钢的热处理原理ppt课件

100倍显微镜下观察比较， 确定晶粒度
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4、奥氏体晶粒度的影响因素
1）加热温度和保温时间； 2）加热速度； 3）钢的原始组织； 4）钢的化学成分:
例：若钢中加入适量能形成难熔中间相的合金
元素，如Ti、Zr、V、Nb等，能强烈阻碍奥氏 体晶粒长大，达到细化晶粒的目的。
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（二）钢的加热工艺选择
1、加热温度
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二、热处理的作用
1、改善使用性能
如：耐磨性，强韧性、弹性等；
2、改善工艺性能
如：机加工性能，成型性能，后续热处理等。
3、消除成型缺陷
如：组织粗大，成分偏析，残余应力等。
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汽车齿轮零件
生产工艺路线： 下料
→ 锻造 → 正火 → 粗机加工 → 渗碳 → 淬火 → 低温回火 → 精加工 → 成品
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三、热处理的应用
温 度
Accm Acm Arcm
注：钢的热处理加 热工艺的制定通常 参考Fe-C相图。
F+P
P P+ Fe3C Ar1 A1 Ac1
Wc（%）
加热和冷却时钢的临界温度的变化
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五、热处理的分类
1.根据工艺参数及组织转变特征不同分为：
① 普通热处理：
包括退火、正火、淬火、回火。
②表面热处理：
包括表面淬火(感应加热表面淬火，火焰加热表面淬火) 及化学热处理(渗碳，渗氮)等。
③其它热处理：
真空热处理、可控气氛热处理、形变热处理等。
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五、热处理的分类
2. 根据热处理阶段和作用不同分为：
① 预备热处理：
改善铸、锻、焊毛坯件的组织，消除应力，为后续的 机加工或进一步的热处理做准备。
② 最终热处理：
使经过成形工艺达到形状和尺寸要求的零件的性能达 到所需的使用性能。
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曲轴
生产工艺路线：
——热处理可改善性能且不改变形状，应用十分广泛。
例如： 机床制造中60-70%的零件需热处理； 汽车制造中需热处理的零件多达70-80%； 工模具及滚动轴承，100%需要热处理。
——重要机械零件一般都必须进行适当的热处理。
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四、热处理的理论基础
1 原子扩散 2 固态相变
A
Ac3 A3 Ar3
下加热获得细小奥氏体。 过烧——导致晶界氧化甚至熔化，很脆，无法挽救。
2 防止
制定合理的热处理工艺，把缺陷控制在一定的范围内。 采用特殊方法：真空加热，可控气氛加热等。
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§6-3 钢在冷却时的转变
一、钢的冷却方式
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二、过冷奥氏体的等温转变
（一）“C曲线”的建立（TTT曲线）
A1
650℃
是指钢从奥氏体状态快速冷却 (即淬火)而发生的无扩散型相变。
(2)马氏体结构：
是碳溶于α-Fe中的过饱和间 隙式固溶体，记为M。
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(3)马氏体转变特点
a、无扩散性 通过切变方式完成，转变速度极快。
b、降温转变 c、转变不完全
室温时仍有部分未转变的奥氏体存 在，称之为残余奥氏体，记为Ar。
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原因：多数钢的Mf在室温以下。
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（2）贝氏体的力学性能 上贝氏体： 强度和韧性较低。 下贝氏体： 不但强度高，而且韧性也好。 （3）应用 上贝氏体：无应用价值，工艺上应避免。 下贝氏体： 综合性能好；应用较多； 通 过等温淬火工艺获得。
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(三)碳钢过冷奥氏体连续冷却转变
VK
Vk’
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1、马氏体类型组织与性能
(1)马氏体转变：
消除方法：冷处理。
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（4）马氏体的组织形态
a.低碳钢：板条马氏体 b.高碳钢：片状马氏体 c.中碳钢：混合马氏体
板条马氏体
片状马氏体
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（5）马氏体的性能特点
第六章 钢的热处理原理
重点：热处理组织性能转变 难点：热处理原理 要求：工作条件--性能--组织
--热处理工艺。
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第六章 钢的热处理原理
§6-1 热处理概述 §6-2 钢在加热时的转变 §6-3 钢在冷却时的转变
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§6-1 热处理概述
一、热处理的概念
将材料在一定的介质 中加热、保温、冷却，以 改变其整体或表面的组织， 从而获得所需性能的一种 热加工工艺。
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（4）机械性能
综合性能好，可制作性能要求不高的零件。 性能主要取决于片层间距的大小： 片层间距愈小， 其强度、硬度愈高，同时塑性、韧性也有所改善。
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2.贝氏体类型组织与性能
贝氏体（B）= 过饱和F + Fe3C （1）贝氏体的组织形态：
上贝氏体（550～350℃）
下贝氏体（350 ℃ ～Ms）
（1）珠光体类型转变 过冷A在临界温度A1以
下比较高的温度范围内进 行的转变。是典型的扩散 型相变。 （2）珠光体组织
由铁素体和渗碳体两相 组成的机械混合物，通常 呈片层状。
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（3）分类： 根据珠光体片间距的大小，可分为
三种:珠光体、索氏体、屈氏体。
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珠光体 1000×
屈氏体 1000×
珠光体、索氏体、屈氏体之间无本质区别，其形成温 度也无严格界线，只是其片层厚薄和间距不同。
600℃ 550℃
过冷A 过冷A 过冷A A→T
A→S
A→P
P S T
350℃Hale Waihona Puke Baidu
MS Mf
过冷A
A→B上
过冷A A→M
A→B下
B上
B下 M+A’ M
时间
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（二）影响C曲线的主要因素
1.碳含量对碳钢C曲线的影响
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2.合金元素对C曲线的影响 （Co）
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（三）两种等温转变产物的组织和性能
1. 珠光体类型组织与性能
1、形成过程
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2、奥氏体形成条件
1）温度条件：
加热温度高于Ac1
A
2）时间条件：
Ac3
Accm
在Ac1以上保温足够的时间。
温 度
F+P P P+ Fe3C Wc（%）
Ac1
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3、奥氏体的晶粒度
1）晶粒度的概念
表示晶粒的大小的程度。
2）晶粒度等级
奥氏体晶粒度分为8级。
3）晶粒度等级评定
对比法和测量法。
下料 → 锻造 → 正火 → 粗机加工 → 调质处理 → 轴颈表面淬火 +
低温回火 → 精加工 → 成品
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冲模的生产工艺路线： 下料 →锻造 → 球化退火 →粗机加工→ 淬火→
低温回火→ 精加工 → 成品
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§6-2 钢在加热时的转变
目的：获得细小均匀的奥氏体。
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（一）奥氏体的形成（共析钢）
以相图为参考，结合热处
理类型及钢的具体成分来确定。
A
2、加热时间
Ac3
确定升温时间和保温时间。
Accm
温 度
F+P P P+ Fe3C Wc（%）
Ac1
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（三）钢的加热缺陷及防止
1 缺陷
氧化——影响尺寸精度，表面粗糙度， 脱碳——降低机械性能，如强度，硬度，耐磨性， 过热——导致晶粒粗大，性能下降，可重新在较低温度