工程材料與熱加工1-6

1、第六節(jié) 鋼的熱處理原理,熱處理概述,定義： 目的及重要性： 改善材料的組織結構；提高性能；提高壽命；減低成本 分類：,普通熱處理（四火：退火、正火、淬火、回火） 表面熱處理（表面淬火、化學熱處理）,蘸火,熱處理的四大要素,P和A的自由能曲線,平衡相變臨界點：A1 、A3、Acm,加熱相變臨界點：Ac1、Ac3、Accm,冷卻相變臨界點：Ar1 、Ar3、Arcm,1 鋼在加熱時的轉變,一、相變的熱滯現象,二、奧氏體的形成（奧氏體化過程）,完全奧氏體化 不完全奧氏體化,加熱的目的：,使鋼奧氏體化，為隨后冷卻轉變作準備,奧氏體化分類：,1 鋼在加熱時的轉變,A,共析鋼的奧氏體化（P A） 奧氏體晶

2、核的形成 奧氏體晶粒的長大 殘余滲碳體的溶解 奧氏體成分的均勻化,A,亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化,先進行：P A,然后：先析出相 A,影響奧氏體轉變過程的因素 加熱溫度和加熱速度 含碳量 原始組織勻細 合金元素,三、奧氏體晶粒的長大及控制 奧氏體晶粒度的概念 起始晶粒度 實際晶粒度 本質晶粒度,14,本質細晶粒鋼,本質粗晶粒鋼,58,影響奧氏體晶粒度的因素 （控制奧氏體晶粒大小的措施） TA、tA 成分 原始組織 新工藝（如：形變熱處理）,Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu 強 弱,基本概念： 過冷奧氏體 奧氏體的冷卻轉變 目的及重要性 獲得所需要的組織和性能,2 鋼在冷

3、卻時的轉變,轉變類型,珠光體轉變(高溫轉變) 溫度范圍：A1 550(Ar1 550) 轉變特征：擴散型轉變 轉變過程（A P）,一、過冷奧氏體等溫轉變（共析鋼）,珠光體轉變,珠光體轉變（高溫轉變） 轉變產物：P,問題：P、S、T有何異同 ？,珠光體：片層狀 F 和 Fe3C 的機械混合物,貝氏體轉變（中溫轉變） 溫度范圍： 550230（Ms） 轉變特征：半擴散型轉變 轉變過程：分步進行 首先： A F 然后：C 從 F 中析出,切變 fcc bcc,貝氏體轉變,貝氏體轉變（中溫轉變） 轉變產物：B 550350 B上 350230 B下,貝氏體：F 和 碳化物的機械混合物,貝氏體轉變,上貝

4、氏體 500 ,下貝氏體 500 ,馬氏體轉變（低溫轉變） 溫度范圍： 230 -50（MsMf） 轉變特征：非擴散型轉變 轉變過程： 轉變產物：M,快速共格切變 50m/s,bcc 0.77%C,fcc 0.77%C,A,M,馬氏體轉變,馬氏體：碳溶于-Fe中所形成的過飽和間隙固溶體,M的形貌,板條狀M 片狀M（針葉狀）,M條,M束,M片,M形貌與含碳量的關系,材料：40Cr（800X）工藝情況：淬火、回火浸蝕方法：4%硝酸酒精溶液浸蝕組織說明：板條馬氏體及針狀馬氏體，為典型中碳馬氏體,500正常淬火組織：隱晶馬氏體 高速鋼,隱晶M,混合M,產生體積膨脹（浮凸現象） 產生組織應力 在 MsM

5、f 之間進行 不能進行到底 產生殘余奧氏體 （Ar、AR、A）,M的組織特征,M轉變 終止溫度,M轉變 開始溫度,結論： Wc MsMf ， A,bcc,M,M形態(tài)與碳質量分數的關系,A中碳質量分數對殘余A的影響,硬度：與wc（%）有關 板條狀M：強度高、有一定的塑性和韌性 片狀M：硬而脆,M的性能,正常加熱淬火：Wc HM ; Wc0.6%后，HM 基本不變,M的硬度與的含碳量的關系,a線：在Accm以上加熱淬火,C線：純M,b線：正常加熱淬火,過冷奧氏體轉變產物與轉變溫度的關系,等溫冷卻曲線（TTT),二、過冷奧氏體轉變曲線,描述過冷奧氏體在冷卻轉變過程中轉變溫度（T）、轉變時間（t）、轉

6、變產物之間關系的曲線圖,連續(xù)轉變曲線（CCT）,TTT曲線的建立 （以金相硬度法為例） 制成金相試樣并奧氏體化 分組快冷至A1以下不同溫度保溫 每隔一定時間取出一試樣水淬 觀察顯微組織（輔以硬度測定） 確定相變點 連接具有相同意義的點,1、過冷奧氏體等溫轉變曲線（TTT）,C 曲線,C曲線分析 關于孕育期（）,共析鋼 TTT（C）曲線簡介,T550，,T550,Dc ，T為主導因素, T , T ,T ，Dc 為主導因素,M+Ar,AB,共析鋼 TTT（C）曲線簡介,AS,AP,AT,AB上,AB下,AM,P,S,T,B上,B下,M+Ar,525HRC,2535HRC,3540HRC,4050

7、HRC,5060HRC,6065HRC,含碳量的影響 合金元素的影響 加熱條件的影響,影響 TTT（C）曲線的因素,合金元素的影響,v=v1：爐冷(5.5 /s) a1 開始點， b1 終了點 轉變溫度區(qū)間：T1 轉變產物: P v=v2：空冷(20/s) a2 開始點， b2 終了點 轉變溫度區(qū)間：T2 轉變產物: S v=v3：油冷(33/s) a3開始點，a3 無意義 轉變分段進行，轉變產物T+M+ A v=v4：水冷( 138/s) Ms 以前不分解，轉變產物 M+ A,T1,v1,v2,vc,v3,v4,a1,b1,a3,b2,a2,a3,T2,vc：淬火臨界冷卻速度（M臨界冷卻速度） 獲得 100% M 的最小冷卻速度,用過冷奧氏體等溫轉變曲線 分析鋼的連續(xù)轉變過程,CCT曲線的建立 CCT曲線的分析 與C曲線比較 CCT曲線的應用,2、過冷奧氏體連續(xù)轉變曲線（CCT曲線）,vk：與vc相當，淬火臨界冷卻速度， 獲得 100% M 的最小冷卻速度； 一般 vk vc,鋼的CCT曲線,1 P83 T10 2.某鋼的連續(xù)冷卻轉變曲線如圖1所示，指出該鋼按圖中(a)、(b)、(c