《熱處理原理、工藝及設(shè)備實(shí)驗(yàn)課》課件：熱處理組織與缺陷形態(tài)觀察

1、金屬熱處理原理、工藝及設(shè)備熱處理組織與缺陷形態(tài)觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解熱處理過程中，過熱、了解熱處理過程中，過熱和過燒和過燒、脫碳、魏氏組織、脫碳、魏氏組織、帶狀組織、網(wǎng)狀碳化物等帶狀組織、網(wǎng)狀碳化物等缺陷組織的缺陷組織的形貌；形貌；2、了解、了解這些缺陷組織產(chǎn)生的原因及危害，以及預(yù)防和這些缺陷組織產(chǎn)生的原因及危害，以及預(yù)防和消除這些缺陷組織的方法和消除這些缺陷組織的方法和措施。措施。1、過熱現(xiàn)象（、過熱現(xiàn)象（W18Cr4V）過熱過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時(shí)間過長，引起奧氏體晶粒粗：加熱溫度過高或在高溫下保溫時(shí)間過長，引起奧氏體晶粒粗化?；?。 粗大粗大的奧氏體晶粒會(huì)導(dǎo)致鋼的強(qiáng)韌性的奧氏體

2、晶粒會(huì)導(dǎo)致鋼的強(qiáng)韌性降低降低，脆性脆性轉(zhuǎn)變溫度升高轉(zhuǎn)變溫度升高，增加，增加淬火淬火時(shí)的變形開裂傾向時(shí)的變形開裂傾向。 過熱組織可經(jīng)退火、正火過熱組織可經(jīng)退火、正火或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化。2、過燒現(xiàn)象（、過燒現(xiàn)象（W18Cr4V）過燒過燒：加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔：加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔化，導(dǎo)致晶界弱化?；?，導(dǎo)致晶界弱化。 鋼過燒后性能嚴(yán)重惡化，淬火時(shí)形成龜裂。過燒組織無法恢復(fù)，只能報(bào)廢。鋼過燒后性能嚴(yán)重惡化，淬火時(shí)形成龜裂。過燒組織無法恢復(fù)

3、，只能報(bào)廢。因此在工作中要避免過燒的發(fā)生。因此在工作中要避免過燒的發(fā)生。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3、粗大馬氏體（T14） 在在低碳馬氏體的表現(xiàn)為板條束群粗大（指同一方向上的板條低碳馬氏體的表現(xiàn)為板條束群粗大（指同一方向上的板條束束）。）。 在在高碳馬氏體的表現(xiàn)為馬氏體針粗大，特別對于高合金鋼，高碳馬氏體的表現(xiàn)為馬氏體針粗大，特別對于高合金鋼，往往還伴隨大量殘余奧氏體往往還伴隨大量殘余奧氏體。 粗大馬氏體降低鋼件的沖擊韌性及塑性，由于殘余奧氏體較粗大馬氏體降低鋼件的沖擊韌性及塑性，由于殘余奧氏體較多，其硬度及耐磨性下降。多，其硬度及耐磨性下降。4、脫碳 鋼鋼在加熱時(shí)，表層的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧

4、化碳及在加熱時(shí)，表層的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)反應(yīng)，降低降低了表層碳濃度稱為了表層碳濃度稱為脫碳。脫碳。 脫碳脫碳鋼淬火后表面硬度鋼淬火后表面硬度、疲勞強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低及耐磨性降低，而且，而且表面表面形成形成殘殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。脫碳工件還易形成淬火裂紋。脫碳工件還易形成淬火裂紋。45調(diào)質(zhì) 4%硝酸酒精腐蝕 200表面脫碳現(xiàn)象 表面組織：鐵素體（白）+珠光體（黑） 心部：回火索氏體防止脫碳的對策主要有以下幾方面：防止脫碳的對策主要有以下幾方面： 1）工件加熱時(shí)，盡可能地降低加熱溫度及在高溫下的停留時(shí)）工件

5、加熱時(shí)，盡可能地降低加熱溫度及在高溫下的停留時(shí)間；合理地選擇加熱速度以縮短加熱的總時(shí)間；間；合理地選擇加熱速度以縮短加熱的總時(shí)間； 2）造成及控制適當(dāng)?shù)募訜釟夥眨钩尸F(xiàn)中性或采用保護(hù)性氣）造成及控制適當(dāng)?shù)募訜釟夥?，使呈現(xiàn)中性或采用保護(hù)性氣體加熱；體加熱； 3）高溫加熱時(shí)，鋼的表面利用覆蓋物及涂料保護(hù)以防止氧化）高溫加熱時(shí)，鋼的表面利用覆蓋物及涂料保護(hù)以防止氧化和脫碳；和脫碳； 4）正確的操作及增大工件的加工余量，以使脫碳層在加工時(shí)）正確的操作及增大工件的加工余量，以使脫碳層在加工時(shí)能完全去掉。能完全去掉。 5、魏氏組織（30鋼） 由于加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長，奧氏體晶粒粗大，在較快的冷由于加

