中碳鋼、重要零件采用多邊形F+K粒復(fù)習(xí)參考題目：1 解釋下列名詞：（1）奧氏體的起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度（2）珠光體、索氏體、屈氏體、馬氏體；（3）奧氏體、過(guò)冷奧氏體、殘余奧氏體；2.何謂本質(zhì)細(xì)晶粒鋼？說(shuō)明奧氏體晶粒大小對(duì)鋼的性能的影響？本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的奧氏體晶粒是否一定比本質(zhì)粗晶粒鋼的細(xì)？3.說(shuō)明共析碳鋼C曲線各個(gè)區(qū)、各條線

12、的物理意義，并指出影響C曲線形狀和位置的主要因素。4為什么淬火后的鋼一般都要進(jìn)行回火處理？按回火溫度不同，回火可分為哪幾種？指出各種回火后得到的組織、性能及應(yīng)用范圍5.說(shuō)明共析碳鋼C曲線各個(gè)區(qū)、各條線的物理意義，并指出影響C曲線形狀和位置的主要因素。6 金屬固態(tài)相變有那些主要特征？哪些因素構(gòu)成相變的阻力？7 試比較貝氏體轉(zhuǎn)變和珠光體，馬氏體轉(zhuǎn)變的異同。8 何為第一類(lèi)回火脆性和第二類(lèi)回火脆性，他們消除的方法是什么？9 為了獲得均勻的奧氏體，在相同奧氏體化加熱溫度下，是原始組織為球狀珠光體的保溫時(shí)間短還是原是組織為細(xì)片狀珠光體的保溫時(shí)間短？為什么？第十章 鋼的熱處理工藝一、鋼的熱處理工藝定義，分類(lèi)

13、1定義：通過(guò)加熱、保溫和冷卻的方法改變剛的組織結(jié)構(gòu)以獲得工件所要求性能的一種熱加工技術(shù)2分類(lèi)：根據(jù)加熱、冷卻方式及獲得組織和性能的不同。分為普通熱處理。表面熱處理和形變熱處理普通熱處理 包括 退火，正火，淬火和回火表面熱處理 包括表面淬火和化學(xué)熱處理形變熱處理 高溫形變熱處理和低溫形變熱處理根據(jù)熱處理在零件整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程中的位置和作用不同，分為預(yù)備熱處理和最終熱處理，比如說(shuō)正火或退火可以作為預(yù)備熱處理，調(diào)質(zhì)處理一般作為最終熱處理。二 、鋼的退火與正火1 鋼的退火定義：將鋼加熱至臨界點(diǎn)Acl以上或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。2目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織（

14、消除偏析和粗大組織），細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，為淬火作好組織準(zhǔn)備。3 分類(lèi)退火：在臨界溫度以上 分為擴(kuò)散火，完全退火，不完全退火，球化退火 。以上均屬于相變重結(jié)晶退火；在臨界溫度以下，再結(jié)晶退火，去應(yīng)力退火。4不同種類(lèi)退火的定義和應(yīng)用范圍？l 完全退火目的：細(xì)化晶粒;均勻組織;消除內(nèi)應(yīng)力;降低硬度;改善鋼的切削加工性。適用范圍：主要用于c0.30.6%的亞共析鋼低碳鋼和過(guò)共析鋼不宜進(jìn)行完全退火：原因？低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過(guò)共析鋼加熱至Accm 以上A狀態(tài)緩冷退火時(shí)，有網(wǎng)狀Fe3C析出，使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性顯著降低。l 完

15、全退火的其它方法等溫退火：將A化后的鋼較快地冷至稍低于Ar1溫度等溫，使A轉(zhuǎn)變?yōu)镻，再空冷至室溫。優(yōu)點(diǎn)：提高生產(chǎn)率，有利于鋼件獲得均勻的組織和性能。適用對(duì)象：高碳鋼，合金工具鋼，高合金鋼完全退火需要的時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼更是如此， 而等溫退火則可大大縮短退貨時(shí)間，這種退火方法叫做等溫退火，可以達(dá)到和完全退火相同的目的。對(duì)于大截面鋼件和大批量爐料，難以保證工件內(nèi)外達(dá)到等溫溫度，不易采用。l 完全退火定義：將鋼加熱至Ac1 Ac3(亞共析鋼)或Ac1 Accm(過(guò)共析鋼)之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。組織轉(zhuǎn)變：僅使A發(fā)生重結(jié)晶(AP) ，基本不改變F或

