金屬熱處理知識(shí)點(diǎn)

./1熱處理的目的、分類、條件；定義：通過(guò)加熱、保溫和冷卻的方法,使金屬的部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從而獲得所要求的性能的一種工藝方法。目的：1、消除毛坯中的缺陷,改善工藝性能,為切削加工或熱處理做組織和性能上的準(zhǔn)備。2、提高金屬材料的力學(xué)性能,充分發(fā)揮材料的潛力,節(jié)約材料延長(zhǎng)零件使用壽命。分類：特點(diǎn)：熱處理區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是只通過(guò)改變工件的組織來(lái)改變性能,而不改變其形狀。熱處理?xiàng)l件：〔1有固態(tài)相變發(fā)生的金屬或合金〔2加熱時(shí)溶解度有顯著變化的合金熱處理過(guò)程中四個(gè)重要因素:

<1>加熱速度V；<2>最高加熱溫度T;<3>保溫時(shí)間h;<4>冷卻速度Vt.2什么是鐵素體、奧氏體、滲碳體？其結(jié)構(gòu)與性能；Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm臨界溫度的意義；奧氏體的形成條件；奧氏體界面形核的原因/條件；以共析鋼為例,詳細(xì)分析奧氏體的形成機(jī)理；影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素；影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素；鐵素體：碳溶于α-Fe中形成的間隙固溶體,以F或α表示；結(jié)構(gòu)：體心立方結(jié)構(gòu)；組織：多邊形晶粒性能：鐵素體的塑性、韌性很好〔δ=30～50%、aKU=160～200J／cm2,但強(qiáng)度、硬度較低<σb=180～280MPa、σs=100～170MPa、硬度為50～80HBS>。其力學(xué)性能幾乎與純鐵相同。奧氏體：碳溶于γ-Fe中的間隙固溶體；用A或γ表示結(jié)構(gòu)：面心立方晶格性能：奧氏體常存在于727℃以上,是鐵碳合金中重要的高溫相,強(qiáng)度和硬度不高,但塑性和韌性很好<σb≈400MPa、δ≈40～50%、硬度為160～200HBS>,易鍛壓成形。鋼材熱加工都在γ區(qū)進(jìn)行。組織：多邊形等軸晶粒,在晶粒部往往存在孿晶亞結(jié)構(gòu)滲碳體：鐵與碳形成的金屬化合物,是鋼鐵中的強(qiáng)化相,高溫下可分解,Fe3C→3Fe+C<石墨>。結(jié)構(gòu)：復(fù)雜斜方性能：滲碳體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.69%,熔點(diǎn)為1227℃,硬度很高<800HBW>,塑性和韌性極低<δ≈0、aKU≈0>,脆性大。滲碳體是鋼中的主要強(qiáng)化相,其數(shù)量、形狀、大小及分布狀況對(duì)鋼的性能影響很大。由于碳在α-Fe中的溶解度很小,因而常溫下碳在鐵碳合金中主要以Fe3C或石墨的形式存在。五個(gè)重要的成份點(diǎn):P、S、E、C、F。四條重要的線:ECF、ES、GS、PSK。三個(gè)重要轉(zhuǎn)變:包晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共晶轉(zhuǎn)變反應(yīng)式、共析轉(zhuǎn)變反應(yīng)式。兩個(gè)重要溫度:1148℃、727℃。奧氏體1.奧氏體：碳溶于γ-Fe中的間隙固溶體；用A或γ表示結(jié)構(gòu)：面心立方晶格組織：多邊形等軸晶粒,在晶粒部往往存在孿晶亞結(jié)構(gòu)性能：奧氏體常存在于727℃以上,是鐵碳合金中重要的高溫相,強(qiáng)度和硬度不高,但塑性和韌性很好<σb≈400MPa、δ≈40～50%、硬度為160～200HBS>,易鍛壓成形。鋼材熱加工都在γ區(qū)進(jìn)行。室溫不穩(wěn)定相高塑性、低屈服強(qiáng)度〔利用奧氏體量改善材料塑性順磁性能〔測(cè)殘余奧氏體和相變點(diǎn)線膨脹系數(shù)大〔應(yīng)用于儀表元件導(dǎo)熱性能差〔耐熱鋼比容最小〔利用殘余奧氏體量減少材料淬火變形2.Ac1、Ar1、Ac3、Ar3、Accm、Arcm臨界溫度的意義Ac1——加熱時(shí)珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度；Ar1——冷卻時(shí)奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度；Ac3——加熱時(shí)先共析鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度；Ar3——冷卻時(shí)奧氏體開(kāi)始析出先共析鐵素體的溫度；Accm--加熱時(shí)二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度Arcm——冷卻時(shí)奧氏體開(kāi)始析出二次滲碳體的溫度奧氏體的形成條件過(guò)熱〔T>A1奧氏體界面形核的原因/條件<1>易獲得形成A所需濃度起伏,結(jié)構(gòu)起伏和能量起伏.