第2章-金属材料组织和性能的控制4VIP免费

2.4钢的热处理热处理将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。热处理作用：大幅度地改善金属材料的工艺性能和使用性能，绝大多数机械零件必须热处理。如：45号钢热轧钢板硬度18HRC860℃加热，水冷，硬度55HRCT10钢760℃加热，炉冷，硬度20HRC760℃加热，水冷，硬度65HRC第一页，共七十八页。热处理工艺曲线钢加热奥氏体化后，冷却的方式有两种：(1)等温处理将钢迅速冷却到临界点以下的给定温度，进行保温，恒温转变。(2)连续冷却钢以某种速度从高温到低温连续冷却，在临界点以下变温转变。第二页，共七十八页。2.4.1钢在加热时的转变一、奥氏体的形成1.钢在加热时的临界温度大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。实际热处理，加热时相变温度偏高，冷却时偏低。加热和冷却速度愈大偏差愈大。加热时为Ac1、Ac3、Accm冷却时为Ar1、Ar3、Arcm第三页，共七十八页。2.钢在加热时的组织转变共析钢加热到Ac1以上时，珠光体将转变为奥氏体。四个过程：奥氏体晶核形成、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。亚共析钢加热到Ac3以上获得单一的奥氏体组织。过共析钢加热到Accm以上获得单一的奥氏体组织。第四页，共七十八页。二、影响奥氏体转变速度的因素1.加热温度随加热温度的提高,奥氏体化速度加快。2.加热速度加热速度越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。3.钢中碳含量碳含量增加，铁素体和渗碳体的相界面增大，转变速度加快。4.合金元素钴、镍等加快奥氏体化过程；铬、钼、钒等减慢奥氏体化过程；硅、铝、锰等不影响奥氏体化过程。合金元素的扩散速度比碳慢得多，合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长。5.原始组织原始组织中渗碳体为片状时奥氏体形成速度快，渗碳体间距越小，转变速度越快。第五页，共七十八页。三、钢的奥氏体晶粒度钢的奥氏体晶粒大小根据标准晶粒度等级图确定。标准晶粒度分为8级，1～4级为粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。标准晶粒度等级放大100倍第六页，共七十八页。1.实际晶粒度和本质晶粒度实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体的晶粒度。它决定钢的性能。本质晶粒度钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却后测得的晶粒度。反映奥氏体晶粒长大的倾向。本质细晶粒钢：晶粒细小。本质粗晶粒钢：晶粒粗大。第七页，共七十八页。2.影响奥氏体晶粒度的因素（1）加热温度和保温时间加热温度升高，晶粒逐渐长大。温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。（2）钢的成分●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在晶界上，能阻碍晶粒长大。●锰、磷促进晶粒长大。第八页，共七十八页。2.4.2钢在冷却时的转变当温度在A1以上时,奥氏体是稳定的。当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。过冷A是不稳定的，会转变为其它的组织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的转变。第九页，共七十八页。一、过冷奥氏体的等温转变1.共析钢过冷奥氏体的等温转变等温转变曲线(TTT曲线、C曲线)来分析。共析钢过冷A的等温转变曲线图第十页，共七十八页。共析钢过冷奥氏体等温转变：二个转变区（1）高温转变珠光体转变区（A1～550℃）：过冷奥氏体转变产物为珠光体型组织。第十一页，共七十八页。(a)珠光体3800倍(b)索氏体8000倍(c)屈氏体8000倍珠光体型组织是铁素体和渗碳体的机械混合物。渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上。转变温度越低，层间距越小。按层间距大小分为:珠光体(P)、索氏体(S)和屈氏体(T)。奥氏体转变为珠光体是扩散型转变,通过碳、铁的扩散和晶体结构的重构来实现的。第十二页，共七十八页。(2)中温转变贝氏体转变区（550℃～Ms）：过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织。第十三页，共七十八页。贝氏体渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物。上贝氏体（上B)550℃～350℃之间转变产物。呈羽毛状,小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。上贝氏体强度、韧性都较差...