16、Fe3C的形態(tài)及分布。使用對(duì)象：亞、過(guò)共析鋼，獲得球狀的P 稱(chēng)之為球化退火。亞共析鋼：如果亞共析鋼的原始組織中的鐵素體已均勻細(xì)小，只是珠光體片間距小，硬度偏高，內(nèi)應(yīng)力較大，那么只要進(jìn)行不完全退火即可達(dá)到降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力的目的對(duì)于亞共析鋼的鍛件來(lái)說(shuō)，若其鍛造工藝正常，鋼的原是組織分布合適，則可使用不完全退火替代完全退火。對(duì)于過(guò)共析鋼，主要為了獲得球狀珠光體組織，移消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能，故又稱(chēng)球化退火為什么完全退火可以細(xì)化晶粒？退火細(xì)化晶粒的原理在于重結(jié)晶，即在退火過(guò)程中，通過(guò)奧氏體重結(jié)晶形成，改變?cè)写执缶Я５臓顟B(tài)，在隨后熱處理中，通過(guò)控制加熱溫度和時(shí)間，如果能保證奧氏體晶

17、粒不長(zhǎng)大，即可達(dá)到細(xì)化晶粒的作用。生產(chǎn)上常用 低的加熱速度，短的保溫時(shí)間，快時(shí)加熱，短時(shí)保溫， 促進(jìn)形核率的增加和抑制晶粒長(zhǎng)大來(lái)達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。l 球化退火定義:使鋼中碳化物球化，獲得粒狀P的一種熱處理工藝。應(yīng)用范圍: 共析鋼、過(guò)共析鋼、合金工具鋼目的:降低硬度，均勻組織，改善切削加工性能，為淬火做組織準(zhǔn)備過(guò)共析鋼的鍛件，鍛造后，組織一般為片狀珠光體，若冷卻不當(dāng)，還存在網(wǎng)狀滲碳體。導(dǎo)致硬度高，難于且削加工，而且增大了鋼的脆性，淬火時(shí)易產(chǎn)生變形或開(kāi)裂，因此鍛后必須進(jìn)行球化退火，獲得粒狀的珠光體。加熱溫度：Ac1+(2030)因?yàn)閵W氏體中保留大量的未溶碳化物質(zhì)點(diǎn)，并造成奧氏體碳濃度分布不均勻，

18、所以加熱溫度在Ac1+(2030)冷卻方式：1 )連續(xù)冷卻：爐冷；2 )等溫冷卻：Ar1 -20，然后再爐冷l 擴(kuò)散退火(均勻化退火) 定義: 將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。均勻化退火生產(chǎn)周期長(zhǎng)（長(zhǎng)時(shí)間保溫緩冷），消耗能量大（加熱溫度高），工件氧化，脫碳嚴(yán)重，成本很高，只是一些優(yōu)質(zhì)合金鋼及偏析較為嚴(yán)重的合金鋼鑄件及鋼錠才使用這種工藝。由于均勻化退火需要在高溫下長(zhǎng)時(shí)間加熱，因此奧氏體晶粒十分粗大，需要再進(jìn)行一次完全退火或正火，以細(xì)化晶粒消除過(guò)熱缺陷。l 低溫退火（去應(yīng)力退火）為了消除由于變形加工以及鑄造、焊接過(guò)程引起的殘余

19、內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的退火。將鋼加熱到略低于AC1的溫度，保持一定時(shí)間，然后緩冷的熱處理工藝低溫退火沒(méi)有重結(jié)晶的過(guò)程，不能使鋼的晶粒和組織細(xì)化，但能消除消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，提高尺寸穩(wěn)定性，防止工件的變形和開(kāi)裂。l 去應(yīng)力退火加熱溫度范圍較寬，在500650鑄鐵件一般在500550 ，超過(guò)550 易造成珠光體的石墨化焊接鋼件 在500650 溫度低，避免氧化，某些情況下可以取代完全退火保溫時(shí)間：去應(yīng)力退火的保溫時(shí)間也很長(zhǎng)，要根據(jù)工件的截面尺寸和裝爐量決定冷卻方式：緩慢冷卻，為了獲得近似平衡組織l 再結(jié)晶退火把冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上保溫一定時(shí)間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻容S晶粒而消除加工硬化