6、熱溫度過高或保溫時(shí)間過長，奧氏體晶粒粗大，在較快的冷卻速度下形成的過熱缺陷組織。其卻速度下形成的過熱缺陷組織。其組織特征為組織特征為在粗大在粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會(huì)形的奧氏體晶粒內(nèi)會(huì)形成許多平行的鐵素體成許多平行的鐵素體(滲碳體滲碳體)針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。珠光體。 45鋼 950正火 針狀鐵素體（白）+珠光體（黑） 4%硝酸酒精腐蝕 500魏氏組織 性能影響：魏氏性能影響：魏氏組織不僅晶粒粗大，而且由于大量鐵素體針片組織不僅晶粒粗大，而且由于大量鐵素體針片形成的脆弱面，使金屬的沖擊韌性與塑性急速下降，同時(shí)使脆性轉(zhuǎn)形成的脆弱

7、面，使金屬的沖擊韌性與塑性急速下降，同時(shí)使脆性轉(zhuǎn)折溫度升高。折溫度升高。 消除的措施要從產(chǎn)生的原因上著手，一是控制熱處理加熱溫消除的措施要從產(chǎn)生的原因上著手，一是控制熱處理加熱溫度，二是控制冷速。度，二是控制冷速。 魏氏組織一般可以通過細(xì)化晶粒的正火、退火以及鍛造等方魏氏組織一般可以通過細(xì)化晶粒的正火、退火以及鍛造等方法加以消除，程度嚴(yán)重的可采用二次正火方法加以消除。法加以消除，程度嚴(yán)重的可采用二次正火方法加以消除。6、帶狀組織（40鋼） 帶狀組織一般出現(xiàn)帶狀組織一般出現(xiàn)在熱軋低碳結(jié)構(gòu)鋼顯微組織中，沿軋制方向平行在熱軋低碳結(jié)構(gòu)鋼顯微組織中，沿軋制方向平行排列、成層狀排列、成層狀分布。分布。 這

8、這是由于鋼材在熱軋后的冷卻過程中發(fā)生相變是由于鋼材在熱軋后的冷卻過程中發(fā)生相變時(shí)，鐵素體時(shí)，鐵素體優(yōu)先在由優(yōu)先在由枝晶偏析和非金屬夾雜延伸而成的條帶中形成，導(dǎo)致鐵素體形成條帶，鐵枝晶偏析和非金屬夾雜延伸而成的條帶中形成，導(dǎo)致鐵素體形成條帶，鐵素體條帶之間為珠光體，兩者相間成層素體條帶之間為珠光體，兩者相間成層分布。分布。 帶狀組織危害帶狀組織危害：使使鋼的組織不均勻，并影響鋼材性能，形成鋼的組織不均勻，并影響鋼材性能，形成各向異性各向異性，沿帶狀組織的方向明顯優(yōu)于其垂直沿帶狀組織的方向明顯優(yōu)于其垂直方向方向。降低降低鋼的塑性、鋼的塑性、沖擊韌性和斷面收縮率，造成冷彎不合、沖壓廢品率高、熱處理時(shí)

9、沖擊韌性和斷面收縮率，造成冷彎不合、沖壓廢品率高、熱處理時(shí)鋼材容易變形等不良后果。鋼材容易變形等不良后果。 帶狀組織一般通過帶狀組織一般通過正火正火或擴(kuò)散退火得以消除和改善?；驍U(kuò)散退火得以消除和改善。 7、網(wǎng)狀碳化物（T12） 過過共析碳素鋼、共析碳素鋼、合金鋼等合金鋼等鋼材在軋后冷卻過程中，在鋼材在軋后冷卻過程中，在AcmAr1溫度范圍溫度范圍內(nèi)，濃度過高的碳以碳化物形式沿奧氏體晶粒邊界析出，包圍著奧氏體晶粒，內(nèi)，濃度過高的碳以碳化物形式沿奧氏體晶粒邊界析出，包圍著奧氏體晶粒，在顯微鏡下呈現(xiàn)網(wǎng)狀，叫網(wǎng)狀碳化物在顯微鏡下呈現(xiàn)網(wǎng)狀，叫網(wǎng)狀碳化物。 網(wǎng)狀網(wǎng)狀碳化物將增大鋼中化學(xué)成分的不均勻性碳化物將增大鋼中化學(xué)成分的不均勻性，在，在熱處理淬火時(shí)容易造成熱處理淬火時(shí)容易造成很很大的大的組織應(yīng)力組織應(yīng)力，導(dǎo)致，導(dǎo)致零件的變形及零件的變形及開裂。而且開裂。而且使鋼材的機(jī)械性能降低使鋼材的機(jī)械性能降低，尤其，尤其是是沖擊性能的沖擊性能的降低。降低。 網(wǎng)狀網(wǎng)狀碳化物出現(xiàn)后，一般采用退火后提高淬火溫度重新碳化物出現(xiàn)后，一般采用退火后提高淬火溫度重新處理。處理。三、實(shí)驗(yàn)方法（1 1）仔細(xì)觀察所列試樣，研究每個(gè)樣品組織）