補充熱處理的知識

1、1 熱處理是將固態(tài)金屬或合金在一定介熱處理是將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中質(zhì)中加熱、保溫和冷卻加熱、保溫和冷卻，以改變材料整體，以改變材料整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝或表面組織，從而獲得所需性能的工藝熱處理可大幅度地改善金屬材料的工熱處理可大幅度地改善金屬材料的工性能和使用性能，絕大多數(shù)機械零件必性能和使用性能，絕大多數(shù)機械零件必須經(jīng)過熱處理。須經(jīng)過熱處理。 2熱處理工藝中，鋼在奧氏體化后，冷卻的方熱處理工藝中，鋼在奧氏體化后，冷卻的方式通常有兩種式通常有兩種（1 1）等溫處理）等溫處理 即將鋼迅速冷卻到臨界點即將鋼迅速冷卻到臨界點以下的給定溫度，進行保溫，使其在該溫度以下的給定溫度，

2、進行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。下恒溫轉(zhuǎn)變。 (2) (2) 連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻 即鋼以某種速度從高溫到即鋼以某種速度從高溫到低溫度連續(xù)冷卻，在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)低溫度連續(xù)冷卻，在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。變。決定物理性能的本質(zhì)決定物理性能的本質(zhì)34主要講授內(nèi)容：主要講授內(nèi)容：1)鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變2)鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變51、鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變6共析鋼加熱到共析鋼加熱到Ac1Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨蠒r，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這包括奧氏體晶核的形成、奧氏體奧氏體。這包括奧氏體晶核的形成、奧氏體晶核的長大、剩余滲碳體的溶解及奧氏體成晶核的長大、剩余

3、滲碳體的溶解及奧氏體成分的均勻化四個基本過程。亞共析鋼和過共分的均勻化四個基本過程。亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體形成過程與共析鋼基本相同析鋼的奧氏體形成過程與共析鋼基本相同, , 但必須加熱到但必須加熱到Ac3 Ac3 （亞共析鋼）或（亞共析鋼）或AccmAccm（過（過共析鋼）以上時才獲得單一的奧氏體組織。共析鋼）以上時才獲得單一的奧氏體組織。7一、一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 當溫度在當溫度在A A1 1以上時以上時, , 奧氏體是穩(wěn)定的。當溫度降到奧氏體是穩(wěn)定的。當溫度降到A A1 1以下后，以下后，奧氏體即處于過冷狀態(tài)，這種奧氏體稱為過冷奧氏體。過冷奧氏體即處于過冷狀態(tài)，

4、這種奧氏體稱為過冷奧氏體。過冷A A是不穩(wěn)定的，會轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌慕M織。鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變，實質(zhì)是不穩(wěn)定的，會轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌慕M織。鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變，實質(zhì)上是過冷上是過冷A A的轉(zhuǎn)變。的轉(zhuǎn)變。2、鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變8 (1) (1)、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變9共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變包括二個轉(zhuǎn)變區(qū)。共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變包括二個轉(zhuǎn)變區(qū)。（1）高溫轉(zhuǎn)變）高溫轉(zhuǎn)變在在A1550之間之間,過冷奧氏體的過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體型組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體型組織,此溫區(qū)稱珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)。此溫區(qū)稱珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)。珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機械混合物珠光體型組織是鐵素體和滲碳

5、體的機械混合物,滲碳滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為珠光體珠光體(P)、索氏體、索氏體(S)和屈氏體和屈氏體(T)。奧氏體向珠光。奧氏體向珠光體的轉(zhuǎn)變?yōu)閿U散型的生核、長大過程體的轉(zhuǎn)變?yōu)閿U散型的生核、長大過程,是通過碳、鐵是通過碳、鐵的擴散和晶體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來實現(xiàn)的。的擴散和晶體結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來實現(xiàn)的。1011(2)中溫轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變在在550Ms之間之間,過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為貝氏體型組織型組織,此溫區(qū)稱貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。此溫區(qū)稱貝

6、氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。貝氏體是滲碳體分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩貝氏體是滲碳體分布在碳過飽和的鐵素體基體上的兩相混合物。奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬于半擴散型轉(zhuǎn)變，相混合物。奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變屬于半擴散型轉(zhuǎn)變，鐵原子不擴散而碳原子有一定擴散能力。鐵原子不擴散而碳原子有一定擴散能力。過冷奧氏體在過冷奧氏體在550350之間轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)物稱之間轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)物稱上貝氏體（上上貝氏體（上B)。上。上B呈羽毛狀呈羽毛狀,小片狀的滲碳體分布小片狀的滲碳體分布在成排的鐵素體片之間。在成排的鐵素體片之間。1213過冷奧氏體在過冷奧氏體在350Ms之間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱之間的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物稱下貝氏體下貝氏體(下下B)。下。下B在光學