20、的熱處理工藝經(jīng)過(guò)再結(jié)晶退火，鋼的組織性能能回復(fù)到冷變形之前的狀態(tài)，再結(jié)晶退火即可作為剛才或其他合金多道冷變形之間的中間退火，也可作為冷變形鋼材或其他合金成品的最終熱處理。三、正火工藝及其目的1定義：將鋼加熱到Ac3或Accm以上溫度保溫后，在空氣中冷卻得到P類(lèi)組織的熱處理工藝。 對(duì)于亞共析鋼來(lái)說(shuō)，與完全退火相比，正火與完全退火的加熱溫度相近，但正火的冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低，正火組織中鐵素體的數(shù)量較多，珠光體組織較細(xì)，剛的強(qiáng)度硬度較高加熱溫度：Ac3或Accm+(3050)保溫時(shí)間：應(yīng)以工件燒透為準(zhǔn)2 正火工藝及其目的冷卻速度：較（退火）快正火的實(shí)質(zhì)：完全A化+ 偽共析轉(zhuǎn)變作用：預(yù)備熱處理：

21、調(diào)整硬度，細(xì)化晶粒，消除應(yīng)力，消除魏氏組織和帶狀組織，為最終熱處理做組織準(zhǔn)備，消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，為球化退火做組織準(zhǔn)備3 正火工藝的應(yīng)用1）改善鋼的切削加工性能含碳量低于0.25的碳素鋼和低合金鋼，退火后硬度較低，切削加工時(shí)易于“粘刀。正火處理后， 硬度提高，可以改善鋼的切削加工性，提高刀具的壽命和工件的表面光潔程度。2）消除熱加工缺陷中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄件、鍛、軋件以及焊接件，在熱加工后易出現(xiàn)魏氏組織、粗大晶粒等過(guò)熱缺陷和帶狀組織。魏氏組織：在實(shí)際生產(chǎn)中，wc<0.6的亞共析鋼或wc>1.2的過(guò)共析鋼，在鑄造、熱軋、鍛造后的空冷，焊縫或熱影響區(qū)的空冷，或者當(dāng)加熱溫度過(guò)高，并以較快速

22、度冷卻時(shí)，先共析鐵素體或先共析滲碳體從奧氏體晶界沿奧氏體一定晶面往晶內(nèi)生長(zhǎng)，成針片狀析出。正火組織中，不出現(xiàn)先共析相，只有偽共析體或索氏體。在金相顯微組織下可以觀察到從A晶界生長(zhǎng)出來(lái)的近于平行的或者其他規(guī)則排列的針狀鐵素體或滲碳體以及其間存在的珠光體組織，這種組織稱(chēng)為魏氏組織。魏氏組織是一種過(guò)熱缺陷組織，他使鋼的力學(xué)性能，特別是沖擊韌性和塑形有顯著的降低，并提高了鋼的脆性轉(zhuǎn)折溫度，因而使得鋼容易發(fā)生脆性斷裂。帶狀組織：金屬材料中兩種相組織成分呈條帶狀，沿?zé)嶙冃畏较虼笾缕叫薪惶媾帕械慕M織。如。鋼材在熱軋后的冷卻過(guò)程中發(fā)生相變時(shí)，鐵素體優(yōu)先在由枝晶偏析和非金屬夾雜延伸而形成的條帶中形成，導(dǎo)致鐵素體

23、形成條帶，鐵素體條帶之間為珠光體，兩者相間成層狀分布。帶狀組織使剛組織成分不均勻，形成各相異性，降低鋼的塑形，沖擊韌性和斷面收縮率。正火處理后可以消除這些缺陷組織，達(dá)到細(xì)化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應(yīng)力的目的。3.）過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火當(dāng)過(guò)共析鋼中存在嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物時(shí)，將達(dá)不到良好的球化效果，殘留碳化物形貌和數(shù)量是影響球化的兩個(gè)關(guān)鍵因素殘留碳化物只有以點(diǎn)狀存在，才能使碳化物球化，數(shù)目越多，組織球化效果越好。點(diǎn)狀碳化物的作用：使共析轉(zhuǎn)變中的碳化物能以短棒狀和顆粒狀析出，為隨后的碳化物球化長(zhǎng)大做好組織準(zhǔn)備。過(guò)共析鋼正火處理可以消除網(wǎng)狀碳化物，正火加熱時(shí)要保證碳化物全部溶入奧氏體中，要采

