機械工程材料5-1

§5-0前言成分相組織平衡結(jié)晶相圖力學性能材料冷熱加工工藝第五章鋼的熱處理溫度FeFe3CGSE§5-0前言三種臨界溫度實際冷卻時轉(zhuǎn)變溫度：Ar1、Ar3、ArcmAr3Ar1Arcm平衡轉(zhuǎn)變溫度：A1、A3、AcmA3A1Acm實際加熱時轉(zhuǎn)變溫度：Ac1、Ac3、Accm

Ac3AccmAc1§5-0前言熱處理表面熱處理表面淬火感應加熱表面淬火火焰加熱表面淬火激光加熱表面淬火普通熱處理

退火淬火正火回火化學熱處理滲碳滲氮碳氮共滲滲金屬§5-0前言熱處理——把固態(tài)金屬材料加熱到預定溫度，保溫一段時間后，以一定的速度冷卻，從而改變材料的組織結(jié)構(gòu)和性能的熱加工工藝。加熱保溫冷卻時間/h溫度/℃臨界溫度鋼的熱處理工藝曲線§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

P（α＋Fe3C）Wc%:0.026.690.77晶格：b.c.c復雜晶格f.c.c

As（）>Ac1Wc（％）spA1Ac1A（）（α

＋Fe3C）P0.77Fe一、共析鋼的奧氏體（A）形成過程§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變A形核A晶核長大

剩余Fe3C溶解

A均勻化A形成包括四個階段：

未溶Fe3C未溶Fe3C§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變包括兩個過程：二、亞（過）共析鋼奧氏體（A）形成（1）P（

＋Fe3C）

As

（

）（2）先共析相（Fe3C）§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變?nèi)魜喒参鲣摷訜岬紸c1～Ac3之間（兩相區(qū)），獲得A＋F組織；過共析鋼加熱到Ac1～Accm之間（兩相區(qū)），獲得A＋Fe3C組織，此時稱為不完全奧氏體化加熱。將亞共析鋼和過共析鋼分別加熱到Ac3或Accm以上完全轉(zhuǎn)變?yōu)锳（單相區(qū)），此時稱為完全奧氏體化加熱?！?-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（一）奧氏體化條件的影響三、影響奧氏體形成的因素加熱溫度越高奧氏體形成速度加快，轉(zhuǎn)變所需要的時間也越短AAAAAA

A

A

A

A

A

A

時間溫度T1T2τ3τ2τ1τ4§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（二）加熱速度的影響加熱速度越快dcbaTdTcTbTa奧氏體珠光體ⅡⅠA1時間溫度Ac1v1v2cdab奧氏體形成速度加快，轉(zhuǎn)變所需要的時間也越短§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（三）鋼的原始組織的影響

Fe3C片間距↓→界面多，形核多→轉(zhuǎn)變快片層狀珠光體比粒狀珠光體更易于形成AFe3C的形狀和大小影響A的形成。2.合金元素：（四）化學成分的影響1.碳：亞共析鋼隨含碳量升高→奧氏體的形成速度

加快（2）影響碳在奧氏體中的擴散速度。除Co、Ni外，均減慢奧氏體形成速度（1）改變鋼的臨界點溫度。如Ni、Mn降低§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變（一）奧氏體晶粒度概念四、奧氏體的晶粒度及其影響因素

式中n----放大100倍時，每平方英寸(6.45cm2)面積內(nèi)觀察到的平均晶粒數(shù)。N-----晶粒度級別§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變通常1—4級為粗晶粒，5－8級為細晶粒，8級以外的晶粒稱為超細晶粒。標準晶粒度等級圖§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變1.起始晶粒度

——剛完成P→A轉(zhuǎn)變的A晶粒大小。

2.實際晶粒度

——在某一具體加熱條件下得到的 奧氏體晶粒大小。3.本質(zhì)晶粒度

——反映了奧氏體晶粒長大的傾向性。本質(zhì)細晶粒鋼：隨加熱溫度升高晶粒不易長大。如用A1脫氧的鋼

根據(jù)本質(zhì)晶粒度的大小分為兩種鋼：本質(zhì)粗晶粒鋼：隨加熱溫度升高晶粒容易長大。如用Si或Mn脫氧的鋼

§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變溫度晶粒尺寸Ac112本質(zhì)細晶粒鋼本質(zhì)粗晶粒鋼鋼的本質(zhì)晶粒度示意圖930℃§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變1.

加熱溫度與保溫時間加熱溫度↑或保溫時間↑

→A實際晶粒就越大（二）

影響奧氏體晶粒度的因素時間晶粒面積/μm2加熱溫度和保溫時間對奧氏體晶粒大小的影響§5-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變3.鋼的含碳量含碳量

↑，亞共析鋼易長大，過共析鋼不易長大（有未溶Fe3C），共析鋼最易長大。2.加熱速度在保證奧氏體成分均勻化的前提下，快速加熱、短時保溫能夠獲得細小的奧氏體晶粒。如感應加熱淬火

4.第二相高熔點的彌散碳化物和氮化物，能阻礙晶粒長大?！?-1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變5.原始組織原始組織愈細，碳化物彌散度越大，晶粒越細小，奧氏體形核率高，則A起始晶粒就越細小?！?-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變一、奧氏體在不同冷卻方式下的轉(zhuǎn)變過冷奧氏體：在臨界溫度以下存在且不穩(wěn)定的、將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體。

A1緩慢等溫等速變速時間/s溫度/℃

研究過冷奧氏體的冷卻轉(zhuǎn)變行為兩個工具過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（TTT）過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT）§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖（等溫轉(zhuǎn)變C曲線）Φ10×1.5mm觀察組織（一）TTT圖的測定采用金相法測定。奧氏體（A)溫度/℃鹽浴中等溫不同時間A→?(數(shù)量)水中冷卻到室溫A→M§5-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變時間/s溫度/℃等溫時間時間/s溫度/℃開始結(jié)束§6-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變§6-2奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變（二）TTT圖形分析A1～550℃;高溫轉(zhuǎn)變區(qū)擴散型轉(zhuǎn)變;P轉(zhuǎn)變區(qū)。550～230℃;中溫轉(zhuǎn)變區(qū)半擴散型轉(zhuǎn)變;

貝氏體(B)轉(zhuǎn)變區(qū);230～-50℃;低溫轉(zhuǎn)變區(qū)無