材料熱處理原理熱處理工藝8形變熱處理課件

1、3.5 形變熱處理單純的熱處理強(qiáng)化必須依靠相變，但是，相變時間長，成本高。鋼材熱鍛軋后還有較高的溫度，而普通熱處理還要再次加熱，如果實現(xiàn)成型加工與熱處理相結(jié)合，那么可省去熱處理的加熱，顯著節(jié)約能源。并且經(jīng)過形變的組織，相變轉(zhuǎn)變快，晶粒得到細(xì)化，強(qiáng)度和韌性都獲得提高。因此，形變熱處理是目前鋼材生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展方向。例如，控軋控冷技術(shù)(TMCP)是目前鋼材生產(chǎn)的主流生產(chǎn)方式。第1頁，共57頁。形變熱處理是將壓力加工與熱處理操作相結(jié)合，對金屬材料施行形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化的一種綜合強(qiáng)化工藝。采用形變熱處理不僅可獲得由單一的強(qiáng)化方法難以達(dá)到良好的強(qiáng)韌化效果，而且還可大大簡化工藝流程，使生產(chǎn)連續(xù)化，從而帶

2、來較大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，多年來已在冶金和機(jī)械制造等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，并也由此而推動了形變熱處理理論研究的深入和發(fā)展。 第2頁，共57頁。3.5.1 形變熱處理的分類形變熱處理種類繁多，名稱也不統(tǒng)一，但通常可按形變與相變過程的相互順序，將其分成三種基本類型：相變前形變相變中形變相變后形變按形變溫度分為：高溫和低溫按相變類型分為：珠光體、貝氏體、馬氏體及時效等。第3頁，共57頁。(一)相變前形變的形變熱處理1.高溫形變熱處理分為高溫形變淬火、高溫形變正火和高溫形變等溫淬火。（1）高溫形變淬火是將鋼加熱至奧氏體穩(wěn)定區(qū)（AC3以上）進(jìn)行形變，隨后采取淬火以獲得馬氏體組織。鍛后余熱淬火、熱軋淬火等皆屬

3、此類。第4頁，共57頁。高溫形變淬火后再于適當(dāng)溫度回火，可以獲得很高的強(qiáng)韌性，一般在強(qiáng)度提高l0%30%的情況下，塑性可提高40%50%，沖擊韌性則成倍增長，并具有高的抗脆斷能力。這種工藝不論對結(jié)構(gòu)鋼或工具鋼、碳鋼或合金鋼均可適用。思考：鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工表面或化學(xué)熱處理精磨，這個工藝還有用嗎？第5頁，共57頁。（2）高溫形變正火（TMCP）高溫形變正火也是將鋼加熱至奧氏體穩(wěn)定區(qū)（AC3以上）進(jìn)行形變，但隨后采取空冷或控制冷卻，以獲得鐵素體+珠光體或貝氏體組織。這種工藝也稱為“控制軋制”。第6頁，共57頁。從形式上看它很像一般軋制工藝，但實際上卻與之有區(qū)別，主要表現(xiàn)在：終軋溫度較低，通常

4、都在Ar3附近，有時甚至在+兩相區(qū)(即800-650)，而一般軋制的終軋溫度都高于900;要求在較低溫度范圍應(yīng)有足夠大的形變量，例如對低合金高強(qiáng)度鋼規(guī)定在900-950以下要有大于50%的總形變量。要求在一定溫度范圍內(nèi)控制冷速，以細(xì)化鐵素體組織和第二相質(zhì)點。采用這種工藝的主要優(yōu)點在于可顯著改善鋼的強(qiáng)韌性，特別是可大大降低鋼的韌脆轉(zhuǎn)化溫度，這對含有微量鈮、釩等元素的鋼種來說，尤為有效。表3-10表示按一般軋制與控制軋制工藝生產(chǎn)的鋼材性能的對比。第7頁，共57頁。表3-10 兩種軋制工藝生產(chǎn)的鋼材性能的對比鋼的成分一般軋制控制軋制0.2/MPa韌脆轉(zhuǎn)化溫度FATT/0.2/MPa韌脆轉(zhuǎn)化溫度FAT

