钢热处理时的组织转变
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为后续冷却时组织的转变做准备。 1、奥氏体的形成
4.1 钢热处理时的组织转变
2、奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响
◇ 奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能愈高。 ◇ 奥氏体晶粒粗大淬火时易使工件产生较大变形甚至开裂。
4.源自文库 钢热处理时的组织转变
二、 钢冷却时的组织转变
1、钢热处理时的冷却方式
2) 转变特点: ➢在一个温度范围内连续冷却转变 ➢无扩散转变(Fe、C均不扩散),与原A的成分相同,造成晶格畸变。
3) 马氏体的组织形态: ➢板条状---低碳马氏体(＜0.2%C ) ➢针片状---高碳马氏体(＞1.0%C )
30～50HRC ≈65HRC
4) A含碳量对马氏体转变温度及Ar数量的影响
T
B
300 Ms
200
100 0 Mf
M + A残
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
3、过冷奥氏体的连续冷却转变
1) 连续冷却转变曲线----CCT曲线 C---continuous C---cooling
T---transformation
温
A1
度
A+P
Pf
Ps
K Ms Mf
炉冷 空冷
104 时间(s)
第二节 钢的预备热处理 ◆ 零件生产的一般工艺路线
毛坯生产 预备热处理
机械加
工 最终热处理
预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火
机械精加工
一、钢的退火 1、定义: 把钢件加温到一定温度，保温一定时间后缓慢冷却的热处理工艺。
2、目的: 消除毛坯件的缺陷或加工硬化，为后续加工和最终热处理做准备。
光镜形貌
电镜形貌
珠光体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
索氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
屈氏体形貌像
2、贝氏体型(B)转变(550～230℃) ➢550～350℃: B上 ≈45HRC
➢350～230℃: B下 ≈55HRC
3、马氏体型(M)转变(230～-50℃)
1) 定义:马氏体是一种碳在α–Fe中的过饱和固溶体。
700
600
500
温 400 度
300
200
Ms
100
℃
0 -100 -200
0
Mf
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Wc 100
残 90
余 奥
80
氏 70
体
量 60
( % )50
40
30
20
10
0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
230～-50℃（低温转变区） M 转变
103
104
t/s
转变产物及性能 1.珠光体型(P)转变(A1～550℃) ➢A1～650℃: 珠光体（P） ≈20HRC 片间距0.6～0.7μm
➢650～600℃: 索氏体(S) ≈30HRC 片间距0.2～0.4μm
➢600～550℃: 屈氏体(T) ≈40HRC 片间距＜0.2μm
第4章 钢的热处理
概述
◇ 钢的热处理
温
保温
度
加热
临界温度 冷却
时间
概述
◇ 钢的热处理目的:提高钢的力学性能；改善钢的工艺性能。
◇ 钢的热处理分类：
普通热处理
热处理
退火、正火 淬火与回火
表面淬火
感应加热
表面热处理
火焰加热
化学热处理
渗碳、渗氮 碳氮共渗
4.1 钢热处理时的组织转变
一、钢加热时的组织转变 钢热处理加热的目的是获得成分均匀、晶粒细小的奥氏体组织，
1
10
102
103
104 t / s
T /℃
TTT(共析钢)曲线分析
800
700
过 600 冷
500
奥 氏
体 400 区
300 Ms
200
100
0 Mf
-100 0
稳定奥氏体区
A
+
A转变终止线
产
物
区
A转变开始线
产物区
1
10
102
A1
A1～550℃(高温转变区) 产 P 转变 物 区
550～230℃（中温转变区） B 转变
亚共析钢的TTT曲线
800
F
700
A
600
500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
M + A残
-100 0
1
10
102
103
A3 A1 P+F S+F T B
104 时间(s)
温度 (℃)
800 700 600 500
400