7、顯微鏡下為黑色針狀在光學顯微鏡下為黑色針狀,在電子顯微在電子顯微鏡下可看到在鐵素體針內(nèi)沿一定方向分布著細小的碳鏡下可看到在鐵素體針內(nèi)沿一定方向分布著細小的碳化物化物(Fe2.4C)顆粒。顆粒。上貝氏體中鐵素體片較寬，塑性變形抗力較低；同上貝氏體中鐵素體片較寬，塑性變形抗力較低；同時滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷，因此時滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷，因此強度和韌性都較差。下貝氏體中鐵素體針細小，無方強度和韌性都較差。下貝氏體中鐵素體針細小，無方向性，碳的過飽和度大，位錯密度高，且碳化物分布向性，碳的過飽和度大，位錯密度高，且碳化物分布均勻、彌散度大，所以硬度高，韌性好，具有較好

8、的均勻、彌散度大，所以硬度高，韌性好，具有較好的綜合機械性能。綜合機械性能。1415亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼C曲曲線不同的是線不同的是,在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的轉(zhuǎn)變開始線。亞共析鋼隨著含碳量的減少，體的轉(zhuǎn)變開始線。亞共析鋼隨著含碳量的減少，C曲曲線位置往左移，同時線位置往左移，同時Ms、Mf線住上移。線住上移。亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程與共析鋼類似。亞共析鋼的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程與共析鋼類似。只是在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體將先有一部分轉(zhuǎn)變?yōu)殍F只是在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)過冷奧氏體將先有一部分轉(zhuǎn)變

9、為鐵素體，剩余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。素體，剩余的過冷奧氏體再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。(2)、亞共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變、亞共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變1617（3）、）、過共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過共析鋼過冷過共析鋼過冷A的的C曲線的上部為過冷曲線的上部為過冷A中析出中析出二次滲碳體二次滲碳體(Fe3CII)開始線。當加熱溫度為開始線。當加熱溫度為Ac1以以上上3050時，過共析鋼隨著含碳量的增加時，過共析鋼隨著含碳量的增加,C曲線位置向左移曲線位置向左移,同時同時Ms、Mf線往下移。線往下移。過共析鋼的過冷過共析鋼的過冷A在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)在高溫轉(zhuǎn)變區(qū),將先析

10、出將先析出Fe3CII,其余的過冷其余的過冷A再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。再轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。1819二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1）.共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變(1)轉(zhuǎn)變產(chǎn)物轉(zhuǎn)變產(chǎn)物20在共析鋼過冷在共析鋼過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線曲線)中，中，共析鋼以大于共析鋼以大于Vk（上臨界冷卻速度）的速度冷卻時（上臨界冷卻速度）的速度冷卻時,得到的組織為馬氏體。冷卻速度小于得到的組織為馬氏體。冷卻速度小于Vk（下臨界冷（下臨界冷卻速度）時卻速度）時,鋼將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。共析鋼鋼將全部轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織。共

11、析鋼過冷過冷A在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時得不到貝氏體組織。在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時得不到貝氏體組織。與共析鋼的與共析鋼的TTT曲線相比曲線相比,共析鋼的共析鋼的CCT曲線稍靠曲線稍靠右靠下一點，表明連續(xù)冷卻時右靠下一點，表明連續(xù)冷卻時,奧氏體完成珠光體轉(zhuǎn)奧氏體完成珠光體轉(zhuǎn)變的溫度較低變的溫度較低,時間更長。時間更長。2122(2)馬氏體轉(zhuǎn)變特點馬氏體轉(zhuǎn)變特點過冷過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過程轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是低溫轉(zhuǎn)變過程,轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變溫度在溫度在MsMf之間之間,該溫區(qū)稱馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)該溫區(qū)稱馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)23過冷過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴散型轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴散型轉(zhuǎn)變鐵和碳鐵和碳原子都不能進行擴散。鐵原子沿奧

12、氏體一定晶面原子都不能進行擴散。鐵原子沿奧氏體一定晶面,集體集體地地(不改變相互位置關系不改變相互位置關系)作一定距離的移動作一定距離的移動(不超過一不超過一個原子間距個原子間距),使面心立方晶格改組為體心正方晶格，使面心立方晶格改組為體心正方晶格，碳原子原地不動，過飽和地留在新組成的晶胞中；增碳原子原地不動，過飽和地留在新組成的晶胞中；增大了其正方度大了其正方度c/a。馬氏體晶胞與母相奧氏體的關系馬氏體晶胞與母相奧氏體的關系馬氏體就是碳在馬氏體就是碳在-Fe中的過飽和固溶體。過飽和碳中的過飽和固溶體。過飽和碳使使-Fe的晶格發(fā)生很大畸變的晶格發(fā)生很大畸變,產(chǎn)生很強的固溶強化。產(chǎn)生很強的固溶強

