钢的热处理原理和工艺.ppt

第五章钢的热处理原理和工艺热处理是改善金属材料使用性能和工艺性能的一种非常重要的工艺方法。热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。它担负着改善工件的组织和性能充分发挥材料潜力从而提高产品质量延长使用寿命的重要任务。重要的机械零件必须经热处理才能获得良好的使用性能。§1.钢的热处理原理及分类一、热处理原理1.定义将钢在固态范围内采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺方法。2.工艺曲线二、热处理的分类加热钢在加热和冷却时的临界温度对于亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程：1.亚共析钢：F+P→F+A→A2.过共析钢：Fe3C+P→Fe3C+A→A3.奥氏体晶粒的长大晶粒的长大主要是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行的。4.奥氏体晶粒大小的实际意义：钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织和性能。奥氏体晶粒细小则其转变产物的组织也较细小性能较好；反之转变产物的组织则粗大而且其性能也较差。共析钢等温冷却转变曲线图（C曲线或为TTT曲线）表示：过冷奥氏体的等温转变温度~转变时间~转变产物的关系。1）珠光体型转变区（A1~550℃）——高温等温转变a）形成温度范围A1~650℃b）组织——珠光体（P）粗片状珠光体片层间距>0.4μmC）性能强度比较高硬度适中170~220HBW有一定的塑性具有较好的综合力学性能。a）形成温度范围650℃~600℃b）组织——索氏体（S）细片状珠光体片层间距0.4~0.2μmC）性能硬度为230~320HBW综合力学性能优于粗珠光体。a）形成温度范围600℃~550℃b）组织——屈氏体（T）极细片状珠光体片层间距<0.2μmC）性能硬度为330~400HBW综合力学性能优于索氏体。规律：形成温度↓；片层间距↓；硬度↑。2）贝氏体型转变区（550℃~Ms）——中温等温转变形成上贝氏体组织。组织组成：铁素体+渗碳体组织特征：铁素体——长成板条状大致平行分布渗碳体——呈粒状或短杆状分布在铁素体板条之间。a）形成温度范围550℃~350℃b）组织——上贝氏体（B上）形态呈典型羽毛状C）性能硬度为40~45HRC强度低塑性很差基本上没有使用价值。下贝氏体组织组织组成：铁素体+渗碳体组织特征：铁素体——长成针片状互不平行有一定角度形成分枝；渗碳体——呈粒状或细小短条状分布在铁素体片内。a）形成温度范围350℃~Msb）组织——下贝氏体（B下）形态呈黑色针叶状C）性能硬度可达45~55HRC具有较高的强度及良好的塑性和韧性。采用等温淬火方法可获得B下是各种复杂模具、量具、刀具热处理后的一种理想组织。2）马氏体型转变区（Ms~Mf）——低温连续转变①定义碳在α-Fe中的过饱和固溶体——称为马氏体（用M表示）②分类根据碳含量不同分为：低碳马氏体——<0.20%C高碳马氏体——>0.25%C低碳马氏体组织特征：呈一束一束相互平行的细条状板条。性能特点：硬度可达HRC45~50具有较高的强度及良好的韧性。高碳马氏体组织特征：断面呈针状或片状性能特点：硬度均在≥HRC60表现为硬度高而脆性大。③马氏体的性能特点1、硬度高且随C%的增加而增加；2、强度高亦随C%的增加而增加。④马氏体转变特点a）过冷A转变为马氏体是一种非扩散型转变；b）马氏体转变是在一定温度范围内（Ms~Mf）的连续冷却过程中进行的；c）马氏体的转变速度极快产生很大的内应力转变时发生体积膨胀；d）马氏体转变的不彻底性仍有少量未转变的A被保留下来成为残余奥氏体（用AR表示）。e）马氏体中溶入过多的碳而使α-Fe晶格发生畸变形成组织不稳定；f）过冷A转变为马氏体所需的最小冷却速度称为临界冷却速度（用Ѵc表示）。指