汽車應(yīng)用材料-課件

熱處理的概念把固態(tài)金屬材料在一定介質(zhì)中的加熱、保溫和冷卻，以改變其組織和性能的一種工藝。圖2-23熱處理與成分、組織、性能間關(guān)系示意圖圖2-24熱處理基本工藝曲線

汽車應(yīng)用材料第二章1.鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變臨界溫度平衡時：A1、A3、Acm加熱時：Ac1、Ac3、Accm

冷卻時：Ar1、Ar3、Arcm汽車應(yīng)用材料第二章奧氏體的形成

——Fe，C原子擴(kuò)散和晶格改變的過程。共析鋼加熱到Ac1

以上時，P→A共析鋼A化過程——形核、長大、Fe3C完全溶解、C的均勻化。亞（過）析鋼的A化——P→A后，先共析

F或Fe3CⅡ

溶解。汽車應(yīng)用材料第二章影響A轉(zhuǎn)變速度的因素加熱溫度和速度↑→轉(zhuǎn)變快C%↑或Fe3C片間距↓→界面多，形核多→轉(zhuǎn)變快合金元素→A化速度↑(P,Mn)或↓(Al,Cr)A晶粒度加熱溫度，保溫時間↑

→晶粒尺寸↑合金碳化物↑，C%↓→晶粒尺寸↓汽車應(yīng)用材料第二章影響晶粒大小的因素加熱溫度、保溫時間、化學(xué)成分

細(xì)晶化控制：

a、采用Al作最終脫氧，加入Ti、V、Nbb、加熱速度、保溫時間控制。汽車應(yīng)用材料第二章2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變1．過冷A的等溫轉(zhuǎn)變2．過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變汽車應(yīng)用材料第二章過冷A的等溫轉(zhuǎn)變過冷A:

T<A1時，A不穩(wěn)定。A等溫轉(zhuǎn)變曲線

(TTT或C曲線)共析鋼的C曲線高溫轉(zhuǎn)變，A1~550℃過冷A→P型組織中溫轉(zhuǎn)變，550℃~MS

過冷A→貝氏體(B)低溫轉(zhuǎn)變，MS~Mf過冷A→馬氏體(M)汽車應(yīng)用材料第二章P型組織——F+層片狀Fe3C珠光體P

索氏體S

屈氏體T層片間距：P>S>T珠光體P，3800×索氏體S8000×屈氏體T8000×汽車應(yīng)用材料第二章中溫轉(zhuǎn)變（550℃~MS）

——C原子擴(kuò)散，F(xiàn)e原子不擴(kuò)散過冷A→貝氏體B（碳化物+含過飽和C的F）上B，550~350℃產(chǎn)物——羽毛狀，小片狀Fe3C分布在F間。上B強(qiáng)度和韌性差光學(xué)顯微照片1300×電子顯微照片5000×45鋼，上B+下B，×400

汽車應(yīng)用材料第二章下B，350℃~MS產(chǎn)物下B韌性高，綜合機(jī)械性能好。

F針內(nèi)定向分布著細(xì)小Fe2.4C顆粒電子顯微照片12000×T8鋼，下B，黑色針狀光學(xué)顯微照片×400汽車應(yīng)用材料第二章亞（過）共析鋼過冷A的等溫轉(zhuǎn)變與共析鋼相比，C曲線左移，

多一條過冷AF（Fe3CⅡ）的轉(zhuǎn)變開始線，且Ms、Mf線上（下）移。汽車應(yīng)用材料第二章2.過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變(CCT)曲線Ps——A→P開始線Pf——A→P終止線KK'——P型轉(zhuǎn)變終止線Vk——上臨界冷卻速度Vk'——下臨界冷卻速度

MS——A→M開始溫度

Mf

——A→M終止溫度汽車應(yīng)用材料第二章連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物CCT和TTT曲線的比較:CCT位于TTT曲線右下方CCT中沒有A→B轉(zhuǎn)變爐冷→

P(V

≈０)空冷→

S(V

≤Vk')油冷→

T+M+A'(Vk'