5、T/0.14C+1.3Mn0.14C+1.3Mn+0.034Nb0.14C+1.3Mn+0.08V0.14C+1.3Mn+0.04Nb+0.06V313.6392421.4-+10+50+40-372.4441450.8539-10-50-25-76第8頁，共57頁。（3）高溫形變等溫淬火高溫形變等溫淬火是采用與前兩者相同的加熱和形變條件，但隨后在貝氏體區(qū)等溫，以獲得貝氏體組織。第9頁，共57頁。圖3-4 55XCTP(0.54C-1.1Cr-lMn-0.55Si-0.05Ti-0.003B)鋼經(jīng)不同方法處理后各種機(jī)械性能的比較1.普通淬火回火(800淬火，380回火)2.等溫淬火(380等溫

6、)3.高溫形變等溫淬火(950 奧氏體化，800形變25%，285等溫轉(zhuǎn)變)可以看出，在抗拉強(qiáng)度水平相同時，除了形變等溫淬火后的屈服強(qiáng)度略低外，其余所有性能均優(yōu)越得多。第10頁，共57頁。2.低溫形變熱處理分為低溫形變淬火和低溫形變等溫淬火等。（1）低溫形變淬火是在奧氏體化后速冷至亞穩(wěn)奧氏體區(qū)中具有最大轉(zhuǎn)變孕育期的溫度(500-600)進(jìn)行形變，然后淬火，以獲得馬氏體組織。它可在保證一定塑性的條件下，大幅度地提高強(qiáng)度。例如，可使高強(qiáng)度鋼的抗拉強(qiáng)度由1800MPa提高到2500-2800MPa，適用于要求強(qiáng)度很高的零件，如固體火箭殼體、飛機(jī)起落架、汽車板簧、炮彈殼、模具、沖頭等。第11頁，共57

7、頁。（2）低溫形變等溫淬火是采用與低溫形變淬火相同的加熱和形變條件，但隨后在貝氏體區(qū)進(jìn)行等溫淬火，以獲得貝氏體組織。采用這種工藝可得到比低溫形變淬火略低的強(qiáng)度，但其塑性卻較高，適用于熱作模具及高強(qiáng)度鋼制造的小型零件。第12頁，共57頁。(二)相變中進(jìn)行形變的形變熱處理1.等溫形變處理它是將鋼加熱至Ac3以上溫度奧氏體化，然后速冷至AC1以下亞穩(wěn)奧氏體區(qū)，在某一溫度下同時進(jìn)行形變和相變(等溫轉(zhuǎn)變)的工藝。根據(jù)形變和相變溫度的不同，可將其分為獲得珠光體的等溫形變處理和獲得貝氏體的等溫形變淬火。第13頁，共57頁。獲得珠光體組織的等溫形變處理，在提高強(qiáng)度方面效果不顯著，但卻可大大提高沖擊韌性和降低韌

8、脆化溫度。如En18鋼(0.48C-0.98Cr-0.l8Ni-0.86Mn)經(jīng)960奧氏體化后速冷至600，進(jìn)行形變量為70%的等溫形變處理后，與普通熱軋空冷工藝相比，其0.2、和值等均有相當(dāng)提高，特別是夏氏沖擊功由6.8J增到217J，提高達(dá)30倍之多。第14頁，共57頁。對于獲得貝氏體組織的等溫形變淬火，在提高強(qiáng)度方面的效果要比珠光體顯著得多，而塑性指標(biāo)卻與之相近。這種工藝主要適用于通常進(jìn)行等溫淬火的小零件，例如軸、小齒輪、彈簧、鏈節(jié)等。第15頁，共57頁。2.馬氏體相變中進(jìn)行形變的形變熱處理這是利用鋼中奧氏體在Md-Ms溫度之間接受形變時可被誘發(fā)形成馬氏體的原理使之獲得強(qiáng)化的工藝。目前

9、生產(chǎn)中主要在兩方面得到應(yīng)用:第16頁，共57頁。(1)對奧氏不銹鋼在室溫(或低溫)下進(jìn)行形變，使奧氏體加工硬化，并且誘發(fā)生成部分馬氏體，再加上形變時對誘發(fā)馬氏體的加工硬化作用，將使鋼獲得顯著的強(qiáng)化效果。圖3-8 18-8奧氏體不銹鋼在不同形變溫度下形變量對機(jī)械性能的影響可見，形變量愈大，強(qiáng)度愈高，而塑性愈低；并且形變溫度愈低，上述現(xiàn)象愈強(qiáng)烈。第17頁，共57頁。(2)誘發(fā)馬氏體的室溫形變，即利用相變誘發(fā)塑性(TRIP)現(xiàn)象使鋼件在使用中不斷發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，從而兼有高強(qiáng)度與超塑性。具有上述特性的鋼被稱為變塑鋼，即所謂TRIP鋼。這種鋼在成分設(shè)計上保證了在經(jīng)過特定的加工處理后使其Ms點低于室溫，而

