工程材料第六章40學(xué)時(shí)

第六章鋼的熱處理

Heattreatmentofsteel§6-1概述§6-2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變§6-3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變§6-4鋼的退火與正火§6-5鋼的淬火§6-6鋼的回火§6-8鋼的表面淬火§6-9鋼的化學(xué)熱處理結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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材料要保證高強(qiáng)、高塑性，達(dá)到此目的主要有以下兩種方法：合金化熱處理一、熱處理1.定義：金屬在固態(tài)下，通過(guò)一定的加熱，保溫和冷卻改變其組織和性能的一種操作過(guò)程（工藝）。＊細(xì)化晶粒2.目的：預(yù)先熱處理目的消除內(nèi)應(yīng)力調(diào)整硬度，便于切削加工。

最終熱處理目的——改善材料性能，滿足設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)。

§6-1概述結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)只有在加熱、冷卻過(guò)程中，發(fā)生相變的那些金屬材料才能通過(guò)熱處理改善它的性能。3.工藝曲線：結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)保溫臨界點(diǎn)加熱冷卻溫度熱處理工藝曲線示意圖時(shí)間二、熱處理的分類(lèi)

普通熱處理——退火、正火、淬火、回火。

表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火表面熱處理火焰加熱表面淬火

化學(xué)熱處理——滲C、N、B、結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)以共析鋼的奧氏體化為例：

P(F+Fe3C)---->Abcc,復(fù)雜斜方

fcc-----晶格改組

0.02186.690.77-----Fe，C原子的擴(kuò)散過(guò)程⒈轉(zhuǎn)變溫度—根據(jù)Fe-C相圖確定一般來(lái)說(shuō)，加熱得到A是熱處理的先決條件。

§6-2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變一.加熱時(shí)A的形成例：T12鋼制成絲錐結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)⒉奧氏體的形成FFe3CA殘余Fe3CAAAA形核A長(zhǎng)大殘余Fe3C溶解A均勻化結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)亞（過(guò)）共析鋼的奧氏體化：亞（過(guò)）:P→A后，它們的組織中還有多余的先共析鐵素體和先共析二次滲碳體還要溶解。所以?shī)W氏體化的溫度升高，分別為Ac3和Accm以上。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)T2溫度P→A的轉(zhuǎn)變過(guò)程動(dòng)力學(xué)曲線P→A終了線V1V2P→A開(kāi)始線τ2τ1時(shí)間τ2τ1二、影響A形成（轉(zhuǎn)變速度）的因素：1．加熱溫度:T加↑→A化所需時(shí)間↓2．加熱速度:

V加↑→A化所需時(shí)間↓

3．原始組織:越細(xì)→奧氏體形核、長(zhǎng)大快。4．含碳量:

C%↑→形成A的速度快T加↑、V加↑、越細(xì)、C%↑→A形成速度↑T2V2結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)T1A區(qū)P區(qū)三.奧氏體晶粒度1、起始晶粒度2、實(shí)際晶粒度3、本質(zhì)晶粒度

硅鐵、錳鐵—本質(zhì)粗晶粒鋼脫氧

Al—

本質(zhì)細(xì)晶粒鋼（重要件）

本質(zhì)上不容易長(zhǎng)大。

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本章首頁(yè)教程首頁(yè).奧氏體晶粒均勻細(xì)小,熱處理后鋼的力學(xué)性能提高。.粗大的奧氏體晶粒在淬火時(shí)容易引起工件產(chǎn)生較大的變形甚至開(kāi)裂。

鋼的本質(zhì)晶粒度示意圖結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)§6-3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變熱處理主要有兩個(gè)環(huán)節(jié)：加熱、冷卻。＊例：T8鋼？

→

C曲線可解答。

爐冷---HBS170～220

加熱到780℃

空冷---25～35HRC；

油中冷---45～55HRC；

水中急冷---55～65HRC；.

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本章首頁(yè)教程首頁(yè)一.過(guò)冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變：一)

建立共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線——TTT曲線（C曲線）T

---TimeT---TemperatureT

---Transformation

金相法、硬度法…﹡結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)二)共析碳鋼TTT曲線的分析時(shí)間(s)3001021031041010800100500600700溫度(℃)0350-50230穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過(guò)冷奧氏體區(qū)

過(guò)A+產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)BMMsMfpST

PA1B上B下結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)600～550℃:極細(xì)片狀P--屈氏體(T);

片間距為＜0.2μm(＞1000×用電鏡);

35～40HRC。三)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能1.珠光體型(P)轉(zhuǎn)變(A1～550℃):A1～650℃:粗片狀P—珠光體

;

片間距為0.6～0.7μm(500×能分辨清)＜25HRC;650～600℃:細(xì)片狀P--索氏體(S);

片間距為0.2～0.4μm(1000×);

25～36HRC片層狀組織-T轉(zhuǎn)↓，片越細(xì)，強(qiáng)、硬↑，塑、韌性越好.P類(lèi)型組織的性能特點(diǎn):結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)珠光體形貌像

光鏡下形貌電鏡下形貌結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)索氏體形貌像光鏡形貌電鏡形貌

結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)屈氏體形貌像

電鏡形貌光鏡形貌結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)2.貝氏體型(B)轉(zhuǎn)變(550～230℃):550～350℃:

B上350～Ms（230℃）:

B下B下:針狀--較高強(qiáng)、硬，良好塑、韌性；50～60HRC。B上:羽毛狀--強(qiáng)度低，塑、韌性差；40～45HRC。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)過(guò)飽和碳α-Fe條狀Fe3C細(xì)條狀羽毛狀過(guò)飽和碳

α-Fe針葉狀Fe3C細(xì)片狀針葉狀貝氏體型組織示意圖結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)上貝氏體組織金相圖下貝氏體組織金相圖結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)3.馬氏體型(M)轉(zhuǎn)變:

Ms--Mf(230～-50℃):1)定義:馬氏體是一種碳在α–Fe過(guò)飽和固溶體.2)轉(zhuǎn)變特點(diǎn):在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快：瞬間形核與長(zhǎng)大;無(wú)擴(kuò)散轉(zhuǎn)變：Fe、C原子均不擴(kuò)散；

(M與原A的成分相同,造成晶格畸變。)轉(zhuǎn)變不完全性—有A′。（＜0.4%C鋼中基本沒(méi)有A′）結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)3)馬氏體的晶體結(jié)構(gòu):

由于碳的過(guò)飽和,M晶體結(jié)構(gòu)為體心正方晶格。4)馬氏體的組織形態(tài):取決于馬氏體中的碳濃度。

板條狀---低碳馬氏體(＜0.2%C)、位錯(cuò);30～50HRC、δ=9～17%，高的強(qiáng)韌性。

片狀---高碳馬氏體(＞1%C);66HRC左右、δ≈1%，硬而脆。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)5)馬氏體的性能:

主要取決于馬氏體中的碳濃度。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)教程首頁(yè)

低碳、板條狀馬氏體組織金相圖結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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教程首頁(yè)片狀---高碳馬氏體組織金相圖A的：C%(亞↑、過(guò)↓)；合金元素↑(除Co、Al)；Ｔ加↑、τ保↑,C曲線向右移。

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本章首頁(yè)教程首頁(yè)四)影響TTT曲線形狀與位置的因素穩(wěn)定的奧氏體區(qū)時(shí)間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf三)在連續(xù)冷卻過(guò)程中TTT曲線的應(yīng)用V1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:爐冷;PV2=20℃/s: