鋼的熱處理3值得參考教學(xué)文案

1、電廠金屬材料鋼的熱處理3值得參考電廠金屬材料第一節(jié)第一節(jié) 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變 熱處理的第一道工序就是加熱。鐵碳合金相圖是確定加熱溫度的理論基礎(chǔ)。熱處理的第一道工序就是加熱。鐵碳合金相圖是確定加熱溫度的理論基礎(chǔ)。共析鋼在共析鋼在A1臨界溫度下是珠光體組織，當(dāng)加熱溫度超過臨界點(diǎn)后珠光體就轉(zhuǎn)臨界溫度下是珠光體組織，當(dāng)加熱溫度超過臨界點(diǎn)后珠光體就轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。變?yōu)閵W氏體。亞共析鋼在亞共析鋼在A1臨界點(diǎn)溫度下是鐵素體和珠光體，當(dāng)溫度超過臨界點(diǎn)溫度下是鐵素體和珠光體，當(dāng)溫度超過A1后，珠光體轉(zhuǎn)后，珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；如果繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度變?yōu)閵W氏體；如果繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度A3臨界點(diǎn)鐵素體也可轉(zhuǎn)化

2、為奧氏體。臨界點(diǎn)鐵素體也可轉(zhuǎn)化為奧氏體。過共析鋼在過共析鋼在A1臨界點(diǎn)溫度下是滲碳體和珠光體，當(dāng)加熱溫度超過臨界點(diǎn)溫度下是滲碳體和珠光體，當(dāng)加熱溫度超過A1后，珠光后，珠光體轉(zhuǎn)變；如果繼續(xù)加熱至體轉(zhuǎn)變；如果繼續(xù)加熱至Acm以上，滲碳體將全部溶入奧氏體。以上，滲碳體將全部溶入奧氏體。鋼的加熱程度就是奧氏體的形成過程，這種組織轉(zhuǎn)變可以稱為奧氏體化。鋼的加熱程度就是奧氏體的形成過程，這種組織轉(zhuǎn)變可以稱為奧氏體化。一、加熱溫度的確定一、加熱溫度的確定電廠金屬材料注意：注意：加熱時(shí)，鋼的組織實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度往往是高于相圖中的理論相變溫度；加熱時(shí)，鋼的組織實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度往往是高于相圖中的理論相變溫度；冷卻時(shí)，也

3、往往低于相圖中的理論相變溫度。冷卻時(shí)，也往往低于相圖中的理論相變溫度。在熱處理工藝中，不加熱時(shí)的臨界點(diǎn)分別用在熱處理工藝中，不加熱時(shí)的臨界點(diǎn)分別用AC1、AC3、ACCm表示；而冷卻表示；而冷卻是的臨界點(diǎn)分別用是的臨界點(diǎn)分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。表示。二、奧氏體化過程二、奧氏體化過程珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體是一個(gè)從新結(jié)晶的過程。由于珠光體是鐵素體和滲碳體的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體是一個(gè)從新結(jié)晶的過程。由于珠光體是鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，鐵素體與滲碳體的晶包類型不同，含碳量差別很大，轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏機(jī)械混合物，鐵素體與滲碳體的晶包類型不同，含碳量差別很大，轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體必須進(jìn)行晶包的改組和鐵碳原子的擴(kuò)

4、散。體必須進(jìn)行晶包的改組和鐵碳原子的擴(kuò)散。奧氏體化大致可分為四個(gè)過程，如圖奧氏體化大致可分為四個(gè)過程，如圖32所示。所示。電廠金屬材料 1奧氏體形核奧氏體形核奧氏體的晶核上首先在鐵素體和滲碳體的相界面上形成的。由于界面上的碳濃度處于中間值，奧氏體的晶核上首先在鐵素體和滲碳體的相界面上形成的。由于界面上的碳濃度處于中間值，原子排列也不規(guī)則，原子由于偏離平衡位置處于畸變狀態(tài)而具有較高的能量。同時(shí)位錯(cuò)和空原子排列也不規(guī)則，原子由于偏離平衡位置處于畸變狀態(tài)而具有較高的能量。同時(shí)位錯(cuò)和空間密度較高間密度較高 鐵素體和滲碳體的交接處在濃度結(jié)構(gòu)和能量上為奧氏體形核提供了有利條件。鐵素體和滲碳體的交接處在濃度

5、結(jié)構(gòu)和能量上為奧氏體形核提供了有利條件。2奧氏體長大奧氏體長大奧氏體一旦形成，便通過原子擴(kuò)散不斷張大奧氏體一旦形成，便通過原子擴(kuò)散不斷張大 在于鐵素體接觸的方向上，鐵素體逐漸通過改組在于鐵素體接觸的方向上，鐵素體逐漸通過改組晶胞向奧氏提轉(zhuǎn)化；在與滲碳體接觸的方向上，滲碳體不斷溶入奧氏體。晶胞向奧氏提轉(zhuǎn)化；在與滲碳體接觸的方向上，滲碳體不斷溶入奧氏體。 3殘余滲碳體溶解殘余滲碳體溶解由于鐵素體的晶格類型和含碳量的差別都不大，因而鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變總是先完成。當(dāng)珠由于鐵素體的晶格類型和含碳量的差別都不大，因而鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)變總是先完成。當(dāng)珠光體中的鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，仍有少量的滲碳體尚

6、未溶解。隨著保溫時(shí)間的延長，這光體中的鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體后，仍有少量的滲碳體尚未溶解。隨著保溫時(shí)間的延長，這部分滲碳體不斷溶入奧氏體，直至完全消失。部分滲碳體不斷溶入奧氏體，直至完全消失。4奧氏體均勻化奧氏體均勻化剛形成的奧氏體晶粒中，碳濃度是不均勻的。原先滲碳體的位置，碳濃度較高；原先屬于鐵素剛形成的奧氏體晶粒中，碳濃度是不均勻的。原先滲碳體的位置，碳濃度較高；原先屬于鐵素體的位置，碳濃度較低。因此，必須保溫一段時(shí)間，通過碳原子的擴(kuò)散獲得成分均勻的奧氏體。體的位置，碳濃度較低。因此，必須保溫一段時(shí)間，通過碳原子的擴(kuò)散獲得成分均勻的奧氏體。這就是熱處理應(yīng)該有一個(gè)保溫階段的原因。這就是熱處理

7、應(yīng)該有一個(gè)保溫階段的原因。 電廠金屬材料對于亞共析鋼與過共析鋼，若加熱溫度沒有超過對于亞共析鋼與過共析鋼，若加熱溫度沒有超過AC3或或ACCm，而在稍高于，而在稍高于AC1停留，只能使原始組織中的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而共析鐵素體或二停留，只能使原始組織中的珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而共析鐵素體或二次滲碳體仍將保留。只有進(jìn)一步加熱至次滲碳體仍將保留。只有進(jìn)一步加熱至AC3或或Accm以上并保溫足夠時(shí)間，以上并保溫足夠時(shí)間，才能得到單相的奧氏體。才能得到單相的奧氏體。如果加熱溫度過高，或者保溫時(shí)間過長，將會(huì)促使奧氏體晶粒粗化。奧氏如果加熱溫度過高，或者保溫時(shí)間過長，將會(huì)促使奧氏體晶粒粗化。奧氏體晶粒粗化

8、后，熱處理后鋼的晶粒就粗大，會(huì)降低鋼的力學(xué)性能。體晶粒粗化后，熱處理后鋼的晶粒就粗大，會(huì)降低鋼的力學(xué)性能。 電廠金屬材料三、三、 晶粒度的評定晶粒度的評定 晶粒的大小，或叫晶粒的粗細(xì)，是用晶粒的大小，或叫晶粒的粗細(xì)，是用晶粒度晶粒度來表示的。來表示的。1起始晶粒度起始晶粒度：指鋼加熱至奧氏體的過程中，當(dāng)鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛完了是所形成：指鋼加熱至奧氏體的過程中，當(dāng)鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛剛完了是所形成的晶粒度，既當(dāng)奧氏體成核長大時(shí)的晶粒度，既當(dāng)奧氏體成核長大時(shí) ，奧氏體晶粒的邊界剛剛相碰時(shí)的晶粒的大小。，奧氏體晶粒的邊界剛剛相碰時(shí)的晶粒的大小。2實(shí)際晶粒度：實(shí)際晶粒度：是指某一具體的熱處理后或熱

