41 钢在加热冷却时的组织转变PPT课件

奥氏体化过程
共析钢加热Ac1以上，α-Fe→γ-Fe 1）在F和Fe3C晶界处，A晶核形成、长大； 2）F→A后，保温，残余Fe3C溶解； 3）进一步保温，C原子扩散，A成分均匀化。 亚共析钢Ac1开始转变为A，直到Ac3以上先析 出F才完全消失。
过共析钢
温度/℃
Ac1~Accm之间为 A+Fe3CⅡ
表示多晶体晶粒大小的一种指标，采 用标准晶粒度级别表示。
GB6394-81 00、0、1、2…10共12级。
1～3级为粗晶粒，4～6级为中等晶粒， 7～8级为细晶粒，>8级为超细晶粒。
本质晶粒度—在规定的加热条件下 （930℃±10 ℃ ，保温3～8h），奥氏体
的晶粒度。反映奥氏体晶粒长大的倾向性， 而不是实际奥氏体晶粒大小的度量。
2.断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬 火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现 粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较 多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类 的杂物溶入奥氏体并富集于晶界，而冷却时这 些夹杂物又会沿晶界析出，受冲击时易沿粗大 奥氏体晶界断裂。
3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、 魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热 到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体 晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。 要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或 多次高温回火处理。
表面热处理 表面淬火（感应加热、火焰加热）
化学热处理 渗碳、渗氮、渗硼、碳氮共渗等。
§4.1 钢在加热与冷却时的组织转变
一、加热时组织转变
1、加热转变的理论依 据——Fe-Fe3C相图 奥氏体化(austenitizing) 钢加热形成奥氏体的过 程。 A1-PSK
A3-GS Acm-ES
温度/℃
的惰性气体、控制炉内碳势)、火焰燃烧炉(使炉气呈还
A
G
Ac3 A3
Ar3
S
A+F P
E
Accm Acm A+Fe3CⅡ Arcm
P
Ar1 A1 Ac1
F+P
P+Fe3CⅡ
WC/%
ⅠⅡⅢ
Ⅳ
1500 A 1538 1400 1300 1200 1100 1000 912 900 G
F+A FP
700
1Biblioteka Baidu
1
2 2
A
3
S
4
3
1
L+A
2
E
L A+FLe3C
1148 C
0.77
2.11
4.3
6.69
5
10 15 20
30 40 50 60 70 80 90 100 Wc%
图5-4 简化的Fe—Fe3C相图
2、奥氏体化过程 Austenitizing process
包括奥氏体的形核与长大，残余渗碳体的 溶解和奥氏体成分的均匀化。
图6-3 共析钢中奥氏体的形成过程 Fig.6.3 Formation process of austenite in eutectoid steel
A Ac3
G Ar3
S
温度高于Accm时， A+F P
P
Fe3CⅡ才完全溶解。
F+P
E Accm A+Fe3CⅡ Arcm
Ar1
Ac1
P+Fe3CⅡ
WC/%
3、晶粒的长大及其影响因素 Grain growth and its control
(1)奥氏体的晶粒度 指将钢加热到相变点以上某一温度， 并保温一定时间后所得到的奥氏体晶 粒大小。
4、加热缺陷及控制
（一）过热现象 1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温
时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗 大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性 转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。 而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料(常 为不懂工艺发生的)。过热组织可经退火、正 火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏 化使晶粒细化。
工业上将先共析的片(针)状铁素体或 片(针)状碳化物加珠光体组织称魏氏组 织，用W表示。前者称α-Fe魏氏组织， 后者称碳化物魏氏组织 。
魏氏组织是在珠光体基体上针状铁 素体或渗碳体分布于晶界上向晶内延伸。 这种组织的形成主要是热加工时过热或 焊接时温度过高和冷却速度略快速造成 的，它严重降低钢的冲击韧性。在亚共 析钢中针状是铁素体，在过共析钢中针 状是渗碳体。
1
在1点时
3 A+Fe3CII
727
Fe3CII +Fe3C
2
4
Ld
Q
P
F+P
P+Fe3CII
F+ Fe3CIII
L
1227
D 1点以上 F
Fe3CII +Fe3C A
K
1点—2点
温度 t /℃ P
Ld’
100
0 0.2 0.0218
0
2点以下
0.4 0.6 0.8 1.0
1.5
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Wc%
此规定加热保温条 件下1～4级的钢为 本质粗晶粒钢， 5 ～8级的钢为本质 细晶粒钢。
晶粒度
本质粗晶粒钢
本质细晶粒钢
Ac1
930 温度/℃
（2）晶粒度大小的控制
①合理选择加热温度和保温时间 温度↑ ，保温时间↑，晶粒粗大↑。
②加热速度 V↑，可获得细化的晶粒
③钢中碳及合金元素的影响 碳化物及Cr、W、Mo、V等阻碍晶粒长 大。
第四章 钢的热处理
Heat treatment of steels
定义: 以适当的方式对金属材料或工件 加热、保温、冷却，获得预期的组织结 构与性能的工艺方法。 机床工业中60～70％的零件，汽车工 业中70～80％，量具、刃具、模具、 轴承几乎100％要进行热处理
热处理方法
整体热处理 退火、正火、淬火、回火
加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质(或气氛
中的氧、二氧化碳、水蒸气)等发生反应生成氧化物膜
的现象称为氧化。高温(一般570度以上)工件氧化后尺
寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的
钢件易出现淬火软点。
防止措施：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封
加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热(如净化后
（二）过烧现象
加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒 粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化， 导致晶界弱化，称为过烧。
钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成 龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。 因此在工作中要避免过烧的发生。
（三）脱碳和氧化
钢在加热时，表层的碳与介质(或气氛)中的氧、氢、 二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称 为脱碳。脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性 降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。