10、Md點高于室溫，這樣，鋼在室溫使用時便能具備上述優(yōu)異性能。變塑鋼的加工處理方法示于圖3-9。第18頁，共57頁。即先經(jīng)1120固熔處理后冷至室溫，得到完全的奧氏體組織(Ms點低于室溫)。隨后在450 (高于Md點)進(jìn)行大量形變（奧氏體機(jī)械穩(wěn)定化）(溫加工：在低于基體組織的再結(jié)晶溫度下進(jìn)行的形變加工稱為溫加工)，并在-l96冷處理。但由于Ms點較低，此時所形成的馬氏體量較少，為了增加馬氏體含量，又在室溫下進(jìn)行形變。這樣，不僅可誘發(fā)形成一部分馬氏體，而且也使奧氏體進(jìn)一步加工硬化，從而達(dá)到調(diào)整強(qiáng)度和塑性的目的。經(jīng)此處理其b達(dá)1382-2068MPa，達(dá)25%-80%。對變塑鋼有時在室溫形變后還進(jìn)行4

11、00的最終回火。經(jīng)上述處理后，鋼的組織大部分是奧氏體，少部分是馬氏體。第19頁，共57頁。(三)相變后形變的形變熱處理這是一類對奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物進(jìn)行形變強(qiáng)化的工藝。這種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物可以是珠光體、貝氏體、馬氏體或回火馬氏體等，形變溫度由室溫到Ac1以下皆可，形變后大都需要再次進(jìn)行回火，以消除應(yīng)力。目前工業(yè)上常見的主要有珠光體冷形變和溫加工(形變)、回火馬氏體的形變時效等。第20頁，共57頁。1.珠光體的冷形變鋼絲鉛淬冷拔即屬此類，它是指鋼絲坯料經(jīng)奧氏體化后通過鉛浴進(jìn)行等溫分解，獲得細(xì)密而均勻的珠光體組織，隨后進(jìn)行冷拔【這種工藝也稱為派登(Patent)處理】。鉛浴溫度愈低(珠光體片層間距愈小)和拉拔變

12、形量愈大，則鋼絲強(qiáng)度愈高。這是由于細(xì)密的片狀珠光體經(jīng)大形變量的拉拔后，使其中滲碳體片變得更細(xì)小，且使鐵素體基體中的位錯密度提高。第21頁，共57頁。2.珠光體的溫加工軸承鋼珠光體的溫加工即屬此類，它是一種被用來進(jìn)行碳化物快速球化的工藝，亦即將等溫退火鋼加熱至700-750進(jìn)行形變，然后慢速冷至600左右出爐。采用這種工藝比普通球化退火要快15-20倍，而且球化效果較好。第22頁，共57頁。3.回火馬氏體的形變時效一般說來，形變后在使鋼強(qiáng)度提高的同時，總是使塑性、韌性降低。但當(dāng)形變量很小時，塑性降低較少，因此只能采用小量形變。形變之所以能產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化效果，除了由于形變使回火馬氏體基體中位錯密度

13、增高外，還由于碳原子對位錯的釘扎作用(即發(fā)生時效過程)。這時碳原子可由過飽和固熔體和固熔的碳化物來提供。如在形變后再進(jìn)行最終的低溫回火，則將更有利于碳化物的固熔發(fā)生，以致使形變時引入的位錯得到更高程度的釘扎，從而造成回火后屈服強(qiáng)度的進(jìn)一步增高。第23頁，共57頁。最后還應(yīng)說明，采用形變熱處理工藝雖然可取得顯著的強(qiáng)化效果和較好的經(jīng)濟(jì)效益，但是欲將這種工藝應(yīng)用于實際生產(chǎn)中時，就必須考慮是否具備應(yīng)有的生產(chǎn)條件(如適當(dāng)?shù)男巫冊O(shè)備、工藝裝備和設(shè)備布局等)以及經(jīng)處理后還能否進(jìn)行切削加工(因毛坯的強(qiáng)度、硬度很高，難于加工)等實際問題。目前生產(chǎn)中往往由于上述方面的原因，使這一工藝的推廣應(yīng)用受到一定限制。第24