<2>在相界面形核使界面能和應(yīng)變能的增加減少?！鱃=-△Gv+△Gs+△Ge△Gv—體積自由能差,△Gs—表面能,△Ge—彈性應(yīng)變能相界面△Gs、△Ge較小,更易滿足熱力學(xué)條件△G<0.以共析鋼為例,詳細(xì)分析奧氏體的形成機(jī)理〔1奧氏體的形核球狀珠光體中：優(yōu)先在F/Fe3C界面形核片狀珠光體中：優(yōu)先在珠光體團(tuán)的界面形核,也在F/Fe3C片層界面形核奧氏體的長(zhǎng)大片狀珠光體：奧氏體向垂直于片層和平行于片層方向長(zhǎng)大.球狀珠光體：奧氏體的長(zhǎng)大首先包圍滲碳體,把滲碳體和鐵素體隔開(kāi),然后通過(guò)A/F界面向鐵素體一側(cè)推移,A/Fe3C界面向Fe3C一側(cè)推移,使F和Fe3C逐漸消失來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)大的.A長(zhǎng)大方向基本垂直于片層和平行于片層。A平行于片層長(zhǎng)大速度>垂直于片層長(zhǎng)大速度殘余碳化物的溶解殘余碳化物:當(dāng)F完全轉(zhuǎn)變?yōu)锳時(shí),仍有部分Fe3C沒(méi)有轉(zhuǎn)變?yōu)锳,稱為殘余碳化物。∵①A/F界面向F推移速度>A/Fe3C界面向Fe3C推移速度②剛形成的A平均含碳量<P含碳量殘余碳化物溶解:由Fe3C中的C原子向A中擴(kuò)散和鐵原子向貧碳Fe3C擴(kuò)散,Fe3C向A晶體點(diǎn)陣改組實(shí)現(xiàn)的.奧氏體的均勻化奧氏體的不均勻性：即使Fe3C完全溶解轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,碳在奧氏體中的分布仍然不均勻,表現(xiàn)為原Fe3C區(qū)域碳濃度高,原F區(qū)碳濃度低。奧氏體的均勻化：隨著繼續(xù)加熱或繼續(xù)保溫,以便于碳原子不斷擴(kuò)散,最終使奧氏體中碳濃度均勻一致。影響奧氏體轉(zhuǎn)變速度的因素溫度、成分、原始組織1、溫度的影響T↗,I↗,G↗,且I↗>G↗各種因素中,T的影響作用最強(qiáng)烈原始組織的影響片狀P轉(zhuǎn)變速度>球狀P薄片較厚片轉(zhuǎn)變快3、碳含量的影響C％↗,A形成速度↗合金元素的影響〔1對(duì)A形成速度的影響改變臨界點(diǎn)位置；影響碳在A中的擴(kuò)散系數(shù)；合金碳化物在A中溶解難易程度的牽制；對(duì)原始組織的影響〔2對(duì)A均勻化的影響合金鋼需要更長(zhǎng)均勻化時(shí)間7.影響奧氏體晶粒長(zhǎng)大的因素〔1加熱溫度和保溫時(shí)間隨加熱溫度升高,奧氏體晶粒長(zhǎng)大速度成指數(shù)關(guān)系迅速增大。加熱溫度升高時(shí),保溫時(shí)間應(yīng)相應(yīng)縮短,這樣才能獲得細(xì)小的奧氏體晶粒。〔2加熱速度：加熱速度快,奧氏體實(shí)際形成溫度高,形核率增高,由于時(shí)間短奧氏體晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大,可獲得細(xì)小的起始晶粒度〔3鋼的碳含量的影響碳在固溶于奧氏體的情況下,由于提高了鐵的自擴(kuò)散系數(shù),將促進(jìn)晶界的遷移,使奧氏體晶粒長(zhǎng)大。共析碳鋼最容易長(zhǎng)大。當(dāng)碳以未溶二次滲碳體形式存在時(shí),由于其阻礙晶界遷移,所以將阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。過(guò)共析碳鋼的加熱溫度一般選在Ac1Accm兩相區(qū),為的就是保留一定的殘留滲碳體。合金元素的影響Mn,P促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大：Mn在奧氏體晶界偏聚,提高晶界能；P在奧氏體晶界偏聚,提高鐵的自擴(kuò)散系數(shù)。強(qiáng)碳氮化物形成元素Ti,Nb,V形成高熔點(diǎn)難溶碳氮化物〔如TiC,NbN,阻礙晶界遷移,細(xì)化奧氏體晶粒?！?冶煉方法用Al脫氧,可形成AlN本質(zhì)細(xì)晶粒鋼用Si、Mn脫氧本質(zhì)粗晶粒鋼原始組織主要影響A的起始晶粒。原始組織越細(xì),起始晶粒越細(xì)小。但晶粒長(zhǎng)大傾向大,即過(guò)熱敏感性增大,不可采用過(guò)高的加熱溫度和長(zhǎng)時(shí)間保溫,宜采用快速加熱、短時(shí)保溫的工藝方法。3何謂過(guò)冷奧氏體,過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物；珠光體的組織形態(tài)和性能；珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)理與影響因素；珠光體的組織形態(tài)和性能組織形態(tài)：層片狀、粒狀、其他片狀珠光體：其F、Fe3C呈層狀分布重量比：F:Fe3C=8:1珠光體的存在：鋼的退火或正火組織中力學(xué)性能：片間距↘,強(qiáng)度和硬度↗,同時(shí)塑性和韌性有所改善粒狀珠光體：在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體的兩相機(jī)械混合物稱為粒狀珠光體。粒狀珠光體一般經(jīng)球化退火而得到,也可以通過(guò)淬火加回火處理得到。性能：Fe3C細(xì)小,分布均勻,則強(qiáng)度、硬度較高,韌性也↗。與同成分片狀P相比：強(qiáng)度硬度稍低,塑韌性較高粒狀珠光體的力學(xué)性能主要取決于滲碳體顆粒的大小、形態(tài)與分布。2.何謂過(guò)冷奧氏體過(guò)冷奧氏體——處于臨界溫度之下暫時(shí)存在的奧氏體。過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)理與影響因素一.片狀珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)理兩個(gè)基本過(guò)程：形核＋長(zhǎng)大〔1珠光體的形核〔i領(lǐng)先相與化學(xué)成分有關(guān)亞共析鋼：F過(guò)共析鋼：Fe3C共析鋼：兩者均可,一般認(rèn)為是Fe3C〔ⅱ珠光體形核位置領(lǐng)先相大多在奧氏體晶界或相界面〔奧氏體與先共析相界面上形核。因?yàn)檫@些區(qū)域缺陷較多,能量較高,原子容易擴(kuò)散,容易滿足形核所需要的成分起伏、能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏的條件。長(zhǎng)大：擴(kuò)散進(jìn)行長(zhǎng)大方式：縱向長(zhǎng)大,沿著珠光體片長(zhǎng)軸方向長(zhǎng)大；橫向長(zhǎng)大,沿著珠光體片垂直方向長(zhǎng)大。二、粒狀珠光體的形成機(jī)制粒狀珠光體可通過(guò)球化退火和馬氏體組織回火得到。三、亞〔過(guò)共析鋼的珠光體轉(zhuǎn)變由偏離共析成分的過(guò)冷奧氏體所形成的珠光體稱為偽共析體或偽珠光體。影響因素：一、奧氏體成分與組織〔1碳含量共析成分的C曲線最靠右〔共析A最穩(wěn)定,成分偏離共析點(diǎn),C曲線將左移〔先析相的析出,降低過(guò)冷A的穩(wěn)定性。成分偏離共析點(diǎn)越多,C曲線左移越多?！?奧氏體晶粒度晶粒細(xì)小,可促進(jìn)P轉(zhuǎn)變〔3奧氏體成分不均勻性成分不均勻,有利形核,加速P轉(zhuǎn)變〔4合金元素除了Co,大部分使C曲線右移,降低P的轉(zhuǎn)變二、外界條件〔1加熱溫度和保溫時(shí)間加熱T低,保溫t短,將加速P轉(zhuǎn)變〔2應(yīng)力和變形拉應(yīng)力和變形均加速轉(zhuǎn)變4馬氏體的定義：晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能；馬氏體具有高硬度、高強(qiáng)度的本質(zhì)；Ms、Mf點(diǎn)；影響Ms點(diǎn)的主要因素；馬氏體的形成條件與轉(zhuǎn)變特點(diǎn)；馬氏體的定義：馬氏體是C在α-Fe中的過(guò)飽和間隙式固溶體。具有體心立方點(diǎn)陣<C%極低鋼>或體心正方<淬火亞穩(wěn)相>點(diǎn)陣。馬氏體相變：鋼鐵在經(jīng)過(guò)奧氏體化溫度后采取快速冷卻,抑制其擴(kuò)散分解,在較低溫度〔＜Ms下發(fā)生的無(wú)擴(kuò)散型相變。晶體結(jié)構(gòu)：體心正方晶格〔a=b≠c軸比c/a——馬氏體的正方度鋼中馬氏體的本質(zhì)：馬氏體是碳溶于α-Fe中的過(guò)飽和間隙式固溶體,記為M或α'。其中的碳擇優(yōu)分布在c軸方向上的八面體間隙位置。這使得c軸伸長(zhǎng),a軸縮短,晶體結(jié)構(gòu)為體心正方。其軸比c/a稱為正方度,馬氏體含碳量愈高,正方度愈大。馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)類型〔兩種：體心立方結(jié)構(gòu)〔WC<0.2%體心正方結(jié)構(gòu)〔WC>0.2%組織形態(tài)：板條,片狀,蝴蝶狀、薄板狀及薄片狀性能：一.馬氏體的強(qiáng)度和硬度鋼中馬氏體的主要特性是高硬度和高強(qiáng)度。馬氏體高強(qiáng)度高硬度的本質(zhì)①相變強(qiáng)化馬氏體相變的切變特性,造成馬氏體晶體產(chǎn)生大量的微觀缺陷〔位錯(cuò)、孿晶、層錯(cuò)等使馬氏體強(qiáng)化,稱為相變強(qiáng)化。②固溶強(qiáng)化馬氏體中以間隙式溶入過(guò)飽和碳原子將引起強(qiáng)烈點(diǎn)陣畸變,形成以碳原子為中心應(yīng)力場(chǎng),并與位錯(cuò)發(fā)生交互作用,使碳原子釘扎位錯(cuò),強(qiáng)化馬氏體。③馬氏體時(shí)效強(qiáng)化馬氏體發(fā)生碳原子偏聚和析出,從而產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化。二.馬氏體的塑性和韌性<1>韌性馬氏體的韌性主要決定于亞結(jié)構(gòu)。C%:<0.4%,高韌性>0.4%,韌性低,硬而脆。僅從韌性考慮,含C量不宜>0.4%<2>馬氏體的相變誘發(fā)塑性在馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程中塑性有所增加馬氏體的相變誘發(fā)塑性。馬氏體的形成條件與轉(zhuǎn)變特點(diǎn)；馬氏體的形成條件：〔1>快冷V>Vc避免A向P、B轉(zhuǎn)變〔2>深冷T<MS提供足夠的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)變特點(diǎn)：〔1、表面浮凸效應(yīng)和共格切變表面浮凸效應(yīng)——切變使馬氏體表面出現(xiàn)一邊凹陷、一邊凸起,并帶動(dòng)附近奧氏體也發(fā)生彈性切變。馬氏體轉(zhuǎn)變以切變方式進(jìn)行——界面上原子為馬氏體與奧氏體共有?！?無(wú)擴(kuò)散相變〔3M轉(zhuǎn)變的位向關(guān)系及慣習(xí)面位向關(guān)系相變時(shí),整體相互移動(dòng)一段距離,相鄰原子的相對(duì)位置無(wú)變化。作小于一個(gè)原子間距位置的位移,因此奧氏體與馬氏體保持一定的嚴(yán)格的晶體學(xué)位向關(guān)系。位向關(guān)系有：〔1K—S關(guān)系〔2西山〔N關(guān)系〔3G—T關(guān)系慣習(xí)面：馬氏體是在母相的一定晶面上開(kāi)始形成的,這個(gè)晶面就是慣習(xí)面。〔4馬氏體轉(zhuǎn)變不完全性〔非恒溫性

〔5馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性3.Ms、Mf點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始的溫度稱上馬氏體點(diǎn),用Ms表示。馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點(diǎn),用Mf表示.影響Ms點(diǎn)的主要因素1化學(xué)成分<1>C%影響C%的影響最為明顯。C%升高,Ms和Mf均下降,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間移向低溫,殘余奧氏體量增加。C%增加,Ms呈連續(xù)下降趨勢(shì),當(dāng)C%＜0.6%時(shí),Ms下降比Mf下降顯著,當(dāng)C%增加到C%≥0.6%時(shí),Mf下降緩慢直至基本不變。2>合金元素合金元素對(duì)Ms點(diǎn)影響比較復(fù)雜,多種合金元素同時(shí)作用的影響和一種合金元素的影響也不相同?？傮w上：①除了Co、Al提高M(jìn)s外,合金元素均有降低Ms作用。②強(qiáng)碳化物形成元素加熱時(shí)溶入奧氏體中很少,對(duì)Ms點(diǎn)影響不大。③合金元素對(duì)Ms點(diǎn)的影響表現(xiàn)在影響平衡溫度T0和對(duì)奧氏體的強(qiáng)化作用。3奧氏體化條件對(duì)MS的影響具有雙重性,加熱溫度高和保溫時(shí)間長(zhǎng),有利于C及合金元素原子充分溶入到奧氏體中<固溶強(qiáng)化>,降低Ms點(diǎn)；但同時(shí)奧氏體晶粒長(zhǎng)大,缺陷減少,晶界強(qiáng)化作用降低,切變阻力減小,Ms點(diǎn)有提高趨勢(shì)。4淬火速度——目前觀點(diǎn)不統(tǒng)一一般認(rèn)為：淬火速度較低時(shí),即淬火溫度較高,"C原子氣團(tuán)"可以形成足夠大的尺寸并在缺陷處偏聚,強(qiáng)化奧氏體,使Ms點(diǎn)降低,淬火速度較高時(shí),即淬火溫度較低,抑制了"C原子氣團(tuán)"形成,對(duì)奧氏體強(qiáng)化作用降低,使Ms點(diǎn)升高。也有人為：高速淬火Ms點(diǎn)升高是淬火應(yīng)力引起的。5磁場(chǎng)<1>增加磁場(chǎng)只是提高M(jìn)s點(diǎn),對(duì)Ms點(diǎn)以下的馬氏體轉(zhuǎn)變和總的轉(zhuǎn)變量無(wú)影響。<2>轉(zhuǎn)變過(guò)程中增加磁場(chǎng),轉(zhuǎn)變量的增加趨勢(shì)與未加磁場(chǎng)相同,撤去磁場(chǎng),轉(zhuǎn)變量又回到未加磁場(chǎng)狀態(tài)。<3>磁場(chǎng)對(duì)Ms點(diǎn)影響與形變誘發(fā)馬氏體影響相似,增加磁能補(bǔ)充了相變所需的驅(qū)動(dòng)力,使馬氏體相變能夠產(chǎn)生。5典型貝氏體的形成溫度、組織形態(tài)和機(jī)械性能；貝氏體相變的基本特征；1.貝氏體相變的基本特征兼有P轉(zhuǎn)變與M轉(zhuǎn)變的某些特征。轉(zhuǎn)變有上、下限溫度轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為非層片狀形核及長(zhǎng)大轉(zhuǎn)變的不完全性轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散性指碳原子的擴(kuò)散,中溫區(qū),Fe及Me原子則不發(fā)生擴(kuò)散貝氏體轉(zhuǎn)變的晶體學(xué)BF與母相A之間存在慣習(xí)面和位向關(guān)系BF也為碳過(guò)飽和固溶體過(guò)飽和程度隨B形成溫度的降低而增加,但低于M過(guò)飽和程度2.典型貝氏體的形成溫度、組織形態(tài)和機(jī)械性能一、上貝氏體1.形成溫度圍B轉(zhuǎn)變溫度區(qū)的較高溫度區(qū)域,對(duì)中、高碳鋼,約550~350℃。2.組織形態(tài)由成束的、大致平行的F板條加碳化物組成。鐵素體〔羽毛狀束相鄰F位向差很小,束與束之間位向差較大；亞結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)；C％<0.03%,接近平衡濃度；F有浮凸;F慣習(xí)面{111},與A位向關(guān)系接近K—S。碳化物θ分布在F條之間,為滲碳體型碳化物形態(tài)取決于含碳量：碳含量低時(shí),沿條間呈不連續(xù)粒狀或鏈珠狀分布；隨鋼中含碳量的增加,上貝氏體板條變薄,滲碳體量增多,短桿狀,甚至可分布在鐵素體板條。與A有位向關(guān)系,從A中析出;二、下貝氏體1、形成溫度圍B轉(zhuǎn)變區(qū)域的低溫圍形成,約在350℃以下。碳含量低時(shí),形成溫度可略高于350℃。2、組織形態(tài)F和θ兩相混合組織。貝氏體F的形態(tài)與M很相似,亦與A碳含量有關(guān),隨碳含量的變化而變化。碳含量低時(shí)呈板條狀,高時(shí)呈透鏡片狀,中等時(shí)兩種形態(tài)兼有。由于B片間互成交角,金相顯微鏡下?？捎^察到的"竹葉狀"組織。條狀、片狀的下貝氏體F,BF部總有細(xì)微碳化物沉淀。為θ或ε碳化物,碳化物呈極細(xì)的片狀或顆粒狀,排列成行,約以55~60°的角度與下B的長(zhǎng)軸相交,且僅分布在F部。下貝氏體F亞結(jié)構(gòu)為位錯(cuò),密度較高可形成纏結(jié)。未發(fā)現(xiàn)孿晶亞結(jié)構(gòu)。下B中碳化物均勻分布在F。極細(xì),光鏡下無(wú)法分辨,與回火M極相似的黑色針狀組織,電鏡下碳化物呈短桿狀,與F長(zhǎng)軸成55°~60°角的方向整齊地排列。下B中碳化物也是θ型,但形成溫度低時(shí),最初是ε碳化物,時(shí)間延長(zhǎng),ε轉(zhuǎn)變?yōu)棣忍蓟铩Ｔ诤琒i鋼中,由于Si能阻止θ碳化物的析出,故B轉(zhuǎn)變時(shí)主要析出ε碳化物。三、無(wú)碳化物貝氏體鋼中含一定量硅或鋁時(shí),B組織由板條F及富碳?xì)圓組成,F間為富碳A,F與A均無(wú)碳化物析出,是貝氏體的一種特殊形態(tài)。1、形成溫度圍：在B轉(zhuǎn)變的最高溫度圍形成。2、組織形態(tài)主要由大致平行的F板條組成。四、粒狀貝氏體低碳或中碳合金鋼中以一定的速度連續(xù)冷卻時(shí)獲得。1、形成溫度圍：稍高于上B形成溫度。2、組織形態(tài)俞德剛：由條狀鐵素體構(gòu)成的鐵素體塊和其中有序分布的島狀組織所組成。貝氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的力學(xué)性能：取決于B形態(tài)、尺寸大小和分布,以及B與其它組織的相對(duì)量等。F和θ是B中最主要的組成相,且F是基本,因此F的強(qiáng)度是B強(qiáng)度的基礎(chǔ)。1.貝氏體的強(qiáng)度、硬度隨形成溫度的降低而提高；2.下B沖擊韌性優(yōu)于上B,韌脆轉(zhuǎn)化溫度明顯低于上B,隨著上B屈服強(qiáng)度的升高,韌脆轉(zhuǎn)化溫度明顯上升,而形成下B時(shí),其韌脆轉(zhuǎn)化溫度突然下降,以后隨屈服強(qiáng)度的升高,韌脆轉(zhuǎn)化溫度又升高。貝氏體的抗疲勞性能和耐磨性能硬度相同時(shí),等溫淬火B(yǎng)組織較淬火回火組織有更高的疲勞性能,因B較其他組織具有最佳的強(qiáng)韌性配合,疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展都較困難；此外,在重載和大的沖擊載荷工作條件下,應(yīng)首選B作為使用組織,因?yàn)榭箾_擊耐磨損性能亦以強(qiáng)韌性配合較佳的組織為最好。6退火、正火的定義、目的和分類；常用退火工藝方法；退火、正火后鋼的組織和性能；退火和正火屬于預(yù)備熱處理工藝。一退火1定義：將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?保持一定時(shí)間,然后緩慢冷卻以達(dá)到接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。2目的:均勻化學(xué)成分、改善切削加工性能和冷塑性變形性能、消除或減少應(yīng)力、為零件最終熱處理準(zhǔn)備合適的部組織。3.分類:根據(jù)加熱溫度分兩類：在臨界溫度以上的退火〔相變重結(jié)晶退火,包括完全退火<均勻化退火、不完全退火、擴(kuò)散退火、球化退火；臨界溫度以下的退火,包括軟化退火,再結(jié)晶退火,去應(yīng)力退火.二正火1定義:將鋼材或鋼件加熱到Ac3〔對(duì)于亞共析鋼或Accm〔對(duì)于過(guò)共析鋼以上適當(dāng)溫度〔30~50℃,保溫適當(dāng)時(shí)間,使之完全奧氏體化,然后在空氣中冷卻,以得到珠光體組織的熱處理工藝。2目的:細(xì)化晶粒、提高硬度、獲得比較均勻的組織和性能。常用退火工藝方法一、擴(kuò)散退火:定義：將金屬鑄錠、鑄件、鍛件或鍛坯在略低于固相線的溫度下長(zhǎng)期加熱,保溫后緩慢冷至室溫的熱處理工藝。擴(kuò)散退火又稱均勻化退火。二、完全退火定義:將鋼件或鋼材加熱到Ac3點(diǎn)以上20~30℃,使之完全奧氏體化,然后緩慢冷卻,獲得接近于平衡組織的熱處理工藝?；蛘撸簩喒参鲣摷訜岬紸c3+〔20~30℃,保溫后隨爐緩慢冷卻到500℃以下后在空氣中繼續(xù)冷卻。三、不完全退火定義:將鋼件加熱至Ac1和Ac3之間,或Ac1與Accm之間,經(jīng)保溫冷卻,以獲得接近平衡組織的熱處理工藝.球化退火：使鋼中的碳化物球化,或獲得球狀珠光體的退火工藝。再結(jié)晶退火經(jīng)過(guò)冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上,保持適當(dāng)時(shí)間,使形變晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒,以消除形變強(qiáng)化和殘余應(yīng)力的熱處理工藝。去應(yīng)力退火：為了去除由于形變加工、鍛造、焊接等所引起的及鑄件存在的殘余應(yīng)力<但不引起組織的變化>而進(jìn)行的退火。退火正火后鋼的組織和性能1、組織比較相同點(diǎn)：均是珠光體型組織不同點(diǎn)：正火得到的珠光體,過(guò)冷度較大,片間距細(xì)小；完全退火得到的珠光體片間距較大。2．性能比較亞共析鋼,正火的強(qiáng)度、硬度、韌性較高,塑性相仿；過(guò)共析鋼,退火后強(qiáng)度、硬度、韌性均低于正火的,只有球化退火的,因其所得組織為球狀珠光體,故其綜合性能優(yōu)于正火的?？傊?對(duì)于含碳量相同的工件,正火后的強(qiáng)度和硬度要高于的退火的。7淬火的定義、目的和分類；常用淬火介質(zhì)；冷卻過(guò)程三階段；鋼的淬透性及影響因素；淬硬性及影響因素；淬火方法及應(yīng)用；淬火缺陷；1.鋼的淬火——將鋼加熱到臨界溫度〔A1或A3以上,保溫一定時(shí)間使其奧氏體化,以大于臨界冷卻速度進(jìn)行冷卻的工藝。2.淬火目的：提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具提高強(qiáng)韌性：軸類、桿件、銷、受力件提高硬磁性：用高碳鋼、磁鋼制的永久磁鐵〔馬氏體磁性提高彈性：各類彈簧提高耐蝕和耐熱性：耐熱鋼和不銹鋼獲得M組織3.