过共析钢的TTT曲线
ACM
Fe3CⅡ A
A1 P + Fe3CⅡ S + Fe3CⅡ
4、淬火介质： ◇ 理想淬火冷却介质
温度
800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
Wc 100
5) 马氏体的硬度取决于马氏体中碳的过饱和度
硬度 ( HRC )
抗拉强度 ( Mpa )
70
2000
60
1800
50 1400
40 1000
30
600 20
10
200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
马氏体的碳浓度 Wc 100%
温度 (℃)
温
保温
度
加热
临界温度
连续冷却
等温冷却
时间
4.1 钢热处理时的组织转变
T/℃
2、过冷奥氏体等温冷却转变
800
1) 等温冷却转变曲线
700
----TTT曲线(C曲线)
600
T---time
T---temperature
500
T---transformation
400
300
200
100 0
-100 0
TTT 曲线（共析钢）建立示意图 A1
水冷
Vk
油冷
Vk1 时间(lgτ)
2) 在连续冷却过程中TTT曲线的应用
温度
800 700 600 500
稳定的奥氏体区
400
300 Ms
200
100
0 Mf V4 Vk
V3
-100
0
1
10
102
103
A1
V1 炉冷 V1=5.5℃/s P
V2
空冷 V2=20℃/s S
油冷 V3=33℃/s T+M+Ar 水冷 V4≥138℃/s M+Ar
二、钢的正火 1、定义:将钢件加温到A3或Acm以上30～50℃,保温一段时间后在空气中冷却。 2、目的:消除应力，调整硬度，为最终热处理做准备。
3、工艺参数:
第三节 钢的淬火与回火
一、钢的淬火 1、定义: 将钢件奥氏体化后以＞Vk的冷速快冷，以获得M组织的热处理工艺。 2、目的: 获得高硬度的 M 或 B下 组织。 3、工艺参数:
3、分类： 完全退火
普通完全退火 等温完全退火
退火
球化退火
普通球化退火 等温球化退火
低温退火
再结晶退火
去应力退火
4、工艺参数:
退火工艺 完全退火 球化退火 去应力退火 再结晶退火
加热温度 Ac3 + 30～50 Ac1 + 30～50
500～600 T再 + 100～200
T10钢球化退火组织 ( 化染 )
4.1 钢热处理时的组织转变
2、奥氏体晶粒大小对钢的力学性能的影响
◇ 奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能愈高。 ◇ 奥氏体晶粒粗大淬火时易使工件产生较大变形甚至开裂。
4.源自文库 钢热处理时的组织转变
二、 钢冷却时的组织转变
1、钢热处理时的冷却方式
2) 转变特点: ➢在一个温度范围内连续冷却转变 ➢无扩散转变(Fe、C均不扩散),与原A的成分相同,造成晶格畸变。
3) 马氏体的组织形态: ➢板条状---低碳马氏体(＜0.2%C ) ➢针片状---高碳马氏体(＞1.0%C )
30～50HRC ≈65HRC
4) A含碳量对马氏体转变温度及Ar数量的影响
T
B
300 Ms
200
100 0 Mf
M + A残
-100 0
1
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102
103
104 时间(s)
3、过冷奥氏体的连续冷却转变
1) 连续冷却转变曲线----CCT曲线 C---continuous C---cooling
T---transformation
温
A1
度
A+P
Pf
Ps
K Ms Mf
炉冷 空冷
104 时间(s)
第二节 钢的预备热处理 ◆ 零件生产的一般工艺路线
毛坯生产 预备热处理
机械加
工 最终热处理
预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火
机械精加工
一、钢的退火 1、定义: 把钢件加温到一定温度，保温一定时间后缓慢冷却的热处理工艺。
2、目的: 消除毛坯件的缺陷或加工硬化，为后续加工和最终热处理做准备。
光镜形貌
电镜形貌
珠光体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
索氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
屈氏体形貌像
2、贝氏体型(B)转变(550～230℃) ➢550～350℃: B上 ≈45HRC
➢350～230℃: B下 ≈55HRC
3、马氏体型(M)转变(230～-50℃)
1) 定义:马氏体是一种碳在α–Fe中的过饱和固溶体。
700
600
500