14、頁，共57頁。3.5.2 熱機(jī)械控制處理（TMCP）熱機(jī)械控制處理（TMCP）工藝，也稱控軋控冷工藝，在日本被譯為加工熱處理，是將“控軋”（CR，軋制溫度比普通軋制低）技術(shù)與隨后的“加速冷卻”（ACC，快于空冷）結(jié)合起來, 在盡量減少合金元素添加的情況下, 依靠細(xì)化晶粒能得到正火或淬火+回火等熱處理不可能得到的強(qiáng)度和低溫韌性, 實現(xiàn)了非調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的開發(fā)。第25頁，共57頁。鋼的軋制工藝可分為：奧氏體再結(jié)晶區(qū)軋制(一般熱軋）；奧氏體非再結(jié)晶區(qū)軋制（奧氏體的加工硬化對晶粒的微細(xì)化最為有效）；兩相區(qū)軋制?？剀埖哪康氖羌?xì)化晶粒，即通過降低加熱溫度使軋前奧氏體晶粒減小；經(jīng)奧氏體區(qū)的加工, 利用反復(fù)再結(jié)晶

15、細(xì)化奧氏體晶粒；更主要是通過增大奧氏體未再結(jié)晶區(qū)（加工硬化區(qū)）的累積壓下量, 以增加奧氏體每單位體積內(nèi)的晶界面積和變形帶面積來提高形核率。第26頁，共57頁。20世紀(jì)70年代，人們經(jīng)反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，僅僅靠傳統(tǒng)的控軋使相變組織微細(xì)化還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠, 還需要通過冷卻來控制相變本身?？刂评鋮s是從Ar3以上的溫度開始水冷, 在相變終了溫度附近(550500)結(jié)束, 然后進(jìn)行空冷。 控制冷卻將過去普通空冷工藝生成的珠光體變成微細(xì)分散的貝氏體, 這樣控軋后進(jìn)行控冷的組織是細(xì)晶鐵素體+微細(xì)彌散型貝氏體的混合組織, 鐵素體晶粒的細(xì)化與貝氏體比率的增加可在提高強(qiáng)度的同時改善延伸性。 第27頁，共57頁?？乩淠塬@得細(xì)化

16、效果的具體原因在于控軋后引入加速冷卻控制, 可降低奧氏體的相變溫度, 過冷度增大, 增大了相變驅(qū)動力, 使從更多的形核點生成(進(jìn)一步提高有效形核率), 同時抑制晶粒的長大。由于冷卻速度增加, 阻止或延遲了碳、氮化物在冷卻過程中的過早析出, 因而易于生成更加彌散的析出物；進(jìn)一步提高微合金化鋼冷卻速度, 可形成貝氏體或針狀鐵素體, 進(jìn)一步改善鋼的強(qiáng)韌性。 第28頁，共57頁。GB700碳素結(jié)構(gòu)鋼GB1591低合金高強(qiáng)鋼GB16270高強(qiáng)鋼GB15712非調(diào)質(zhì)機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼GB3077合金結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分無合金元素微量合金元素合金元素種類增多中碳+微量合金元素較多及多種合金元素屈服強(qiáng)度MPa2003003

17、004004007004005002001200抗拉強(qiáng)度MPa3006004007005009006008004001500延伸率%15301525152010201020生產(chǎn)方法普通熱軋控軋熱軋、控軋、熱軋、控軋控軋控冷熱軋、鍛造交貨狀態(tài)熱軋控軋熱軋、控軋、熱處理控軋、熱處理控軋控冷熱軋、鍛造、熱處理第29頁，共57頁。普通鋼強(qiáng)度低，使用量大，導(dǎo)致環(huán)境問題：據(jù)統(tǒng)計, 目前鋼鐵業(yè)對環(huán)境污染高達(dá)總量的14 %。合金鋼強(qiáng)度雖高，但價格也高，使用中不易焊接和加工。回收也不方便。因此，為保護(hù)環(huán)境, 節(jié)約能源和原材料(包括鐵礦石) 起見, 除積極采取“綠色鋼鐵生產(chǎn)”, 推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)外, 發(fā)展超高強(qiáng)度鋼、