淬火分類按加熱溫度：完全淬火、不完全淬火、循環(huán)加熱淬火按加熱速度：普通淬火、快速加熱淬火、超快速加熱淬火按加熱介質(zhì)及熱源條件：光亮淬火、真空淬火、鉛浴加熱淬火、鹽浴加熱淬火、火焰加熱淬火、感應(yīng)加熱淬火、高頻脈沖淬火、接觸電加熱淬火、電解液加熱淬火、電子束加熱淬火、激光加熱淬火按淬火部位：整體淬火、局部淬火、表面淬火按冷卻方式：?jiǎn)我捍慊稹㈦p液淬火、分級(jí)淬火、等溫淬火、預(yù)冷淬火；馬氏體等溫淬火、貝氏體等溫淬火等常用淬火介質(zhì)理想淬火介質(zhì)具備：高溫慢冷；奧氏體鼻子溫度快冷；馬氏體轉(zhuǎn)變慢冷。<1>無(wú)物態(tài)變化的淬火介質(zhì)冷卻機(jī)理:輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流將工件的熱量帶走,使工件冷卻常用的淬火介質(zhì)：硝酸鹽和堿,使用溫度在150～550℃之間。<2>有物態(tài)變化的淬火介質(zhì)冷卻機(jī)理：輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流將工件的熱量帶走,使工件冷卻汽化沸騰,使工件強(qiáng)烈散熱冷卻能力強(qiáng)5.冷卻過(guò)程三階段6.鋼的淬透性及影響因素1.淬透性——鋼在淬火時(shí)能夠獲得馬氏體的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來(lái)表示。淬硬層深度——由工件表面到半馬氏體區(qū)<50%M+50%P>的深度。影響淬透性的因素決定因素:臨界冷卻速度;取決于材料化學(xué)成分。C曲線越靠右,淬火臨界冷卻速度越小,鋼的淬透性越好因此使C曲線右移的元素均使淬透性提高;一般而言,碳鋼的淬透性差,合金鋼的淬透性好,且合金元素含量越高,淬透性越好〔除Co注意區(qū)別：鋼的淬透性——鋼材本身的固有屬性,與外部因素?zé)o關(guān)工件的淬透深度——取決于鋼材淬透性,還與冷卻介質(zhì)、工件尺寸等外部因素有關(guān)。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無(wú)關(guān)。它只用于不同材料之間的比較。是在尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí),用不同材料的淬硬層深度來(lái)進(jìn)行比較的。淬硬性及影響因素淬硬性:鋼在理想條件下淬火后所能達(dá)到的最高硬度。影響因素:主要取決于馬氏體的含碳量。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%8.淬火方法及應(yīng)用1．單液淬火法概念：把已加熱到淬火溫度的工件淬入一種淬火介質(zhì),使其完全冷卻。如曲線a所示。適用條件：適用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼,合金鋼工件；對(duì)碳鋼直徑大于3~5mm的工件水中淬火,更小的可采用油淬；各類合金鋼則以油為常用淬火介質(zhì)。2．雙液淬火法概念：把加熱到淬火溫度的工件,先在冷卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近MS點(diǎn),然后轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的淬火介質(zhì)中冷卻至室溫。如曲線b所示。說(shuō)明：一般用水做快冷淬火介質(zhì),用油或空氣做慢冷淬火介質(zhì),但較少采用空氣,在水中停留時(shí)間為每5~6mm有效厚度約1秒。適用條件：尺寸較大的碳素鋼工件。3．噴射淬火法概念：向工件噴射水流的淬火方法。適用條件：主要用于局部淬火。4．分級(jí)淬火法概念：把工件由奧氏體化溫度淬入高于該鋼種的馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度的淬火介質(zhì)〔鹽浴或堿浴爐中,在其中冷卻直至工件各部分溫度達(dá)到淬火介質(zhì)的溫度,然后緩冷至室溫,發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。適用條件：只適用于尺寸較小的工件。5．等溫淬火法概念：工件淬火加熱后,若長(zhǎng)期保持在下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度使之完成奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變,獲得下貝氏體組織,這種淬火方法稱等溫淬火法。