9、加工條件下，所得到的奧氏體晶粒度。是指某一具體的熱處理后或熱加工條件下，所得到的奧氏體晶粒度。在加熱溫度升高和保溫時(shí)間延長的情況下、會(huì)使奧氏體最初形成的晶粒長大，這是因在加熱溫度升高和保溫時(shí)間延長的情況下、會(huì)使奧氏體最初形成的晶粒長大，這是因?yàn)樵趭W氏體晶粒的邊界處，原子排列是不規(guī)則的，因而活動(dòng)的能力強(qiáng)，較大的晶粒吞為在奧氏體晶粒的邊界處，原子排列是不規(guī)則的，因而活動(dòng)的能力強(qiáng)，較大的晶粒吞并小的晶粒，使晶界遷移，晶粒就不斷長大。并小的晶粒，使晶界遷移，晶粒就不斷長大。在實(shí)際生產(chǎn)中影響奧氏體晶粒長大的主要原因是加熱溫度，加熱溫度越高，奧氏體的晶粒就越大；在實(shí)際生產(chǎn)中影響奧氏體晶粒長大的主要原因是加

10、熱溫度，加熱溫度越高，奧氏體的晶粒就越大；其次是保溫時(shí)間，保溫時(shí)間長，奧氏體的晶粒也大。因此，熱處理時(shí)要特別注意控制好加熱溫度，其次是保溫時(shí)間，保溫時(shí)間長，奧氏體的晶粒也大。因此，熱處理時(shí)要特別注意控制好加熱溫度，并選擇好適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間。并選擇好適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間。 電廠金屬材料3 3本質(zhì)晶粒度：本質(zhì)晶粒度：不同的銅奧氏體晶粒加熱時(shí)長大的傾向不同，評定奧氏體晶粒不同的銅奧氏體晶粒加熱時(shí)長大的傾向不同，評定奧氏體晶粒在加熱時(shí)長大傾向的標(biāo)準(zhǔn)叫本質(zhì)晶粒度。在加熱時(shí)長大傾向的標(biāo)準(zhǔn)叫本質(zhì)晶粒度。根據(jù)冶金部的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，加熱到根據(jù)冶金部的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，加熱到9301093010保溫保溫8h8h冷卻下來后鋼的晶粒大小

11、，稱為本質(zhì)晶粒度。冷卻下來后鋼的晶粒大小，稱為本質(zhì)晶粒度。冶金部將鋼分為兩大類，一類叫本質(zhì)粗晶粒鋼，另一類叫本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，其冶金部將鋼分為兩大類，一類叫本質(zhì)粗晶粒鋼，另一類叫本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，其與溫度的關(guān)系如圖與溫度的關(guān)系如圖3 33 3所示。所示。電廠金屬材料鋼的本質(zhì)晶粒度是由鋼的成分和冶煉條件決定的。鋼的本質(zhì)晶粒度是由鋼的成分和冶煉條件決定的。含有鈦、釩、鎢等合金元含有鈦、釩、鎢等合金元素的鋼，大多屬于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。冶煉時(shí)采用鋁脫氧的鋼也為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，素的鋼，大多屬于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。冶煉時(shí)采用鋁脫氧的鋼也為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，而只用硅、錳脫氧的鋼則為本質(zhì)粗晶粒鋼。而只用硅、錳脫氧的鋼則為本質(zhì)粗晶粒鋼

12、。工業(yè)生產(chǎn)采用工業(yè)生產(chǎn)采用奧氏體本質(zhì)晶粒度奧氏體本質(zhì)晶粒度來評定鋼的長大傾向。來評定鋼的長大傾向。奧氏體晶粒度的標(biāo)準(zhǔn)共奧氏體晶粒度的標(biāo)準(zhǔn)共定為定為18級，級，1級最粗，級最粗，8級最細(xì)，級最細(xì)，是在放大是在放大100倍的金相顯微鏡下觀察定的級，倍的金相顯微鏡下觀察定的級，晶粒度為晶粒度為14級的定為本質(zhì)粗晶粒鋼，級的定為本質(zhì)粗晶粒鋼，58級的定為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。級的定為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。這是因?yàn)殁?、釩、鎢及鋁等合金元素在鋼中能形成金屬化合物，這些化合物微粒分這是因?yàn)殁?、釩、鎢及鋁等合金元素在鋼中能形成金屬化合物，這些化合物微粒分布在奧氏體晶界上能機(jī)械地阻止奧氏體晶粒的長大。但是，當(dāng)溫度升得較高時(shí)，這

13、些布在奧氏體晶界上能機(jī)械地阻止奧氏體晶粒的長大。但是，當(dāng)溫度升得較高時(shí)，這些化合物微粒會(huì)發(fā)生聚集甚至溶入奧氏體，這樣也失去了機(jī)械阻礙的作用，晶粒便會(huì)迅化合物微粒會(huì)發(fā)生聚集甚至溶入奧氏體，這樣也失去了機(jī)械阻礙的作用，晶粒便會(huì)迅速長大。速長大。 電廠金屬材料第二節(jié)第二節(jié) 奧氏體鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變奧氏體鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變 冷卻是鋼熱處理的三個(gè)工序中影響性能的最重要環(huán)節(jié)，所以冷卻轉(zhuǎn)變是熱處冷卻是鋼熱處理的三個(gè)工序中影響性能的最重要環(huán)節(jié)，所以冷卻轉(zhuǎn)變是熱處理的關(guān)鍵。理的關(guān)鍵。熱處理冷卻方式通常有兩種，即等溫冷卻和連續(xù)冷卻。熱處理冷卻方式通常有兩種，即等溫冷卻和連續(xù)冷卻。電廠金屬材料一、奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變一、奧

14、氏體的等溫轉(zhuǎn)變 （一）奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（一）奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線一般用金相硬度法測定。圖奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線一般用金相硬度法測定。圖3-5 3-5 是共析鋼是共析鋼C C曲線測定方曲線測定方法示意圖。圖法示意圖。圖3-63-6是實(shí)測的共析鋼是實(shí)測的共析鋼C C曲線。曲線。 110102103104105106100200300400500600700800奧氏體A1MSMf時(shí)間（s）溫度（）粗珠光體（HRC520）細(xì)珠光體（HRC 3040）上貝氏體（HRC 4045）下貝氏體（HRC 5060）馬氏體殘余奧氏體（HRC 55）圖3-6 共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線電廠金屬材料（二）奧氏

15、體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（二）奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的不同，根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的不同，C曲線分為高溫轉(zhuǎn)變、中溫轉(zhuǎn)變和低溫轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)區(qū)曲線分為高溫轉(zhuǎn)變、中溫轉(zhuǎn)變和低溫轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)區(qū)域。域。根據(jù)轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的不同，鋼在冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變可分為根據(jù)轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的不同，鋼在冷卻時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變可分為珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變及馬氏體型轉(zhuǎn)變?nèi)N。珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變及馬氏體型轉(zhuǎn)變?nèi)N。高溫轉(zhuǎn)變的溫度范圍為高溫轉(zhuǎn)變的溫度范圍為A1至至550區(qū)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體組織，故稱珠區(qū)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體組織，故稱珠光體轉(zhuǎn)變；光體轉(zhuǎn)變；中溫轉(zhuǎn)變的溫度范圍為中溫轉(zhuǎn)變的溫度范圍為550至至