18、減輕器械重量,降低鋼產(chǎn)量當(dāng)是重要和緊迫的措施。如將珠光體+鐵素體鋼的抗拉強(qiáng)度從400MPa 提高至接近2000MPa 或超過2000MPa , 將鋼產(chǎn)量降低至1 億t 左右(或以下) 的話, 對節(jié)能、節(jié)材和環(huán)保將大有裨益。目前開發(fā)重點：超級鋼和超高強(qiáng)度鋼。第30頁，共57頁。3.5.3 形變熱處理與超級鋼的生產(chǎn)（一）超級鋼的開發(fā)背景90年代，隨著以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鋼鐵被認(rèn)為是“夕陽產(chǎn)業(yè)”“鈦時代”、“不銹鋼時代”【關(guān)鍵詞】： 夕陽工業(yè) 中國鋼鐵工業(yè) 發(fā)展方向 【分類號】：F426.31【正文快照】： 1前言 當(dāng)你打開報章雜志,當(dāng)你出席各種會議,當(dāng)你看電視,聽股評、看鋼鐵股價時,就

19、會發(fā)現(xiàn)許多文章、許多發(fā)言者、許多股評家都在說:“鋼鐵工業(yè)是夕陽工業(yè)”。這種信息不斷地涌入你的視野,灌入你的耳中,輸入你的腦海。1993年美國提出PNGV(Partnership for a new Generation of Vehicles)新一代汽車伙伴計劃,由政府出資3億美元,三大汽車公司出資10億美元,通過大量采用鋁合金和鎂合金等來減輕汽車的重量以達(dá)到節(jié)約油耗的目的 。第31頁，共57頁。這對一直作為汽車首選材料的鋼鐵企業(yè)提出了挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對PNGV計劃, 1994年包括我國寶鋼在內(nèi)的全球35家主要鋼鐵企業(yè)發(fā)起了ULSAB (Ultra Light Steel Auto Body) -

20、 超輕型鋼制車體的研究計劃, 緊接著又發(fā)起了ULSAB - AVC (Ultra Light Steel Auto Body - Advanced Vehicle Concept) -超輕材料車身- 先進(jìn)汽車概念計劃,目標(biāo)是通過在車身結(jié)構(gòu)上大量采用高強(qiáng)和超高強(qiáng)鋼板,將車重降低19%32%。第32頁，共57頁。近年來鋼鐵工業(yè)自身技術(shù)上取得了巨大進(jìn)步，純凈化冶煉、連鑄技術(shù)、高速連續(xù)軋制、TMCP 等一批關(guān)鍵技術(shù)取得了巨大進(jìn)展。相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的發(fā)展，為鋼鐵材料的發(fā)展提供了設(shè)備、自動化、計算機(jī)、傳動等各種不同領(lǐng)域的支撐手段。鋼鐵材料面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇。在這種背景下，“新一代鋼鐵材料”的概念應(yīng)運而

21、生。所謂“新一代”意味著全面的更新?lián)Q代，不是少數(shù)幾種牌號、幾個鋼種，而是整個鋼鐵材料在性能上取得一次飛躍，在水平上攀登一個新的顛峰。第33頁，共57頁。（二）超級鋼的概念新一代鋼鐵材料-超級鋼的主要特征是:在充分考慮經(jīng)濟(jì)性的條件下，鋼材具有高潔凈度、超細(xì)晶粒、高均勻度的特征，強(qiáng)度比常用鋼材提高一倍，鋼材使用壽命增加一倍。高潔凈度是指S、P、O、N、H元素的總含量小于0. 008%，這樣不但可提高鋼材原有的性能，有時還可賦予鋼材新的性能。超細(xì)組織是指晶粒尺寸在0. 110 m之間。高均勻度指的是成分、組織和性能很均勻，波動范圍很小。在鋼的化學(xué)成分- 工藝- 組織- 性能的關(guān)系中，強(qiáng)調(diào)了組織的主導(dǎo)

22、地位，即其超細(xì)的微觀組織表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能。第34頁，共57頁。新型大變形量TMCP工藝欲突破5m的界限獲得以1m為目標(biāo)的超細(xì)鋼, 須挖掘TMCP的極限潛力。為此, 新日鐵鋼鐵研究所的荻原行人等指出需要下述2點:有效提高相變與再結(jié)晶的驅(qū)動力, 使形核密度飛躍性地增加;徹底抑制成核后晶粒的長大。實現(xiàn)方法：加大變形量；降低加工溫度。（三）超級鋼的生產(chǎn)工藝第35頁，共57頁。Tnr未再結(jié)晶溫度Ad3DIFT相變的上限溫度第36頁，共57頁。比較項目TMCP新型TMCP（DIF）軋制溫度相變溫度高。軋后所得為奧氏體, 相變?yōu)樵谛巫冎蟮撵o態(tài)相變。低。再結(jié)晶上：動態(tài)相變所得鐵素體+再結(jié)晶鐵素體。再結(jié)晶