24、用較快的冷卻速度抑制二次碳化物的析出，獲得偽共析組織球化退火淬火4. ）提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能一些受力不大、性能要求不高的碳鋼和合金鋼零件經(jīng)正火處理達(dá)到一定的綜合力學(xué)性能，可以代替調(diào)質(zhì)處理，作為零件的最終熱處理。調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火4 退火和正火的選用盡可能用正火代替退火 0.25% 正火：采用正火替代退火，較快的冷卻速度可以防止低碳鋼沿晶界析出游離的二次滲碳體，提高沖擊件冷變形性能。；提高鋼的硬度，改善低碳鋼的切削加工性能；細(xì)化晶粒，提高低碳鋼的強(qiáng)度。 0.25 0.5 % 正火： 接近上限碳量的中碳鋼正火后，硬度偏高，但尚能切削加工，正火成本低，生產(chǎn)率高 0.5 0.75 % 完全

25、退火，因含碳量?jī)r(jià)高，正火后的硬度顯著高于退火情況，難以進(jìn)行切削加工，故采用完全退火，降低硬度，根據(jù)鋼中，熱、冷加工工藝，零件的使用性能及經(jīng)濟(jì)性綜合考慮 0.75 % 正火+完全退火 高碳鋼一般采用球化退火作為預(yù)備熱處理，如果有網(wǎng)狀二次滲碳體的存在，應(yīng)先進(jìn)行正火消除含較多合金元素的鋼,過(guò)冷奧氏體特別穩(wěn)定，甚至在緩冷的條件下也能得到馬氏體和貝氏體組織，應(yīng)當(dāng)采用完全退火因此應(yīng)當(dāng)及時(shí)采用高溫回火來(lái)消除應(yīng)力，降低硬度，改善切削性能。三、鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火是熱處理工藝中最重要的，用途最廣泛的工序。淬火可以顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，為了消除淬火鋼的殘留內(nèi)部得到不同強(qiáng)、硬度和韌性配合的性能，需要配以不

26、同溫度的回火。作為最終熱處理，幾乎成對(duì)出現(xiàn)是鋼件熱處理強(qiáng)化的重要手段1 定義：將鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac1或Ac3以上一定溫度，保溫以后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝2目的：使A化后的工件獲得盡可能多的M，并配以不同溫度的回火，獲得各種需要的使用性能。3淬火方法單液淬火：直接淬火是將A化的工件直接淬入單一的淬火介質(zhì)中的方法預(yù)冷淬火：對(duì)于形狀復(fù)雜，截面變化突然的某些工件，單液直接淬火時(shí)，往往在截面突變的接至區(qū)，淬火應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致開(kāi)裂。此時(shí)，可以自淬火溫度取出先預(yù)冷一定時(shí)間，使各部分溫度差減少。 雙液冷卻淬火：由于單一淬火介質(zhì)不能滿足某些鋼件對(duì)淬火變形及組織性能的要

27、求，此時(shí)采用先后在兩種介質(zhì)中進(jìn)行預(yù)冷卻的方法。分級(jí)淬火：分級(jí)淬火是A化后的工件首先淬入溫度較低的分級(jí)鹽浴中停一段時(shí)間使工件的表面與心部溫差減小，再取出空冷，使工件在緩慢冷速下進(jìn)行馬氏體相變的淬火方式。其工藝曲線見(jiàn)圖。等溫淬火：等溫淬火是將A化的工件淬入等溫鹽溶中（一般在貝氏體溫度的范圍內(nèi)等溫）保溫較長(zhǎng)時(shí)間，使其獲得貝氏體組織，然后再空冷的淬火工藝。由于等溫轉(zhuǎn)變時(shí)，下貝氏體轉(zhuǎn)變的不完全性，待空冷到室溫后，獲得以下貝氏體為主，同時(shí)兼有相等數(shù)量的淬火馬氏體與A的混合組織。等溫淬火后的特點(diǎn)1） 在保證有高效硬度（共析碳鋼為HRC5668）的同時(shí)還保持有很高的韌性。）淬火后變形顯著減少，這是因?yàn)椴粌H在等