16、Ms線區(qū)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏體組織，故稱線區(qū)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏體組織，故稱貝氏體轉(zhuǎn)變；貝氏體轉(zhuǎn)變；低溫轉(zhuǎn)變的溫度范圍為低溫轉(zhuǎn)變的溫度范圍為Ms線至線至Mf線區(qū)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體組織，故稱馬線區(qū)間，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體組織，故稱馬氏體轉(zhuǎn)變。氏體轉(zhuǎn)變。電廠金屬材料（1）高溫轉(zhuǎn)變（珠光體轉(zhuǎn)變）高溫轉(zhuǎn)變（珠光體轉(zhuǎn)變）珠光體轉(zhuǎn)變是奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體的過程，通過碳原子和鐵原子的擴(kuò)散形珠光體轉(zhuǎn)變是奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體的過程，通過碳原子和鐵原子的擴(kuò)散形成鐵素體和滲碳體的層片狀機(jī)械混合物，轉(zhuǎn)變溫度為成鐵素體和滲碳體的層片狀機(jī)械混合物，轉(zhuǎn)變溫度為A1550，珠光體轉(zhuǎn)，珠光體轉(zhuǎn)變是一種擴(kuò)散性相變。變是一種擴(kuò)散性相變。珠光

17、體的轉(zhuǎn)變機(jī)理如圖珠光體的轉(zhuǎn)變機(jī)理如圖3-7所示，微觀組織如圖所示，微觀組織如圖3-8 所示。所示。 電廠金屬材料圖3-8 珠光體的顯微組織（a）光學(xué)顯微組織（硝酸酒精侵蝕，500）；（b）電子顯微組織（硝酸酒精侵蝕，3800）電廠金屬材料（1） 中溫轉(zhuǎn)變（貝氏體轉(zhuǎn)變）中溫轉(zhuǎn)變（貝氏體轉(zhuǎn)變）轉(zhuǎn)變溫度為轉(zhuǎn)變溫度為550Ms線，由于轉(zhuǎn)變溫度較低，原子的擴(kuò)散能力較弱。奧氏體線，由于轉(zhuǎn)變溫度較低，原子的擴(kuò)散能力較弱。奧氏體在轉(zhuǎn)變過程中，碳原子只能作短距離的擴(kuò)散，而鐵原子幾乎不能擴(kuò)散，僅從在轉(zhuǎn)變過程中，碳原子只能作短距離的擴(kuò)散，而鐵原子幾乎不能擴(kuò)散，僅從面心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格。奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的

18、過程與轉(zhuǎn)變?yōu)橹槊嫘牧⒎骄Ц褶D(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格。奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的過程與轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的不同，轉(zhuǎn)變時(shí)，先析出含碳過飽和的鐵素體，隨后在鐵素體中陸續(xù)析光體的不同，轉(zhuǎn)變時(shí)，先析出含碳過飽和的鐵素體，隨后在鐵素體中陸續(xù)析出細(xì)的滲碳體。出細(xì)的滲碳體。這種過飽和鐵素體和細(xì)小顆粒狀滲碳體的機(jī)械混合物，稱為這種過飽和鐵素體和細(xì)小顆粒狀滲碳體的機(jī)械混合物，稱為貝氏體，用符號貝氏體，用符號B表示。表示。 在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)，550350范圍內(nèi)，等溫轉(zhuǎn)變成的組織稱為上貝氏體；350Ms范圍，等溫轉(zhuǎn)變成的組織稱為下貝氏體。圖3-9上貝氏體的顯微組織 圖3-10下貝氏體的顯微組織電廠金屬材料（3）粒狀貝氏體 粒狀貝氏體也是在

19、中溫轉(zhuǎn)變區(qū)，由奧氏體轉(zhuǎn)變成的組織。粒狀貝氏體是由鐵素體及由鐵素體基體所包圍著的小島狀組織所組成，這些小島狀組織形態(tài)很不規(guī)則，常呈粒狀或長條狀，如圖3-15，圖3-16所示。粒狀貝氏體的形成與鋼的成分及轉(zhuǎn)變溫度有關(guān)。在電廠用鋼中，粒狀貝氏體常出現(xiàn)于低碳的粒狀貝氏體的形成與鋼的成分及轉(zhuǎn)變溫度有關(guān)。在電廠用鋼中，粒狀貝氏體常出現(xiàn)于低碳的Cr-Mo鋼和鋼和Cr-Mo-V鋼等鋼種的原材料及焊接接頭中。鋼等鋼種的原材料及焊接接頭中。電廠金屬材料3低溫轉(zhuǎn)變（馬氏體轉(zhuǎn)變）低溫轉(zhuǎn)變（馬氏體轉(zhuǎn)變）轉(zhuǎn)變溫度為轉(zhuǎn)變溫度為MsMf ，當(dāng)奧氏體以較快的速度冷卻到，當(dāng)奧氏體以較快的速度冷卻到Ms以下時(shí)，由于溫度較低，鐵原子

20、以下時(shí)，由于溫度較低，鐵原子和碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散，鐵原子只是作微小位移，使和碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散，鐵原子只是作微小位移，使-Fe晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ц褶D(zhuǎn)變?yōu)?Fe的晶格，的晶格，而碳原子來不及擴(kuò)散全部固溶在而碳原子來不及擴(kuò)散全部固溶在-Fe中，碳在中，碳在-Fe中的過飽和固溶體組織稱為馬氏中的過飽和固溶體組織稱為馬氏體，用符號體，用符號M表示。表示。 （1） 馬氏體的形態(tài)馬氏體的組織形態(tài)與含碳量有關(guān)，根據(jù)馬氏體組織的不同，把馬氏體分為低碳馬氏體、高碳馬氏體和混合型馬氏體。當(dāng)含碳量0.25，形成低碳馬氏體（條狀馬氏體），低碳馬氏體組織中有許多尺寸大致相同的細(xì)長薄條單元，薄條平行排列組成一束，束和束之間

21、位向不同。低碳馬氏體過飽和程度低、內(nèi)應(yīng)力小，不僅強(qiáng)度高，而且塑性、韌性也較好，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。 圖3-17低碳馬氏體電廠金屬材料當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于1時(shí)，形成高碳馬氏體（針狀馬氏體），時(shí)，形成高碳馬氏體（針狀馬氏體），圖圖3-18為為T10鋼經(jīng)鋼經(jīng)1000加熱，水冷淬火處理后得到的高碳馬氏體組織。加熱，水冷淬火處理后得到的高碳馬氏體組織。針葉一般以針葉一般以60120相交。馬氏體的針葉一般在奧氏體晶粒內(nèi)形成，第一相交。馬氏體的針葉一般在奧氏體晶粒內(nèi)形成，第一片馬氏體粗大，往往橫貫整個(gè)馬氏體的晶粒，稍后形成的馬氏體則較小，最片馬氏體粗大，往往橫貫整個(gè)馬氏體的晶粒，稍后形成的馬氏體則較小

22、，最后形成的馬氏體就更小，如圖后形成的馬氏體就更小，如圖3-19所示。所示。針狀馬氏體可稱為高碳馬氏體，也稱為孿晶馬氏體，其組織結(jié)構(gòu)如圖針狀馬氏體可稱為高碳馬氏體，也稱為孿晶馬氏體，其組織結(jié)構(gòu)如圖3-20所所示。示。圖3-18高碳馬氏體電廠金屬材料含碳量在0.25%1%之間的碳快速冷卻所得到的組織為低碳馬氏體和高碳馬氏體的混合結(jié)構(gòu)。（2）馬氏體的性能： 高碳度是馬氏體的主要特征。馬氏體的硬度與其含碳量有關(guān)，如圖3-21所示。含碳量愈多，硬度愈高；當(dāng)含碳量超過0.6%以后，馬氏體的硬度就增加不多。電廠金屬材料馬氏體具有高硬度的主要原因是由于過飽和的碳原子所起的固溶強(qiáng)化作用馬氏體具有高硬度的主要原

23、因是由于過飽和的碳原子所起的固溶強(qiáng)化作用和形成馬氏體時(shí)在馬氏體內(nèi)產(chǎn)生了大量的位錯(cuò)或?qū)\晶引起了加工強(qiáng)化的結(jié)和形成馬氏體時(shí)在馬氏體內(nèi)產(chǎn)生了大量的位錯(cuò)或?qū)\晶引起了加工強(qiáng)化的結(jié)果。果。高碳馬氏體具有高的硬度，但韌性很低，脆性大高碳馬氏體具有高的硬度，但韌性很低，脆性大；馬氏體針葉愈粗大，韌；馬氏體針葉愈粗大，韌性愈低，脆性愈大。所以，淬火得到高碳馬氏體后，必須作消除脆性的回性愈低，脆性愈大。所以，淬火得到高碳馬氏體后，必須作消除脆性的回火處理才能應(yīng)用?；鹛幚聿拍軕?yīng)用。低碳馬氏體具有較高的硬度和強(qiáng)度，而且韌性也比較好低碳馬氏體具有較高的硬度和強(qiáng)度，而且韌性也比較好；這種強(qiáng)度和韌性；這種強(qiáng)度和韌性的良好配

24、合，使低碳馬氏體得到了廣泛應(yīng)用。的良好配合，使低碳馬氏體得到了廣泛應(yīng)用。（3）馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)）馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn) 奧氏體是在奧氏體是在Ms點(diǎn)溫度以下轉(zhuǎn)變成馬氏體的。點(diǎn)溫度以下轉(zhuǎn)變成馬氏體的。由于轉(zhuǎn)變溫度很低，奧氏體中的由于轉(zhuǎn)變溫度很低，奧氏體中的鐵、碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散，因而只有鐵元素的晶格改變，面心立方晶格鐵、碳原子都不能進(jìn)行擴(kuò)散，因而只有鐵元素的晶格改變，面心立方晶格-Fe轉(zhuǎn)化為體心立方晶格轉(zhuǎn)化為體心立方晶格-Fe。由于碳原子無擴(kuò)散能力而過飽和固溶在。由于碳原子無擴(kuò)散能力而過飽和固溶在-Fe中，當(dāng)中，當(dāng)含碳量大于含碳量大于0.25%時(shí)，將使晶格撐開。時(shí)，將使晶格撐開。電廠金屬材料馬氏體的形

25、成速度極快。馬氏體的形成速度極快。馬氏體轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍（馬氏體轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍（M Ms sM Mf f）內(nèi)進(jìn)行的）內(nèi)進(jìn)行的。奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)連續(xù)冷卻的過程。奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是一個(gè)連續(xù)冷卻的過程。鋼鋼MsMs和和M Mf f點(diǎn)溫度的高低取決于奧點(diǎn)溫度的高低取決于奧氏體中含碳量，氏體中含碳量，奧氏體中含碳量愈高，奧氏體中含碳量愈高，MsMs和和MfMf溫度愈低，溫度愈低，如圖如圖3-223-22所示。當(dāng)所示。當(dāng)含碳量大于含碳量大于0.6%0.6%后，后，MfMf點(diǎn)已下降到點(diǎn)已下降到00以下的溫度；因此，高碳鋼淬火后常常以下的溫度；因此，高碳鋼淬火后常常含有一定數(shù)量的殘余奧氏體

26、。含有一定數(shù)量的殘余奧氏體。電廠金屬材料殘余奧氏體的存在會(huì)降低鋼的強(qiáng)度和硬度，影響鋼的耐磨能力。當(dāng)然如果鋼中有殘余奧氏體存在，殘余奧氏體的存在會(huì)降低鋼的強(qiáng)度和硬度，影響鋼的耐磨能力。當(dāng)然如果鋼中有殘余奧氏體存在，可減少淬火時(shí)的變形并增加淬火鋼的韌性，殘余奧氏體還有阻止裂紋擴(kuò)散的作用。所以，一定量的可減少淬火時(shí)的變形并增加淬火鋼的韌性，殘余奧氏體還有阻止裂紋擴(kuò)散的作用。所以，一定量的殘余奧氏體存在于鋼中，并不是有害的。殘余奧氏體存在于鋼中，并不是有害的。從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體后體積要膨脹。從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體后體積要膨脹。體積的膨脹將引起很大的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力又稱為組織應(yīng)力。而從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏

27、體積的膨脹將引起很大的內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力又稱為組織應(yīng)力。而從奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)需要快速冷卻，在短時(shí)間內(nèi)溫度變化很大，使鋼熱脹冷縮又會(huì)產(chǎn)生一種內(nèi)應(yīng)力，這體時(shí)需要快速冷卻，在短時(shí)間內(nèi)溫度變化很大，使鋼熱脹冷縮又會(huì)產(chǎn)生一種內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。這兩種應(yīng)力的疊加，是造成鋼件淬火開裂和變形的重要原因。種內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力。這兩種應(yīng)力的疊加，是造成鋼件淬火開裂和變形的重要原因。（三）含碳量對奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響（三）含碳量對奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的影響亞共析鋼和過共析鋼從奧氏體轉(zhuǎn)變才為珠光體之前，均有先共析相析出的過亞共析鋼和過共析鋼從奧氏體轉(zhuǎn)變才為珠光體之前，均有先共析相析出的過程；因此，它們的

28、等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線有所不同，如圖程；因此，它們的等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線有所不同，如圖3-233-23、圖、圖3-243-24所示。所示。電廠金屬材料從中可以看出，與共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線相比，亞共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線上半部多一條鐵素體共析從中可以看出，與共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線相比，亞共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線上半部多一條鐵素體共析轉(zhuǎn)變線；過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線上半部多一條滲碳體共析轉(zhuǎn)變線。說明亞共析鋼和過共析鋼的奧轉(zhuǎn)變線；過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線上半部多一條滲碳體共析轉(zhuǎn)變線。說明亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體在等溫轉(zhuǎn)變過程中分別先析出鐵素體和滲碳體，然后再完成珠光體轉(zhuǎn)變過程。氏體在等溫轉(zhuǎn)

29、變過程中分別先析出鐵素體和滲碳體，然后再完成珠光體轉(zhuǎn)變過程。電廠金屬材料二、奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 在連續(xù)冷卻過程中，過冷奧氏體同樣會(huì)轉(zhuǎn)變成珠光體或貝氏體或馬氏體，組織轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域與奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變時(shí)大致相同。連續(xù)冷卻是指按照一定的速度從較高的溫度冷卻，奧氏體的組織轉(zhuǎn)變發(fā)生在各個(gè)不同的轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域；因此，就會(huì)得到各個(gè)不同區(qū)域的產(chǎn)物。連續(xù)冷卻時(shí)的速度不同，在各個(gè)轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)停留的時(shí)間也不同，所得到的各種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物相對數(shù)量也就不同，就會(huì)有不同的機(jī)械性能。連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)變規(guī)律不如等溫轉(zhuǎn)交明顯，有時(shí)有幾種組織，這些組織也較難區(qū)分。 奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變在實(shí)際生產(chǎn)中，如一般淬火、正火、退火等，

30、過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變在實(shí)際生產(chǎn)中，如一般淬火、正火、退火等，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變均是在連續(xù)冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的。所以，研究奧氏體在連續(xù)冷卻過程中的轉(zhuǎn)變具有十分重要的均是在連續(xù)冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變的。所以，研究奧氏體在連續(xù)冷卻過程中的轉(zhuǎn)變具有十分重要的意義意義電廠金屬材料 奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變用連續(xù)冷卻曲線來進(jìn)行分析。連續(xù)冷卻曲線也是用試驗(yàn)方法測定繪制的，共析鋼的連續(xù)冷卻曲線如圖325所示。電廠金屬材料 奧氏體的連續(xù)沖卻曲線較難測定。奧氏體的連續(xù)沖卻曲線較難測定。工程上常參照等溫轉(zhuǎn)變曲線來近似地、定性工程上常參照等溫轉(zhuǎn)變曲線來近似地、定性地分析連續(xù)冷卻時(shí)奧氏體的轉(zhuǎn)變過程。地分析連續(xù)冷卻時(shí)奧氏體的轉(zhuǎn)變過

31、程。 為了預(yù)測某種鋼在某一冷卻速度下所得到的組織，可將此冷卻速度線畫在該鋼為了預(yù)測某種鋼在某一冷卻速度下所得到的組織，可將此冷卻速度線畫在該鋼種的等溫轉(zhuǎn)變曲線上，種的等溫轉(zhuǎn)變曲線上，根據(jù)冷卻速度線在等溫轉(zhuǎn)變曲線中的位置來估計(jì)所得到的根據(jù)冷卻速度線在等溫轉(zhuǎn)變曲線中的位置來估計(jì)所得到的組織，并以此來分析其力學(xué)性能組織，并以此來分析其力學(xué)性能，如圖，如圖326所示。所示。電廠金屬材料 亞共析鋼或過共析鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線要比共析鋼復(fù)雜一些亞共析鋼或過共析鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線要比共析鋼復(fù)雜一些，45號鋼的連續(xù)號鋼的連續(xù)冷卻曲線見圖冷卻曲線見圖327所示。所示。連續(xù)冷卻曲線在生產(chǎn)實(shí)踐中具有效大的實(shí)用意連

32、續(xù)冷卻曲線在生產(chǎn)實(shí)踐中具有效大的實(shí)用意義?？梢杂脕碇贫ㄕ_的熱處理冷卻工藝，分義?？梢杂脕碇贫ㄕ_的熱處理冷卻工藝，分析淬火、正火、退火后鋼件所得到的組織和力析淬火、正火、退火后鋼件所得到的組織和力學(xué)性能；還可以用來分析焊接熱影響區(qū)的組織學(xué)性能；還可以用來分析焊接熱影響區(qū)的組織和力學(xué)性能。和力學(xué)性能。電廠金屬材料第三節(jié) 鋼的淬火和回火 一、淬火一、淬火 淬火是將鋼加熱到淬火是將鋼加熱到Ac3或或Ac1以上以上3050，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻從，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻從而得到馬氏體或下貝氏體組織的工藝。淬火的主要目的是把材料的組織轉(zhuǎn)變成而得到馬氏體或下貝氏體組織的工藝。淬火的主要目的是把

33、材料的組織轉(zhuǎn)變成馬氏體或下貝氏體。馬氏體或下貝氏體。鋼的淬火是熱處理中的一種重要工藝，電廠許多的重要零部件如葉片、緊固件等鋼的淬火是熱處理中的一種重要工藝，電廠許多的重要零部件如葉片、緊固件等都是采用淬火和回火的熱處理工藝，以便獲得優(yōu)良的使用性能。都是采用淬火和回火的熱處理工藝，以便獲得優(yōu)良的使用性能。（一）加熱溫度的選擇（一）加熱溫度的選擇 碳鋼的淬火加熱溫度如圖碳鋼的淬火加熱溫度如圖3-28所示所示。從中可以看出，亞共析鋼的淬火溫。從中可以看出，亞共析鋼的淬火溫度為度為Ac3以上以上3050。加熱到此溫度。加熱到此溫度范圍時(shí)，組織完全為奧氏體，淬火后范圍時(shí)，組織完全為奧氏體，淬火后的組織為

34、均勻的馬氏體。如果加熱溫的組織為均勻的馬氏體。如果加熱溫度小于度小于Ac3，則淬火后的組織中會(huì)因出，則淬火后的組織中會(huì)因出現(xiàn)鐵素體而降低鋼的硬度?，F(xiàn)鐵素體而降低鋼的硬度。 電廠金屬材料（二） 冷卻速度及冷卻介質(zhì)的選擇淬火時(shí)的冷卻速度必須大于臨界冷卻速度；淬火時(shí)的冷卻速度必須大于臨界冷卻速度；但過快的冷卻又會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力，但過快的冷卻又會(huì)增加內(nèi)應(yīng)力，引起鋼件的變形和開裂。因此，選擇合理的冷卻介質(zhì)是淬火工藝的關(guān)鍍。引起鋼件的變形和開裂。因此，選擇合理的冷卻介質(zhì)是淬火工藝的關(guān)鍍。鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線是選擇淬火時(shí)的冷卻速度和介質(zhì)的依據(jù)，鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線是選擇淬火時(shí)的冷卻速度和介質(zhì)的依據(jù)，理想的冷卻曲線理想的

35、冷卻曲線如圖如圖329所示。所示。理想的冷卻曲線先應(yīng)稍慢冷卻，理想的冷卻曲線先應(yīng)稍慢冷卻，但在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)快速冷卻，不但在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)快速冷卻，不能碰及等溫轉(zhuǎn)變曲線；在中溫能碰及等溫轉(zhuǎn)變曲線；在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)也不應(yīng)該快冷。按這樣轉(zhuǎn)變區(qū)也不應(yīng)該快冷。按這樣的速度冷卻，既能使奧氏體轉(zhuǎn)的速度冷卻，既能使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，又能適當(dāng)?shù)卣{(diào)整變?yōu)轳R氏體，又能適當(dāng)?shù)卣{(diào)整鋼件的溫差，減少淬火冷卻過鋼件的溫差，減少淬火冷卻過程的內(nèi)應(yīng)力，避免變形和開裂。程的內(nèi)應(yīng)力，避免變形和開裂。生產(chǎn)中常用的淬火冷卻介質(zhì)是水和油。生產(chǎn)中常用的淬火冷卻介質(zhì)是水和油。電廠金屬材料(三)淬透性的概念淬透性是指鋼件接受淬火提高硬度的能力，通常用

36、淬硬層的深度來評定。淬硬層是淬火后馬氏體和半馬氏體組織的深度大小，半馬氏體是指組織中有50的馬氏體，另外的50是貝氏體或極細(xì)珠光體。鋼件淬火冷卻時(shí)，沿整個(gè)截面的冷卻速度是不相同的，因而鋼件的表層和中心的組織和機(jī)械性能就會(huì)有差異，如圖330所示。電廠金屬材料 鋼的淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分，鋼的淬透性主要取決于鋼的化學(xué)成分，因?yàn)殇撝械幕瘜W(xué)成分不同，奧氏體等溫因?yàn)殇撝械幕瘜W(xué)成分不同，奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的位置就不同，淬火的臨界冷卻速度也不同。只有當(dāng)臨界冷卻速度小于轉(zhuǎn)變曲線的位置就不同，淬火的臨界冷卻速度也不同。只有當(dāng)臨界冷卻速度小于實(shí)際冷卻速度，才能得到馬氏體。實(shí)際冷卻速度，才能得到馬氏體。在生產(chǎn)

37、實(shí)踐中，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)，提高實(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中，選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)，提高實(shí)際冷卻速度，當(dāng)然也增加淬透性。際冷卻速度，當(dāng)然也增加淬透性。電廠熱力設(shè)備中有許多大截面的鋼件，如汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的主軸、緊固件、主蒸汽閥門電廠熱力設(shè)備中有許多大截面的鋼件，如汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的主軸、緊固件、主蒸汽閥門等。這些鋼件都要求有較大的淬透性。等。這些鋼件都要求有較大的淬透性。（四）淬火的分類 常用的淬火方法可分為單液淬火、常用的淬火方法可分為單液淬火、雙液淬火、分級淬火、等溫淬火及表雙液淬火、分級淬火、等溫淬火及表面淬火等。除表面淬火外，其他淬火面淬火等。除表面淬火外，其他淬火方法如圖所示。方法如圖所示。電廠金屬材料

38、1 單液淬火單液淬火將奧氏體化后的鋼件，迅速置于一種介質(zhì)中冷卻至室溫，這種方法稱為單液淬將奧氏體化后的鋼件，迅速置于一種介質(zhì)中冷卻至室溫，這種方法稱為單液淬火，是生產(chǎn)中應(yīng)用的最廣泛的淬火方法。一般碳鋼和低合金鋼用水來冷卻，簡火，是生產(chǎn)中應(yīng)用的最廣泛的淬火方法。一般碳鋼和低合金鋼用水來冷卻，簡稱為水淬；大多數(shù)合金鋼用油作冷卻介質(zhì)，簡稱為油淬。但水淬容易產(chǎn)生變形稱為水淬；大多數(shù)合金鋼用油作冷卻介質(zhì)，簡稱為油淬。但水淬容易產(chǎn)生變形和開裂；油淬容易出現(xiàn)硬度不足等缺點(diǎn)。和開裂；油淬容易出現(xiàn)硬度不足等缺點(diǎn)。 2 雙液淬火雙液淬火將奧氏體化后的鋼件，先置于一種冷卻速度較大的介質(zhì)（如水）中冷卻，冷將奧氏體化后

39、的鋼件，先置于一種冷卻速度較大的介質(zhì)（如水）中冷卻，冷卻到卻到300左右時(shí)再將鋼件移入另一種冷卻速度較小的介質(zhì)（如油）中冷卻至左右時(shí)再將鋼件移入另一種冷卻速度較小的介質(zhì)（如油）中冷卻至室溫，這種方法稱為雙液淬火。室溫，這種方法稱為雙液淬火。 3.分級淬火法分級淬火法將奧氏體化后的鋼件，迅速置于溫度高于將奧氏體化后的鋼件，迅速置于溫度高于Ms的介質(zhì)中，并保留一段時(shí)間，的介質(zhì)中，并保留一段時(shí)間，使鋼件內(nèi)外溫度一致，然后迅速將鋼件移入另一種介質(zhì)中冷卻至室溫。使鋼件內(nèi)外溫度一致，然后迅速將鋼件移入另一種介質(zhì)中冷卻至室溫。4.等溫淬火法等溫淬火法將奧氏體化后的鋼件，迅速放到溫度稍高于將奧氏體化后的鋼件，

40、迅速放到溫度稍高于M的冷卻介質(zhì)中，并保留較長的冷卻介質(zhì)中，并保留較長的時(shí)間，使過冷的奧氏體在等溫條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，然后在將鋼件置于的時(shí)間，使過冷的奧氏體在等溫條件下轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，然后在將鋼件置于空氣空氣 中冷卻至室溫，這種方法稱為等溫淬火。中冷卻至室溫，這種方法稱為等溫淬火。電廠金屬材料5 表面淬火表面淬火將鋼件的表面迅速地加熱到奧氏體化的溫度，再將鋼件迅速的冷卻到室溫，使表面的將鋼件的表面迅速地加熱到奧氏體化的溫度，再將鋼件迅速的冷卻到室溫，使表面的組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而心部的組織為來的及變化，這種方法稱為表面淬火，如圖組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而心部的組織為來的及變化，這種方法稱為表面淬火，如圖3

41、32所示。所示。表面淬火的零件，一般是用中碳鋼制造的。表面淬火的零件，一般是用中碳鋼制造的。表面淬火的加熱方法最常用的是火焰加熱表面淬火的加熱方法最常用的是火焰加熱和感應(yīng)電加熱兩種。和感應(yīng)電加熱兩種?；鹧婕訜岜砻娲慊鸩僮鞴に嚾鐖D火焰加熱表面淬火操作工藝如圖333所示?；鹧婕訜岜砻娲慊鸬拇闼尽；鹧婕訜岜砻娲慊鸬拇阌矊由疃纫话銥橛矊由疃纫话銥?6mm，這種操作方法比較簡便，但加熱溫度不易控制，鋼件表面質(zhì)量，這種操作方法比較簡便，但加熱溫度不易控制，鋼件表面質(zhì)量不夠穩(wěn)定。不夠穩(wěn)定。感應(yīng)電加熱表面淬火是利用感應(yīng)電流對鋼件表面進(jìn)行加熱，然后噴水冷卻，使鋼件表感應(yīng)電加熱表面淬火是利用感應(yīng)電流對鋼件表面進(jìn)

42、行加熱，然后噴水冷卻，使鋼件表面淬硬的一種熱處理方法。面淬硬的一種熱處理方法。感應(yīng)電加熱溫度容易控制，加熱速度極快，表面質(zhì)量比較穩(wěn)感應(yīng)電加熱溫度容易控制，加熱速度極快，表面質(zhì)量比較穩(wěn)定，是目前應(yīng)用得較為廣泛的表面淬火方法。定，是目前應(yīng)用得較為廣泛的表面淬火方法。 電廠金屬材料二、回火 將淬火后的鋼件再加熱到臨界點(diǎn)將淬火后的鋼件再加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的某一溫度，經(jīng)過一定時(shí)間的保溫，以下的某一溫度，經(jīng)過一定時(shí)間的保溫，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，這種方法成為回火。然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s到室溫，這種方法成為回火。淬火后的鋼件一般是硬而脆，其組織不穩(wěn)定而且存著較大的內(nèi)應(yīng)力，如不及淬火后的鋼件一般是硬而

43、脆，其組織不穩(wěn)定而且存著較大的內(nèi)應(yīng)力，如不及時(shí)回火，將會(huì)影響鋼的機(jī)械性能和尺寸的穩(wěn)定性，其至?xí)?dǎo)致變形和開裂。時(shí)回火，將會(huì)影響鋼的機(jī)械性能和尺寸的穩(wěn)定性，其至?xí)?dǎo)致變形和開裂?；鼗鸬哪康幕鼗鸬哪康氖菫榱私档弯摰拇嘈?，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸?？刂苹鼗鸬募訜崾菫榱私档弯摰拇嘈?，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。控制回火的加熱溫度，還可得到所需要的組織和機(jī)械性能。一般情況下，回火是熱處理的最溫度，還可得到所需要的組織和機(jī)械性能。一般情況下，回火是熱處理的最后一道工序，對鋼的機(jī)械性能有很大的影響。后一道工序，對鋼的機(jī)械性能有很大的影響。 （一）回火時(shí)組織和性能的變化（一）回火時(shí)組織和性能的變化 回火過程中，隨著加熱

44、溫度的高低不同，淬火成馬氏體組織的鋼將發(fā)生四個(gè)回火過程中，隨著加熱溫度的高低不同，淬火成馬氏體組織的鋼將發(fā)生四個(gè)階段的組織變化。階段的組織變化。電廠金屬材料1室溫室溫200，馬氏體分解為回火馬氏體，馬氏體分解為回火馬氏體在這一溫度回火時(shí)，馬氏體不斷地析出極細(xì)的在這一溫度回火時(shí)，馬氏體不斷地析出極細(xì)的碳化物碳化物(Fe2.4C)。馬氏體的過。馬氏體的過飽和程度稍有降低。但由于溫度較低，碳原子的擴(kuò)散能力很弱，飽和程度稍有降低。但由于溫度較低，碳原子的擴(kuò)散能力很弱，族化物是族化物是彌散地分布在馬氏體的基本上與馬氏體保持著共格關(guān)系，彌散地分布在馬氏體的基本上與馬氏體保持著共格關(guān)系，這種組織稱為回火這種

45、組織稱為回火馬氏體。馬氏體。由于碳化物是均彌散得分部在馬氏體上的，所以回火馬氏體與淬火由于碳化物是均彌散得分部在馬氏體上的，所以回火馬氏體與淬火馬氏體的形態(tài)基本一樣，只是在相同腐蝕條件下，回火比淬火更易腐蝕，金馬氏體的形態(tài)基本一樣，只是在相同腐蝕條件下，回火比淬火更易腐蝕，金相片中的組織成黑色，如圖相片中的組織成黑色，如圖334。圖3-34 回火后的金相組織電廠金屬材料2200300，殘余奧氏體分解為回火馬氏體，殘余奧氏體分解為回火馬氏體 含碳量大于含碳量大于0.6%的鋼，淬火后往往有一部分殘余奧氏體組織。當(dāng)淬火馬氏體的鋼，淬火后往往有一部分殘余奧氏體組織。當(dāng)淬火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體后使體積