～Vk)水冷→

M+A'(V≥Vk)汽車應(yīng)用材料第二章馬氏體（M）轉(zhuǎn)變特點

1)無擴(kuò)散 Fe和C原子都不進(jìn)行擴(kuò)散，

M是體心正方的C過飽和的F，

固溶強(qiáng)化顯著。

2)瞬時性

M的形成速度很快，

溫度↓則轉(zhuǎn)變量↑

3)不徹底

M轉(zhuǎn)變總要殘留少量A，

A中的C%↑則MS、Mf↓

，殘余A含量↑

4)M形成時體積↑，

造成很大內(nèi)應(yīng)力。汽車應(yīng)用材料第二章M的形態(tài)C%<0.25%時，為板條M（低碳M）。

板條M,平行的細(xì)板條束組成針狀M（凸透鏡狀）C%>1.0%時，為針狀M。C%=0.25~1.0%時，為混合M。Fe-1.8C，冷至-100℃Fe-1.8C，冷至-60℃汽車應(yīng)用材料第二章M的性能C%↑→M硬度↑針狀M

硬度高，塑韌性差。板條M

強(qiáng)度高，塑韌性較好。汽車應(yīng)用材料第二章(二)鋼的普通熱處理1．退火2．正火3．淬火4．回火汽車應(yīng)用材料第二章

1、退火目的：1）降低硬度以利于切削加工；

2）提高塑性以利于塑性加工成型；

3）細(xì)化晶粒以提高力學(xué)性能；

4）消除應(yīng)力以防工件變形或開裂。退火一般作為改善工藝性能的預(yù)備熱處理。

加熱、保溫后，緩冷(爐冷)→近平衡組織P（+F或Fe3CII）汽車應(yīng)用材料第二章1．退火完全退火（亞共析鋼）

加熱溫度

Ac3

+

20～30℃

緩冷→F

+P

目的：

細(xì)化晶粒，均勻化組織

降低硬度→切削性↑

等溫退火：

等溫轉(zhuǎn)變→F

+P，再緩冷球化退火（過共析鋼）

在Ac１+

20～30℃等溫，使Fe3CⅡ球化，再緩冷→球狀P（F

+球狀Cm）目的：硬度↓,切削性↑,韌性↑擴(kuò)散退火

加熱至略低于固相線

目的：使成分、組織均勻

再結(jié)晶退火：

加熱溫度

TR

+

30～50℃目的：消除加工硬化去應(yīng)力退火

加熱溫度＜

Ac1，

一般為

500～650℃目的：消除冷熱加工后的內(nèi)應(yīng)力

汽車應(yīng)用材料第二章汽車應(yīng)用材料第二章２．正火加熱溫度

Ac3(Accm)

+30～50℃，空冷→S（+F或Fe3CII）常作最終熱處理。汽車應(yīng)用材料第二章應(yīng)用：1)鋼的最終熱處理細(xì)化晶粒，組織均勻化，增加亞共析鋼中P(S)%→強(qiáng)度、韌性、硬度↑2)預(yù)先熱處理——淬火、球化退火前改善組織。3)增加低碳鋼的硬度，以改善切削加工性能。汽車應(yīng)用材料第二章正火汽車應(yīng)用材料第二章

一.

鋼的熱處理二.

鋼的合金化

三.表面技術(shù)第二節(jié)

金屬材料的組織和性能控制

汽車應(yīng)用材料第二章(一)

熱處理的概念與原理

1.

鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

2.

鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變(二)

鋼的普通熱處理

一.鋼的熱處理汽車應(yīng)用材料第二章3．淬火（蘸火）加熱到Ac3、Ac1以上，保溫，快速冷卻→M。淬火溫度1)亞共析鋼Ac3+30～50℃2)過共析鋼Ac1+30～50℃，→M+Fe3CII+A'，硬度大。A中C%↓→M脆性↓，殘余A%↓淬火溫度低→M細(xì)小，淬火應(yīng)力小。目的：獲得馬氏體組織，使鋼具有高硬度和高耐磨性。淬火是強(qiáng)化鋼材的重要方法。汽車應(yīng)用材料第二章冷卻介質(zhì)

冷卻速度：鹽水＞水＞鹽?。居痛慊鸱椒▎谓橘|(zhì)淬火：水、油冷雙介質(zhì)淬火：水冷+油冷分級淬火：＞Ms鹽浴中均溫＋空冷等溫淬火（在鹽、堿浴中）→下B汽車應(yīng)用材料第二章淬火汽車應(yīng)用材料第二章鋼的淬透性

淬火時得到M的能力，取決于臨界冷卻速度VK。淬透性的應(yīng)用按負(fù)載，選擇不同淬透性的材料。淬硬性：淬火后獲得的最高度，C%↑→淬硬性↑影響淬透性的因素除Co外，合金使VK↓,淬透性↑(a)完全淬透(b)淬透較大厚度(c)淬透較小厚度

淬透性不同的鋼調(diào)質(zhì)后機(jī)械性能的比較汽車應(yīng)用材料第二章汽車應(yīng)用材料第二章

回火工藝是將淬火后的鋼加熱到A1線以下某一溫度，保溫一定時間后出爐空冷到室溫的一種熱處理工藝。回火是淬火的后續(xù)工序.