28、溫時(shí)可顯著減少熱應(yīng)力及組織應(yīng)力，同時(shí)B的比容變化較小，在淬火后保留的A較多。4 淬透性的概念定義：是指奧氏體化后的鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力其大小用鋼在一定的條件下淬火獲得的淬透層的深度表示。1 ）淬透性：是指鋼在淬火時(shí)獲得M層深的能力。2）淬硬（透）層:指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層(50%M)的深度。3 ）淬硬性：是鋼在正常淬火條件下，形成的M組織能夠達(dá)到的最高硬度。5 理想的淬火介質(zhì)： 1.）在淬火溫度在650以上，需要緩慢冷卻； 2.）在650500，A最不穩(wěn)定區(qū)，需要快速冷卻，躲過(guò)C曲線鼻端； 3.）在Ms點(diǎn)以下冷卻速度越慢越好。 除了上述要求外，還要求淬火介質(zhì)價(jià)廉、性能穩(wěn)定、不老化、無(wú)公害

29、、對(duì)人的健康無(wú)影響等。6淬火應(yīng)力工件在淬火過(guò)程中會(huì)發(fā)生形狀和尺寸的變化，有時(shí)甚至要產(chǎn)生淬火裂紋。原因是淬火過(guò)程中在工件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。淬火應(yīng)力：淬火過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力分類(lèi)：熱應(yīng)力和組織應(yīng)力淬火應(yīng)力超過(guò)材料的 屈服極限 工件會(huì)變形；淬火應(yīng)力超過(guò)工件的強(qiáng)度極限，工件會(huì)開(kāi)裂熱應(yīng)力：工件加熱或冷卻時(shí)由于內(nèi)外溫差導(dǎo)致熱脹冷縮不一致而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力叫。熱應(yīng)力是由于快速冷卻時(shí)工件截面溫差造成的。因此，冷卻速度越大，截面溫差越大，則熱應(yīng)力越大。組織應(yīng)力：工件在冷卻過(guò)程中，由于內(nèi)外溫差造成組織轉(zhuǎn)變不同時(shí)，引起內(nèi)外比容的不同變化而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力叫。各組織的比容是不同的：從A、P、B到M比容逐漸,A最小，M最大。熱應(yīng)力和

30、組織應(yīng)力在淬火過(guò)程中的變化規(guī)律？7淬火加熱缺陷及其防止過(guò)熱：淬火加熱溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象(缺陷) 。過(guò)熱的補(bǔ)救措施：輕微的過(guò)熱延長(zhǎng)回火時(shí)間，嚴(yán)重的過(guò)熱進(jìn)行一次細(xì)化晶粒退火，然后再重新淬火過(guò)燒：淬火加熱溫度太高，使奧氏體晶界出現(xiàn)局部熔化或者發(fā)生氧化的現(xiàn)象(缺陷) 氧化：鋼件在淬火加熱時(shí)與爐氣中的O2、H2O及CO2等氧化性氣體發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。脫碳：加熱過(guò)程中鋼中的碳與氣氛中的O2、H2O、CO2及H2等發(fā)生反應(yīng)，形成含碳?xì)怏w逸出鋼外，使剛件表面含碳量降低的現(xiàn)象。4、 其他類(lèi)型熱處理1 鋼的形變熱處理定義：將塑性變形和熱處理有機(jī)結(jié)合在一起的一種工藝分類(lèi)：根據(jù)形變溫度以及

31、形變所處的組織狀態(tài)分為高溫形變熱處理和低溫形變熱處理。高溫形變熱處理：將鋼加熱至Ac3以上，在穩(wěn)定的A溫度范圍內(nèi)進(jìn)行變形， 然后立即淬火，使之發(fā)生M轉(zhuǎn)變并回火至需要的性能的復(fù)合加工工藝。低溫形變熱處理：將鋼加熱至A狀態(tài)，迅速冷卻Ar1點(diǎn)以下、Ms點(diǎn)以上過(guò)冷A亞穩(wěn)溫度范圍進(jìn)行大量塑性變形，然后立即淬火，并回火至所需要的性能的復(fù)合加工工藝。2 鋼的表面熱處理 鋼的表面淬火:將工件快速加熱至淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。感應(yīng)加熱表面淬火：淬火利用電磁感應(yīng)原理，在工件表面產(chǎn)生密度很高的感應(yīng)電流，并使之迅速加熱至A狀態(tài)，隨后快速冷卻獲得M組織的淬火方法。使表層獲得M,心部保