46、縮小，從而減小了對殘余奧氏體的壓力，為其分解提轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體后使體積縮小，從而減小了對殘余奧氏體的壓力，為其分解提供條件，它也分解為回火馬氏體，然后，鋼的硬度會(huì)有所提升。供條件，它也分解為回火馬氏體，然后，鋼的硬度會(huì)有所提升。3300400 碳化物是不穩(wěn)定的，隨著溫度的升高，向滲碳體轉(zhuǎn)化。這要在溫度升高時(shí)才碳化物是不穩(wěn)定的，隨著溫度的升高，向滲碳體轉(zhuǎn)化。這要在溫度升高時(shí)才能轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化過程是以能轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化過程是以相重新溶入相重新溶入Fe，F(xiàn)e3C又從又從Fe不斷析出這一方式進(jìn)不斷析出這一方式進(jìn)行的。這要在溫度升高到行的。這要在溫度升高到250以后，碳原子的活動(dòng)稍強(qiáng)了一些才有條件，在以后，碳原子

47、的活動(dòng)稍強(qiáng)了一些才有條件，在400以下的溫度，所形成的滲碳體（以下的溫度，所形成的滲碳體（Fe3C），是細(xì)粒狀的。這種細(xì)粒狀的滲碳），是細(xì)粒狀的。這種細(xì)粒狀的滲碳體和鐵素體的機(jī)械混合物稱為屈氏體，用符號體和鐵素體的機(jī)械混合物稱為屈氏體，用符號T表示，表示，4400以上，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w以上，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w當(dāng)回火溫度高于當(dāng)回火溫度高于400時(shí)，由于原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，粒狀的滲碳體聚集張時(shí)，由于原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，粒狀的滲碳體聚集張大，鐵素體中的過飽和度也減少和消失，鐵素體的過飽和度也過度到多邊晶大，鐵素體中的過飽和度也減少和消失，鐵素體的過飽和度也過度到多邊晶粒。有顆粒裝的滲碳體和多邊晶粒

48、組成的機(jī)械混合物稱為索氏體，用符號粒。有顆粒裝的滲碳體和多邊晶粒組成的機(jī)械混合物稱為索氏體，用符號C表示，如圖表示，如圖336所示。所示。電廠金屬材料綜上：綜上：回火加熱的溫度不同，馬氏體的含碳量、殘余奧氏體、內(nèi)應(yīng)力及碳化物回火加熱的溫度不同，馬氏體的含碳量、殘余奧氏體、內(nèi)應(yīng)力及碳化物的尺寸大小也不同，的尺寸大小也不同，如圖如圖3-37所示。反映了鋼件在不同的回火溫度下回火內(nèi)應(yīng)力所示。反映了鋼件在不同的回火溫度下回火內(nèi)應(yīng)力的變化情況。馬氏體的含碳量、殘余奧氏體和內(nèi)應(yīng)力均隨回火溫度的升高而降低；的變化情況。馬氏體的含碳量、殘余奧氏體和內(nèi)應(yīng)力均隨回火溫度的升高而降低；當(dāng)超過當(dāng)超過100以后開始形成

49、碳化物，其顆粒大小隨回火溫度的升高而逐漸增大。以后開始形成碳化物，其顆粒大小隨回火溫度的升高而逐漸增大。這些組織上的變化將導(dǎo)致機(jī)械性能的改變，如圖這些組織上的變化將導(dǎo)致機(jī)械性能的改變，如圖3-38所示。所示。電廠金屬材料電廠金屬材料（二）回火的分類 1 1低溫回火（低溫回火（150150250250）低溫回火后所得到的組織為回火馬氏體。回火后內(nèi)應(yīng)里和脆性降低；但保低溫回火后所得到的組織為回火馬氏體?；鼗鸷髢?nèi)應(yīng)里和脆性降低；但保持了高硬度（持了高硬度（HRC=58HRC=586464），鋼件具有高的耐磨性。主要用于工具、模具、），鋼件具有高的耐磨性。主要用于工具、模具、滾動(dòng)軸承、易磨損件以及滲碳

50、或表面淬火后的回火處理。滾動(dòng)軸承、易磨損件以及滲碳或表面淬火后的回火處理。2 2中溫回火（中溫回火（350350450450）中溫回火所得到的組織為屈氏體?；鼗鸷箐摰奶攸c(diǎn)是有叫高的彈性極限和中溫回火所得到的組織為屈氏體?；鼗鸷箐摰奶攸c(diǎn)是有叫高的彈性極限和屈服極限，內(nèi)應(yīng)力基本消除，所以具有較好的韌性。主要用語處理各種彈屈服極限，內(nèi)應(yīng)力基本消除，所以具有較好的韌性。主要用語處理各種彈簧件以及某些強(qiáng)度要求較高的軸類、刀桿和軸套等。簧件以及某些強(qiáng)度要求較高的軸類、刀桿和軸套等。3 3高溫回火（高溫回火（500500650650）高溫回火所得到的組織為索氏體?；鼗鸷箐摰臋C(jī)械性能既有交好的強(qiáng)度和高溫回火所

51、得到的組織為索氏體?；鼗鸷箐摰臋C(jī)械性能既有交好的強(qiáng)度和硬度，又有交好的蘇醒和韌性，具有交好的綜合的機(jī)械性能。淬火后再驚硬度，又有交好的蘇醒和韌性，具有交好的綜合的機(jī)械性能。淬火后再驚醒高溫回火又常稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)主要用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸、齒醒高溫回火又常稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)主要用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸、齒輪、葉輪、螺栓等。輪、葉輪、螺栓等。電廠金屬材料第四節(jié) 鋼的退火和正火一、退火一、退火將鋼件加熱，保溫在緩慢冷卻（通常是隨爐冷卻）至室溫的熱處理工藝，稱為將鋼件加熱，保溫在緩慢冷卻（通常是隨爐冷卻）至室溫的熱處理工藝，稱為退火。退火。退火后所得到的組織基本上就是鐵碳相圖中所標(biāo)的碳鋼組織，如

52、亞共析鋼為鐵退火后所得到的組織基本上就是鐵碳相圖中所標(biāo)的碳鋼組織，如亞共析鋼為鐵素體和珠光體。素體和珠光體。退火的主要目的是降低鋼的硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性和韌性。提貨還可以退火的主要目的是降低鋼的硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，提高塑性和韌性。提貨還可以西畫晶粒，改善鋼的組織和機(jī)械性能。西畫晶粒，改善鋼的組織和機(jī)械性能。根據(jù)鋼的化學(xué)成分和對機(jī)械性能的要求不同，根據(jù)鋼的化學(xué)成分和對機(jī)械性能的要求不同，退火一般分為完全退火、球化退退火一般分為完全退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火等火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火等。各種退火的加熱溫度如圖。各種退火的加熱溫度如圖3-39所示。所示。電廠金屬材料電廠金屬材料（一）完

53、全退火（一）完全退火完全退火是把鋼加熱至完全退火是把鋼加熱至Ac3以上以上3050保溫，然后緩慢冷卻下來的工藝過程。完全保溫，然后緩慢冷卻下來的工藝過程。完全退火適用于處理亞共析鋼和低、中合金鋼，目的是細(xì)化晶粒、均勻組織、降低硬度和退火適用于處理亞共析鋼和低、中合金鋼，目的是細(xì)化晶粒、均勻組織、降低硬度和消除應(yīng)力。消除應(yīng)力。過共析鋼不宜于進(jìn)行完全退火，因?yàn)榧訜岬竭^共析鋼不宜于進(jìn)行完全退火，因?yàn)榧訜岬紸ccm線以上再緩慢冷卻時(shí)，滲碳體將以網(wǎng)線以上再緩慢冷卻時(shí)，滲碳體將以網(wǎng)狀形式存在于鐵素體的晶界上，反而增加了鋼的脆性。狀形式存在于鐵素體的晶界上，反而增加了鋼的脆性。（二）球化退火（二）球化退火球