23、下：等軸超細(xì)鐵素體, 相變?yōu)榧庸ず蟮撵o態(tài)相變, 也可能有加工過程中的動態(tài)相變。軋制溫度/相變溫度軋制溫度相變溫度軋制溫度2000MPa 的超高強(qiáng)度鋼雖然已經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展歷史,如馬氏體時效鋼 、馬氏體二次時效硬化鋼 ,但由于需要含較高的合金元素Co或(和)Ni等,成本較高; 高強(qiáng)度貝氏體鋼由于含碳量較高(0.8%), 都不能被廣泛應(yīng)用。珠光體(非形變態(tài))和貝氏體組織較難使鋼的抗拉強(qiáng)度高達(dá)2000MPa , 只有馬氏體組織可以勝任。為兼具一定韌性, 應(yīng)使鋼的組織呈位錯條狀馬氏體組織。第38頁，共57頁。為在保持高強(qiáng)度下提高韌性，Speer 等提出鋼的Q-P 熱處理新工藝一般淬火態(tài)鋼的強(qiáng)度高而塑性低

24、,要提高鋼的塑性和韌性就必須依靠回火。如4340鋼, 除偶見記錄在200回火后抗拉強(qiáng)度達(dá)2000MPa以上、伸長率仍達(dá)10%以上外, 一般在200以上回火, 以保證伸長率在10%以上, 則抗拉強(qiáng)度降至2000MPa以下。第39頁，共57頁。2003年，研究者們在無碳化物貝氏體鋼的研究基礎(chǔ)上，提出馬氏體鋼的“淬火+碳配分”的熱處理工藝(Quenching and Partitioning, 簡稱Q&P工藝), 即將鋼在奧氏體化溫度(TA) 淬火到Ms-Mf 之間的某一溫度(Quenching Temperature TQ ) , 再在此溫度或高于此溫度(Partitioning Temperat

25、ure) TP) 保溫, 使碳從馬氏體向未轉(zhuǎn)變的奧氏體中擴(kuò)散并使之穩(wěn)定化, 最后淬火到室溫, 得到由馬氏體和殘余奧氏體組成的, 具有高強(qiáng)度和較好塑韌性的組織。在該熱處理工藝中, 當(dāng)TP = TQ 時, 為一步法Q&P 工藝; 當(dāng)TP TQ時, 為兩步法Q&P 工藝。該工藝需要通過加入硅或鋁、磷元素來抑制碳化物的析出, 以保證碳的再配分。第40頁，共57頁。第41頁，共57頁。Q-P工藝的應(yīng)用及其功效成分為0.485C-1.195Mn-1.185Si-0.98Ni-0.21Nb-0.2Mo (wt%) 的鋼進(jìn)行如下的Q-P-T 處理: 850奧氏體化300s , 淬火至95 鹽浴分別保溫10、3

26、0、60、300s ，經(jīng)400 保溫10s進(jìn)行碳分配及碳化物沉淀后水淬至室溫。呈現(xiàn)抗拉強(qiáng)度達(dá)2160MPa和延伸率11 %; 第42頁，共57頁。作業(yè)41.比較淬火配分熱處理工藝(QP)與“淬火+低溫回火”熱處理工藝的異同，并論述兩種熱處理工藝設(shè)計思路的差異。思考為何大多數(shù)人都沒能夠發(fā)明QP工藝，而發(fā)明QP工藝的人使用了哪類思維？你能受這兩個工藝差異的啟發(fā)，發(fā)明新的鋼種嗎？第43頁，共57頁。熱處理工藝總結(jié)第44頁，共57頁。一、加熱設(shè)備及加熱方式加熱設(shè)備：電加熱設(shè)備：耐火纖維代替耐火磚燃?xì)饧訜嵩O(shè)備：耐火纖維、燒嘴、蓄熱燃燒、余熱回收利用測溫系統(tǒng)：準(zhǔn)確性加熱方法控制加熱速度大截面零件：階梯加熱