等溫淬火目的：獲得變形小,硬度高并兼有良好韌性的工件。9.淬火缺陷〔1淬火應(yīng)力淬火應(yīng)力是造成工件變形和開(kāi)裂根本原因。淬火應(yīng)力超過(guò)材料屈服強(qiáng)度引起工件變形；淬火應(yīng)力超過(guò)材料斷裂強(qiáng)度引起工件斷裂。淬火應(yīng)力分：熱應(yīng)力〔溫度應(yīng)力組織應(yīng)力〔相變應(yīng)力熱應(yīng)力：由于工件心部和表面冷卻速度不一致,其冷卻收縮不同而造成的應(yīng)力。熱應(yīng)力產(chǎn)生過(guò)程：冷卻初期,表面冷速快,表面收縮,產(chǎn)生拉應(yīng)力；心部冷速慢,不收縮,產(chǎn)生壓應(yīng)力；冷卻后期,表面冷速慢,表面不收縮,產(chǎn)生壓應(yīng)力；心部冷速快,收縮,產(chǎn)生拉應(yīng)力；最終的淬火熱應(yīng)力：表面壓應(yīng)力、心部拉應(yīng)力。組織應(yīng)力：由于工件表層和心部發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性而造成的應(yīng)力。組織應(yīng)力產(chǎn)生過(guò)程：冷卻初期,表面受壓,心部受拉；冷卻后期,表層受拉,心部受壓；〔2淬火變形幾何形狀變化＋體積變化熱應(yīng)力使工件沿著最大尺寸方向收縮,沿著最小尺寸方向脹大。變圓組織應(yīng)力使工件沿著最大尺寸方向伸長(zhǎng),沿著最小尺寸方向收縮。變尖淬火裂紋淬火裂紋產(chǎn)生原因：淬火應(yīng)力超過(guò)材料斷裂強(qiáng)度材料部缺陷+一定的淬火應(yīng)力〔4其它淬火缺陷淬火硬度不足、氧化和脫碳、軟點(diǎn)8回火的定義、目的和種類、應(yīng)用；回火脆性；淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變階段；定義：將淬火零件重新加熱到低于臨界點(diǎn)A1某一溫度保溫,使淬火亞穩(wěn)組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織,并以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻到室溫的熱處理工藝過(guò)程。目的：⑴減少或消除淬火應(yīng)力,防止變形或開(kāi)裂。⑵獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高,脆性大,回火可調(diào)整硬度、韌性。⑶穩(wěn)定尺寸。⑷對(duì)于某些高淬透性的鋼,空冷即可淬火,如采用回火軟化既能降低硬度,又能縮短軟化周期?；鼗鸫嘈裕涸谀承囟葏^(qū)間回火時(shí),鋼的韌性顯著下降的現(xiàn)象。第一類〔低溫回火脆性:是指淬火鋼在250-400℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性。特征:不可逆；與冷速無(wú)關(guān),與回火時(shí)間無(wú)關(guān)。第二類〔高溫回火脆性：〔450?650℃是指淬火鋼在450-650℃圍回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性?；鼗鸷罂炖洳怀霈F(xiàn)。多發(fā)生在含Cr、Ni、Mn、Si等元素的合金鋼中。特征:可逆性,與冷速有關(guān)〔快冷不產(chǎn)生,與回火時(shí)間有關(guān)〔回火時(shí)間、脆性增加淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變階段：隨溫度升高,淬火組織將發(fā)生五個(gè)階段變化：馬氏體中碳原子偏聚〔100℃以下馬氏體的分解〔100～250℃產(chǎn)物：M回殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變〔200～300℃產(chǎn)物：M回〔主要+B下〔微量碳化物析出和轉(zhuǎn)變〔250～400℃產(chǎn)物：T回α相狀態(tài)變化及碳化物聚集長(zhǎng)大〔>400℃>產(chǎn)物：S回9典型零件〔軸承、彈簧、工具的熱處理工藝；滾動(dòng)軸承熱處理：1、工作條件高載荷,交變應(yīng)力高轉(zhuǎn)速,一定沖擊。失效形式接觸疲勞破壞、塑性變形、磨損性能要求:〔外圈和滾動(dòng)體高的硬度和耐磨性;高的接觸疲勞強(qiáng)度;足夠的韌性和耐蝕性;尺寸穩(wěn)定性軸承用鋼:高碳,Wc=0.95～1.15%GCr15：含Cr量WCr≈1.5%,G滾動(dòng)軸承鋼5、熱處理工藝①預(yù)備熱處理:正