54、化退火是將鋼件加熱至球化退火是將鋼件加熱至Ac1以上以上2030，保溫一定時(shí)間，隨爐冷卻或在，保溫一定時(shí)間，隨爐冷卻或在Ar1以下以下20左右等溫一定時(shí)間，使?jié)B碳體球化，然后在左右等溫一定時(shí)間，使?jié)B碳體球化，然后在600以下出爐空冷的工藝。球化退以下出爐空冷的工藝。球化退火主要用于共析鋼或過共析鋼?；鹬饕糜诠参鲣摶蜻^共析鋼。（三）去（三）去應(yīng)力應(yīng)力退火退火去應(yīng)力退火是將鋼件加熱至去應(yīng)力退火是將鋼件加熱至500600的范圍內(nèi)，適當(dāng)保溫，然后緩慢冷卻到室溫的范圍內(nèi)，適當(dāng)保溫，然后緩慢冷卻到室溫的工藝，又稱低溫退火。的工藝，又稱低溫退火。電廠中的焊接結(jié)構(gòu)件一般都比較大，大多不能入爐加熱。這時(shí)可以用

55、火焰加熱或感電廠中的焊接結(jié)構(gòu)件一般都比較大，大多不能入爐加熱。這時(shí)可以用火焰加熱或感應(yīng)電加熱等局部加熱方法，對焊縫及熱影響區(qū)施行去應(yīng)力退火應(yīng)電加熱等局部加熱方法，對焊縫及熱影響區(qū)施行去應(yīng)力退火 電廠金屬材料(四)擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火工藝是把鋼加熱至擴(kuò)散退火工藝是把鋼加熱至1050105011501150，保溫十幾小時(shí)后再緩慢冷卻至室溫的工，保溫十幾小時(shí)后再緩慢冷卻至室溫的工藝。藝。目的是消除鋼鑄件因結(jié)晶時(shí)間先后不同而造成的元素濃度分布不均勻現(xiàn)象目的是消除鋼鑄件因結(jié)晶時(shí)間先后不同而造成的元素濃度分布不均勻現(xiàn)象。二、 正火 加熱到加熱到Ac3或或Accm以上以上3050攝攝，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中

56、冷卻到室溫，這，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻到室溫，這種熱處理工藝稱為正火。種熱處理工藝稱為正火。正火與退火的主要區(qū)別正火與退火的主要區(qū)別是冷卻速度較快，因此，奧氏體轉(zhuǎn)變成的珠光體層就較薄，晶是冷卻速度較快，因此，奧氏體轉(zhuǎn)變成的珠光體層就較薄，晶體較細(xì)，強(qiáng)度與硬度較高。體較細(xì)，強(qiáng)度與硬度較高。正火的主要目的是正火的主要目的是細(xì)化晶體，清除鍛、軋和焊接件的組織缺陷，改善鋼的機(jī)械性能。細(xì)化晶體，清除鍛、軋和焊接件的組織缺陷，改善鋼的機(jī)械性能。正火主要用于以下幾個(gè)方面：正火主要用于以下幾個(gè)方面：(1)(1)作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理 (2)(2)用于改善低碳鋼的切削加

57、工性能用于改善低碳鋼的切削加工性能 (3)(3)作為較為重要的零件預(yù)備性熱處理。作為較為重要的零件預(yù)備性熱處理。電廠金屬材料第五節(jié) 鋼的化學(xué)熱處理概念：鋼件置于化學(xué)介質(zhì)中，加熱到一定的溫度保溫一定的時(shí)間，使介質(zhì)中的活性概念：鋼件置于化學(xué)介質(zhì)中，加熱到一定的溫度保溫一定的時(shí)間，使介質(zhì)中的活性原子滲入鋼件的表面層，以改變表層的化學(xué)成方和組織，從而使鋼件的表面獲得某原子滲入鋼件的表面層，以改變表層的化學(xué)成方和組織，從而使鋼件的表面獲得某些特殊的性能，些特殊的性能，這種工藝稱為化學(xué)熱處理這種工藝稱為化學(xué)熱處理。化學(xué)熱處理的種類很多，根據(jù)滲入的元素不同，可分為化學(xué)熱處理的種類很多，根據(jù)滲入的元素不同，可

58、分為滲碳，滲氮，氰化，滲金屬滲碳，滲氮，氰化，滲金屬等。等。化學(xué)熱處理雖然很多，基本原理是一樣的，都包括以下三個(gè)處理過程：化學(xué)熱處理雖然很多，基本原理是一樣的，都包括以下三個(gè)處理過程：（1）化學(xué)介質(zhì)的分解）化學(xué)介質(zhì)的分解 化學(xué)元素分解出活性原子，如滲碳時(shí)由介質(zhì)分解出活性碳化學(xué)元素分解出活性原子，如滲碳時(shí)由介質(zhì)分解出活性碳原子原子c。只有分解出了新生狀態(tài)的活性原子才能被零件表面吸收并滲入到鋼中。只有分解出了新生狀態(tài)的活性原子才能被零件表面吸收并滲入到鋼中。（2）活性原子被金屬表面吸收）活性原子被金屬表面吸收 活性原子是向鋼的固溶體中溶解，如滲碳時(shí)活性原子是向鋼的固溶體中溶解，如滲碳時(shí)c向向奧氏體

59、中溶解但在活性原子濃度很高的情況下，固溶體達(dá)到飽和濃度以后，活性奧氏體中溶解但在活性原子濃度很高的情況下，固溶體達(dá)到飽和濃度以后，活性原子將與鋼中某些元素形成化合物。原子將與鋼中某些元素形成化合物。（3）介質(zhì)元素向內(nèi)部擴(kuò)散）介質(zhì)元素向內(nèi)部擴(kuò)散 由于滲入元素在鋼的最表層濃度很高，與內(nèi)層形成了由于滲入元素在鋼的最表層濃度很高，與內(nèi)層形成了濃度差，從而使?jié)B入介質(zhì)的元素由表層向內(nèi)部擴(kuò)散。鋼件在化學(xué)介質(zhì)中經(jīng)過一定濃度差，從而使?jié)B入介質(zhì)的元素由表層向內(nèi)部擴(kuò)散。鋼件在化學(xué)介質(zhì)中經(jīng)過一定時(shí)間的加熱和保溫后，就能得到一定深度的擴(kuò)散層。時(shí)間的加熱和保溫后，就能得到一定深度的擴(kuò)散層。電廠金屬材料一、滲碳滲碳是把鋼件

60、置于滲碳介質(zhì)中加熱，使碳原子進(jìn)入材料表層的過程。滲碳是把鋼件置于滲碳介質(zhì)中加熱，使碳原子進(jìn)入材料表層的過程。主要目的是提高表面的硬主要目的是提高表面的硬度和耐磨性。滲碳適用于低碳鋼和低碳合金鋼。度和耐磨性。滲碳適用于低碳鋼和低碳合金鋼。常用滲碳工藝有常用滲碳工藝有固體滲碳和氣體滲碳固體滲碳和氣體滲碳兩種方法。兩種方法。電廠金屬材料 (一)固體滲碳滲碳過程如下：滲碳過程如下：將工件和固體滲碳劑裝入由鑄鐵或耐熱合金制成的滲碳箱中，保持將工件和固體滲碳劑裝入由鑄鐵或耐熱合金制成的滲碳箱中，保持工件之間及工件與箱壁間的一定距離。工件之間及工件與箱壁間的一定距離。固體滲碳劑固體滲碳劑是木炭和是木炭和l0