13、化。24馬氏體的形成速度很快馬氏體的形成速度很快奧氏體冷卻到奧氏體冷卻到Ms點以下點以下后后,無孕育期無孕育期,瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。隨著溫度下瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。隨著溫度下降，過冷降，過冷A不斷轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體不斷轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,是一個連續(xù)冷卻是一個連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程。的轉(zhuǎn)變過程。馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的馬氏體轉(zhuǎn)變是不徹底的總要殘留少量奧氏體?？傄獨埩羯倭繆W氏體。殘余奧氏體的含量與殘余奧氏體的含量與MS、Mf的位置有關。奧氏的位置有關。奧氏體中的碳含量越高，則體中的碳含量越高，則MS、Mf越低，殘余越低，殘余A含含量越高。只在碳質(zhì)量分數(shù)少于量越高。只在碳質(zhì)量分數(shù)少于0.6%時時,殘余殘余A可可忽略。忽略。奧

14、氏體碳質(zhì)量分數(shù)對殘余奧氏體含量的影響奧氏體碳質(zhì)量分數(shù)對殘余奧氏體含量的影響馬氏體形成時體積膨脹馬氏體形成時體積膨脹體積膨脹在鋼中造體積膨脹在鋼中造成很大的內(nèi)應力成很大的內(nèi)應力,嚴重時導致開裂。嚴重時導致開裂。252）亞共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變）亞共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變亞共析鋼過冷亞共析鋼過冷A在高溫時有一部分將轉(zhuǎn)變在高溫時有一部分將轉(zhuǎn)變?yōu)闉镕，在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)會有少量貝氏體（上，在中溫轉(zhuǎn)變區(qū)會有少量貝氏體（上B）產(chǎn)生。如油冷的產(chǎn)物為產(chǎn)生。如油冷的產(chǎn)物為F+T+上上B+M，但，但F和和上上B量很少，有時可忽略。量很少，有時可忽略。26273）過共析鋼過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過共析鋼過冷

15、奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過共析鋼過冷過共析鋼過冷A在高溫區(qū)，將首先析出二在高溫區(qū)，將首先析出二次滲碳體次滲碳體,而后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。由于奧氏而后轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌M織。由于奧氏體中碳含量高，所以油冷、水冷后的組織中體中碳含量高，所以油冷、水冷后的組織中應包括殘余奧氏體。與共析鋼一樣，其冷卻應包括殘余奧氏體。與共析鋼一樣，其冷卻過程中無貝氏體轉(zhuǎn)變。過程中無貝氏體轉(zhuǎn)變。2829淬火淬火1.淬火工藝淬火工藝將鋼加熱到相變溫度以上（亞共析鋼為將鋼加熱到相變溫度以上（亞共析鋼為Ac3以上以上3050；共析鋼和過共析鋼為；共析鋼和過共析鋼為Ac1以上以上3050），保溫一定），保溫一定時間后快速冷卻以獲得馬氏體組織的

16、熱處理工藝稱為時間后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝稱為淬火淬火。鋼件淬火后鋼件淬火后,為了消除內(nèi)應力并獲得所要求的組織和性能為了消除內(nèi)應力并獲得所要求的組織和性能,將其加熱到將其加熱到Ac1以下某一溫度以下某一溫度,保溫一定時間保溫一定時間,然后冷卻到室然后冷卻到室溫的熱處理工藝叫做溫的熱處理工藝叫做回火回火。3031淬火后得到的是亞穩(wěn)組織馬氏體與殘余奧氏體。將淬火零淬火后得到的是亞穩(wěn)組織馬氏體與殘余奧氏體。將淬火零件重新加熱到低于臨界點某一溫度保溫，亞穩(wěn)組織將發(fā)件重新加熱到低于臨界點某一溫度保溫，亞穩(wěn)組織將發(fā)生轉(zhuǎn)變，這一處理稱為回火?；鼗鹂墒菇M織轉(zhuǎn)變，性能生轉(zhuǎn)變，這一處理稱為回火。回火可使組織轉(zhuǎn)變，性能改變，內(nèi)應力消除。回火時的轉(zhuǎn)變稱為回火轉(zhuǎn)變，可分改變，內(nèi)應力消除。回火時的轉(zhuǎn)變稱為回火