目的:是為了減少或消除淬火應(yīng)力，防止工件變形與開裂，穩(wěn)定工件尺寸及獲得必需的力學(xué)性能。

4．回火汽車應(yīng)用材料第二章低溫回火（150～250℃）→回火M(過飽和F+薄片狀Fe2.4C)+A'淬火應(yīng)力↓，韌性↑，保持淬火后的高硬度。用于高C工具鋼等。中溫回火（350～500℃）→回火T(F+細(xì)粒狀Cm)

彈性極限和屈服強(qiáng)度↑，韌性和硬度中等。用于彈簧等。高溫回火（500～650℃）→回火S(等軸狀F+粒狀Cm)

綜合機(jī)械性能最好,即強(qiáng)度、塑性和韌性都較好。用于重要零件。調(diào)質(zhì)處理——淬火+高溫回火（1）常見回火工藝汽車應(yīng)用材料第二章汽車應(yīng)用材料第二章（2）回火脆性鋼在回火時會產(chǎn)生回火脆性現(xiàn)象。淬火鋼在250～350℃和450～600℃兩個溫度范圍內(nèi)回火時，其沖擊韌度明顯下降。汽車應(yīng)用材料第二章汽車應(yīng)用材料第二章前者稱為低溫回火脆性或第一類回火脆性，是由于馬氏體中析出薄片狀的ε碳化物引起的，屬于不可逆脆性；后者為高溫回火脆性或第二類回火脆性，多見于合金鋼，主要是由于某些雜質(zhì)元素及合金元素在晶界上嚴(yán)重偏聚引起的，為可逆脆性，可以通過重新加熱或在鋼中將加入適量的W、Mo來有效的防止這種脆性。汽車應(yīng)用材料第二章回火產(chǎn)物的組織形態(tài)比較

回火M×400

回火T×7500回火S×7500M低倍

T×1000

S×1000

汽車應(yīng)用材料第二章二、金屬材料的表面技術(shù)

(一)鋼的表面熱處理（表面淬火）

（二）熱噴涂技術(shù)（三）電刷鍍（四）氣相沉積技術(shù)汽車應(yīng)用材料第二章(一)鋼的表面熱處理（表面淬火）

不改變心部組織，利用快速加熱將表層A化后進(jìn)行淬火。目的：提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。1.感應(yīng)加熱表面淬火交變磁場→感應(yīng)表面電流→表面加熱特點1)加熱速度快，晶粒度小，硬度↑，脆性↓2)表層殘余壓應(yīng)力→提高疲勞強(qiáng)度3)不易氧化、脫碳、變形小。4)加熱溫度和淬硬層厚度容易控制。汽車應(yīng)用材料第二章汽車應(yīng)用材料第二章感應(yīng)加熱表面淬火汽車應(yīng)用材料第二章感應(yīng)加熱表面淬火2感應(yīng)加熱表面淬火3汽車應(yīng)用材料第二章2.火焰加熱表面淬火

（乙炔－氧等火焰）特點:設(shè)備簡單，但生產(chǎn)率低。應(yīng)用：大型工件原理：汽車應(yīng)用材料第二章汽車應(yīng)用材料第二章2.鋼的化學(xué)熱處理

將工件置于特定的介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，以改變表層的化學(xué)成分、組織和性能。分類——滲C、N化、CN共滲、滲硼、滲鉻、滲Al等。汽車應(yīng)用材料第二章1.鋼的滲C——氣體、固體滲C

低C鋼在高C介質(zhì)中加熱到900～950℃、保溫→高碳表層（約1.0%）目的：表面硬度，耐磨性↑，心部保持一定的強(qiáng)度和塑韌性。汽車應(yīng)用材料第二章滲C汽車應(yīng)用材料第二章滲碳后的的熱處理

淬火直接淬火——晶粒粗大，殘