32、持不變。使零件表面具有高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，承受更高的應(yīng)力；心部具有一定的強(qiáng)度和足夠的塑性和韌性。感應(yīng)加表面淬火及原理。集膚效應(yīng)：渦流在被加熱工件中的分布由表面至心部呈指數(shù)規(guī)律衰減，因此渦流主要分布于工件表面，工件內(nèi)部幾乎沒(méi)有電流通過(guò). 。渦流？鋼的化學(xué)熱處理:將鋼件置于含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中 , 通過(guò)加熱、保溫,使介質(zhì)中元素原子擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層,改變其表層的化學(xué)成分和組織，并獲得與心部不同性能的熱處理工藝。鋼的化學(xué)熱處理基本過(guò)程: 1）分解_化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子;2）吸收:具有高能狀態(tài)的活性原子沖入鐵晶格表面原子引力場(chǎng)范圍之內(nèi)，被表面晶格捕獲并溶解; 3）.擴(kuò)

33、散:活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散（由高濃度向低濃度擴(kuò)散）滲碳：向鋼的表層滲入碳原子的過(guò)程,獲得具有表硬里韌性能的零件參考習(xí)題：1 何為鋼的退火，退火的種類(lèi)和目的？2何為鋼的正火，正火的種類(lèi)和目的？3 淬火的目的是什么?淬火的方法有幾種？比較幾種淬火方法的優(yōu)缺點(diǎn)？4 鋼的淬透性、淬硬性？影響鋼的淬透性、淬硬性和淬透層深度的因素是什么？5 為了減少淬火冷卻過(guò)程中的變形和開(kāi)裂，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？6共析鋼加熱到相變點(diǎn)以上，用圖1的冷卻曲線冷卻，各應(yīng)得到什么組織？各屬于何種熱處理方法？a M + A； 單液淬火 b M + A； 分級(jí)淬火 c T + M + A油冷淬火 d 下B ； 等溫淬火 e S

34、； 正火 f P ； 完全退火 g P ； 等溫退火 7 T12鋼加熱到Ac1以上，用圖2 的各種方法冷卻，分析其所得到的組織。答： a M + A+ Fe3C b 下B + M +A+ Fe3C c 下B + Fe3C 8淬硬性和淬透性有什么不同？決定淬硬性和淬透性的因素是什么？答： 淬硬性 鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%淬硬性 淬透性 淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK（臨界冷卻速度）。9 淬火內(nèi)應(yīng)力是怎樣產(chǎn)生的？它與哪些因素有關(guān)？答：      淬火內(nèi)應(yīng)力分為熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，與工件尺寸、形狀、冷速，以及材料的成分（淬透性）等因素有關(guān)。

35、熱應(yīng)力 由工件表里冷速不同引起。 組織應(yīng)力 由工件表里相變時(shí)間先后不同引起。試述亞共析鋼和過(guò)共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。為什麼過(guò)共析鋼淬火加 11熱處理時(shí)，珠光體類(lèi)型組織有哪幾種？組織形態(tài)和性能有何特點(diǎn)？ 12畫(huà)出共析鋼等溫分解曲線（即C曲線），并在圖中畫(huà)出得到下列組織的冷卻曲線：B下 +T ， P，T ， M +A殘 ， B下+M+ A殘 13 熱處理時(shí)，貝氏體類(lèi)型組織有哪幾種？組織形態(tài)和性能有何特點(diǎn)？14 比較低溫回火，中溫回火，高溫回火的組織、性能特點(diǎn)和應(yīng)用范圍；第11章 、十二章和十三章總結(jié)一 合金鋼1 鋼的分類(lèi)：按成分，用途和品質(zhì)如何分？2 鋼的編號(hào)？不同種類(lèi)的鋼的編號(hào)方法？3 合