27、防氧化、防脫碳、防吸氣雙頻感應(yīng)加熱第45頁，共57頁。二、熱處理工藝的定義整體熱處理：退火緩慢冷卻，獲得珠光體組織正火空氣中自然冷卻，索氏體類組織淬火快冷，獲得馬氏體或貝氏體組織回火在淬火或正火之后，消除應(yīng)力，獲得穩(wěn)定的組織表面熱處理表面淬火表面加熱和極冷，獲得淬硬層化學(xué)熱處理單元滲滲入一種元素多元共滲同時滲入2種以上的元素第46頁，共57頁。三、熱處理在生產(chǎn)中的應(yīng)用（一）在機(jī)械零件制造中的應(yīng)用折中：下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工輪齒表面高頻感應(yīng)淬火及回火精磨.極端：下料鍛造正火切削加工滲碳、淬火及低溫回火噴丸磨削加工。以加工和最終使用性能為目標(biāo)。預(yù)備熱處理、最終熱處理。以淬火+回火、表面淬火+

28、回火、滲碳、滲氮為主。防變形、性能滿足要求：強(qiáng)度、硬度。第47頁，共57頁。三、熱處理在生產(chǎn)中的應(yīng)用（二）在合金鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用以中間熱處理為主，以保證生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行以退火為主：擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、去氫退火（消除白點）。由于截面尺寸大，因此尺寸效應(yīng)大，加熱及冷卻要求高，傳熱知識很重要。重點是避免開裂。用戶使用時要進(jìn)行成型加工及熱處理，一般不需進(jìn)行最終熱處理第48頁，共57頁。三、熱處理在生產(chǎn)中的應(yīng)用（三）在普通鋼材生產(chǎn)中的應(yīng)用既要中間熱處理，有時也要最終熱處理。重點:形變熱處理TMCP新型TMCP原理：傳統(tǒng)相變+形變誘導(dǎo)相變使用時一般不進(jìn)行成型及熱處理，產(chǎn)品主要為：鋼板、帶、型鋼、管、鋼筋、鋼絲

29、等。第49頁，共57頁。四、個人創(chuàng)業(yè)的市場機(jī)會熱處理作為獨立的技術(shù)存在的唯一行業(yè)機(jī)械零件熱處理。獨立熱處理廠:市場：機(jī)械制造發(fā)達(dá)的工業(yè)區(qū)。環(huán)保：發(fā)達(dá)地區(qū)對環(huán)保要求高。能源：耗能較多，屬被限制行業(yè)。熱處理用設(shè)備：爐子、料框、檢測設(shè)備、輔助設(shè)備等。熱處理用冷卻介質(zhì)：淬火劑熱處理用材料：加熱介質(zhì)、化學(xué)熱處理滲劑技術(shù)公司：熱處理車間設(shè)計、工藝設(shè)計、數(shù)據(jù)庫提供等。第50頁，共57頁。五、創(chuàng)新思維（一）超級鋼的開發(fā)市場競爭需求社會發(fā)展的環(huán)保要求通過減少用量而減少污染物排放量減少合金元素用量利于廢鋼回收對原有強(qiáng)韌機(jī)理分析，得出在少加合金元素的情況下，只有晶粒細(xì)化可同時提高強(qiáng)度和韌性研究目標(biāo)方向出來后，接下來

30、尋找實現(xiàn)晶粒細(xì)化的工藝方法突破原有技術(shù)觀念和局限，低溫、大變形加工新現(xiàn)象、新理論現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)支持整合能力知識面第51頁，共57頁。五、創(chuàng)新思維（二）超高強(qiáng)度鋼的Q&P熱處理工藝馬氏體鋼的傳統(tǒng)熱處理工藝為淬火+回火。淬火形成強(qiáng)度較高的馬氏體, 回火則消除應(yīng)力、自馬氏體內(nèi)析出碳化物以及殘余奧氏體分解。以往的工作: 利用殘余奧氏體來增加淬火鋼中的塑性, 如以奧氏體熱穩(wěn)定化原理來減少鋼件淬火時的畸變, 如工具鋼的無畸變淬火；以奧氏體在回火時穩(wěn)定化的原理，減少高速鋼在回火時的畸變等。雖然一些工作已揭示:淬火過程中, 在馬氏體條間的殘余奧氏體會增碳(碳由馬氏體條向條間奧氏體分配)和含Si鋼中貝氏體相變時碳會向奧氏體擴(kuò)散,