温 400 度
300
200
Ms
100
℃
0 -100 -200
0
Mf
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
Wc 100
残 90
余 奥
80
氏 70
体
量 60
( % )50
40
30
20
10
0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
230～-50℃（低温转变区） M 转变
103
104
t/s
转变产物及性能 1.珠光体型(P)转变(A1～550℃) ➢A1～650℃: 珠光体（P） ≈20HRC 片间距0.6～0.7μm
➢650～600℃: 索氏体(S) ≈30HRC 片间距0.2～0.4μm
➢600～550℃: 屈氏体(T) ≈40HRC 片间距＜0.2μm
第4章 钢的热处理
概述
◇ 钢的热处理
温
保温
度
加热
临界温度 冷却
时间
概述
◇ 钢的热处理目的:提高钢的力学性能；改善钢的工艺性能。
◇ 钢的热处理分类：
普通热处理
热处理
退火、正火 淬火与回火
表面淬火
感应加热
表面热处理
火焰加热
化学热处理
渗碳、渗氮 碳氮共渗
4.1 钢热处理时的组织转变
一、钢加热时的组织转变 钢热处理加热的目的是获得成分均匀、晶粒细小的奥氏体组织，
1
10
102
103
104 t / s
T /℃
TTT(共析钢)曲线分析
800
700
过 600 冷
500
奥 氏
体 400 区
300 Ms
200
100
0 Mf
-100 0
稳定奥氏体区
A
+
A转变终止线
产
物
区
A转变开始线
产物区
1
10
102
A1
A1～550℃(高温转变区) 产 P 转变 物 区
550～230℃（中温转变区） B 转变
亚共析钢的TTT曲线
800
F
700
A
600
500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
M + A残
-100 0
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A3 A1 P+F S+F T B
104 时间(s)
温度 (℃)
800 700 600 500
400
过共析钢的TTT曲线
ACM
Fe3CⅡ A
A1 P + Fe3CⅡ S + Fe3CⅡ
4、淬火介质： ◇ 理想淬火冷却介质
温度
800 700 600 500
400 300 Ms 200 100
0 Mf
Wc 100
5) 马氏体的硬度取决于马氏体中碳的过饱和度
硬度 ( HRC )
抗拉强度 ( Mpa )
70
2000
60
1800
50 1400
40 1000
30
600 20
10
200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
马氏体的碳浓度 Wc 100%
温度 (℃)
温
保温
度
加热
临界温度
连续冷却
等温冷却
时间
4.1 钢热处理时的组织转变
T/℃
2、过冷奥氏体等温冷却转变
800
1) 等温冷却转变曲线
700
----TTT曲线(C曲线)
600
T---time
T---temperature
500
T---transformation
400
300
200
100 0
-100 0
TTT 曲线（共析钢）建立示意图 A1
水冷
Vk
油冷
Vk1 时间(lgτ)
2) 在连续冷却过程中TTT曲线的应用
温度
800 700 600 500
稳定的奥氏体区
400
300 Ms
200
100
0 Mf V4 Vk
V3
-100
0
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10
102
103
A1
V1 炉冷 V1=5.5℃/s P
V2
空冷 V2=20℃/s S
油冷 V3=33℃/s T+M+Ar 水冷 V4≥138℃/s M+Ar
二、钢的正火 1、定义:将钢件加温到A3或Acm以上30～50℃,保温一段时间后在空气中冷却。 2、目的:消除应力，调整硬度，为最终热处理做准备。
3、工艺参数:
第三节 钢的淬火与回火
一、钢的淬火 1、定义: 将钢件奥氏体化后以＞Vk的冷速快冷，以获得M组织的热处理工艺。 2、目的: 获得高硬度的 M 或 B下 组织。 3、工艺参数:
3、分类： 完全退火
普通完全退火 等温完全退火
退火
球化退火
普通球化退火 等温球化退火
低温退火
再结晶退火
去应力退火
4、工艺参数:
退火工艺 完全退火 球化退火 去应力退火 再结晶退火
加热温度 Ac3 + 30～50 Ac1 + 30～50
500～600 T再 + 100～200
T10钢球化退火组织 ( 化染 )