36、金元素在鋼中的存在形式1）溶入基體（F;A;M）中,以固溶體的溶質(zhì)形式存在于合金中2）形成強(qiáng)化相，以第二相的形式存在于合金中合金滲碳體特殊碳化物金屬間化合物3）形成非金屬夾雜物，存在于合金中4）游離狀態(tài)存在于合金中既不溶于基體中，也不形成化物4 合金元素與鐵和碳的相互作用與Fe的相互作用有擴(kuò)大F區(qū)，有擴(kuò)大A區(qū)，有縮小F區(qū),縮小A區(qū)A形成元素:擴(kuò)大A區(qū)的元素：Mn、Ni、Co、 C、N、Cu 、ZnF形成元素:擴(kuò)大F區(qū)的元素：Si; Cr; W; Mo; V; Ti; Al B; Nb; Zr與C的相互作用：非碳化物形成元素，碳化物形成元素5 合金元素對(duì)相變的影響1）對(duì)Fe-C相圖的影響:擴(kuò)大A

37、區(qū)，使共析溫度降低，室溫形成單向奧氏體鋼；縮小A區(qū)，使共析溫度升高，室溫形成鐵素體鋼；對(duì)共析點(diǎn)的影響，是，使共析點(diǎn)左移。2）對(duì)鋼加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變影響：更高溫度更長(zhǎng)時(shí)間3）對(duì)鋼冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變影響：使得鋼冷卻時(shí)形成P,B,M的過(guò)程減慢，提高了過(guò)冷A的穩(wěn)定性4）對(duì)淬火鋼回火的轉(zhuǎn)變影響：推遲或者減慢回火轉(zhuǎn)變過(guò)程。6 合金元素對(duì)鋼性能的影響合金化提高強(qiáng)度的方法：固溶強(qiáng)化，晶界強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化，位錯(cuò)強(qiáng)化，這些強(qiáng)化方式可以提高強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，除了細(xì)晶強(qiáng)化外，其余均使鋼的塑性、韌性下降，尤其使鋼的冷脆傾向增加，脆性轉(zhuǎn)折溫度提高7 構(gòu)件用鋼的機(jī)械性能特點(diǎn)屈服現(xiàn)象，（屈服現(xiàn)象：是開(kāi)始產(chǎn)生宏觀塑性變形的一種標(biāo)志

38、。載荷不增加(保持恒定或在某一個(gè)數(shù)值波動(dòng))，試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)（變形繼續(xù)進(jìn)行）。屈服點(diǎn)：拉伸時(shí)，試樣在外力不增加(保持恒定)仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的應(yīng)力。（s）應(yīng)變時(shí)效（構(gòu)件用鋼經(jīng)冷變形后在室溫放置較長(zhǎng)時(shí)間或稍經(jīng)加熱后，其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性降低的現(xiàn)象。）淬火時(shí)效（低碳鋼加熱到接近于Ac1溫度淬火，于室溫放置或稍經(jīng)加熱后其強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性降低的現(xiàn)象。）冷脆傾向性（冷脆：溫度降低時(shí)，微孔聚集型的塑性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈缘慕饫頂嗔训默F(xiàn)象。）8 常用機(jī)器零件用鋼的分類(lèi)，特點(diǎn)，性能，熱處理方法低合金結(jié)構(gòu)鋼含低碳: 0.20 Me!下面同樣高強(qiáng)、高韌、好的焊接和冷成形性.熱軋、空冷狀態(tài)下使用使用狀態(tài)（最終）組織：T(S) +F常用鋼: 16Mn、15MnTi、15MnNb滲碳鋼含低碳：0.100.25%C,滲C后表面 0.85 1.05%C表面:高硬、高耐磨、高強(qiáng)心部:較高強(qiáng)度、適當(dāng)塑，韌性。最終熱處理：滲C+淬火+低回。表：M回+K+少A 心：M回 T+少M(fèi)回+少F20、20Cr、20Mn、20CrMn、20CrMnTi 18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)鋼含碳：0.250.5%C綜合力學(xué)性能好最終熱處理：淬+高回 預(yù)先熱處理：正火、退火S回45、40Cr、38CrMoAlA彈簧鋼含碳： 0.5-0.70C高e、sb、-1足夠塑和韌最終熱處理：淬火+中回T回65Mn、60Si2Mn、 50CrVA