第六章 钢的热处理2 机械工程材料PPT课件

学习总结
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★板条状M的塑性δ、韧性αk好： 原因：
（1）C在M过饱和程度小c/a≈1,晶格畸 变轻微，残余应力小；
（2）亚结构是位错。 ★针片状M的塑性δ、韧性αk差： 原因：
（1）C在M过饱和程度大c/a>>1，晶 格严重畸变，残余应力大；
（2）亚结构是孪晶。 10
三. 影响C曲线的因素
1. 含碳量的影响：
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由“C”曲线来估计连续冷却时的转变情况
。。
V1随炉冷却—P； V2空冷—S； V3油冷—T+M； V4水冷—M+Aˊ
VKˊ临界冷却 速度
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第三节 钢的整体热处理
一.钢的退火
1. 退火的概念
是将钢加热到临界点温度以上，经保温 后缓慢冷却下来的热处理方法。
2. 退火的目的
1） 细化晶粒（铸、锻件）； 2） 清除内应力（铸、锻件冷却不均，变 形不均）；
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2. M组织形态
低碳M（< 0.2%），板条状、大量位错；
高碳M（> 1.0%），针片状、大量孪晶；
0.2～1.0%C，混合M。
3. 性能
★HB：决定于含碳量。C%↑→HB↑。0.6以后 处于平缓（图6-14）。合金元素对M硬度影响 不大。
含碳量对M硬度的影响主要是由于过饱和 碳原子与M中的晶体缺陷的交互作用引起的固 溶强化所造成。
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各种退火和正火的加热温度范围
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三、钢的淬火
淬火：将钢加热到AC3或AC1以上，保温后进行 快速冷却的热处理（A→M） 目的：为了获得M，提高钢的硬度和耐磨度。 （一）淬火工艺
1、 加热温度 ★亚共析钢：AC3+30 ～50℃，淬火后细小的 M。
温度过高—粗晶，变形大； 温度过低—有F ，硬度不足。
升高加热温度，延长保温时间→提高 过冷A的稳定性，使“C”曲线右移。
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四. 过冷奥氏体连续冷却转变图
生产实践中，A大多是在连续冷却中转变 的，就要利用连续转变曲线，用膨胀法测定。 常借用“C”曲线来说明连续冷却曲线。
1. 曲线建立 将一组试样A化以后，以不同冷却速度连
续冷却，测转变开始、转变结束的温度和时 间，记录组织、硬度，连接开始点、结束 点——曲线。（图5-13，P113） ➢Vk临界冷却速度，获得全部M的最小速度。
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★ 过 共 析 钢 ： AC1+30 ～ 50℃ ， M+Fe3C （粒状）耐磨性↑
若加热到Accm以上: ①粗M，脆性大； ②A含碳量过高，Ar↑；③变形大，开裂。 ★合金元素（除Mn，P外）都阻止A长大， 所以淬火温度高；又因为温度高，合金元 素可溶解到A 里去，使C曲线右移。 ★碳钢的加热温度范围（p117，图5-17）
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碳钢的加热温度范围
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2、 冷却速度
淬火：V冷>V临界 理想淬火速率：既要获得M，又要少变形、开 裂；鼻尖处快，其它处可慢，650-400℃快。 冷却速度过快： ①引起热应力； ②马氏体转变将使体积胀大 （M 比容量大，A 比容最小）V冷大，内外温差 大，组织应力； ③应力引起变形与开裂。
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二.钢的正火
1. 正火
是将钢加热到AC3以上30～50℃或ACcm以上 30～50℃保温后从炉中取出在空气中冷却。
2. 目的
1）细化晶粒；
2）对于低、中碳钢正火后，有利于切削加工 （HB170～250）；
3）对于过共析钢，可抑制或消除网状二次渗 碳体，有利于球化退火；
4）对于不太重要的普通零件，作为最终热处理。
（三）马氏体的转变
Transformation of Martensite
1. 马氏体形成过程： 1）转变温度 230（Ms)～-50℃（Mf) 2）转变条件 快速冷却（冷却过程中不与C
曲线相遇）
3）转变特点
• M转变是非扩散性的，Fe、C不能扩散。 • 快速冷至 Ms以下，γ- Fe要转变为α- Fe，C在
α- Fe中的溶解度极小。但又不能扩散出去，形 成C在α- Fe中的过饱和固溶体—M。
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•晶格严重畸变，形成大量位错。
M和原A含C量是一样的，使α- Fe的 体心立方晶格被歪曲成为体心正方晶格。
•< 0.25%，M的晶格仍为体心立方（C原 •子偏聚在缺陷处不产生明显畸变所致）;
> 0.25%，（c/a>1,正方度）体心正方 晶格。C%↑，正方度愈大、硬度极高、 比容增大。
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3） 降低硬度便于进行切割； 4）为最终热处理作好组织上的准备。
3.退火操作及其应用
完全退火：片间距不等的P类组织 等温退火：片间距相等的P类组织 适用范围：适用于亚共析钢和合金钢的铸、锻件 球化退火：球状珠光体 适用范围：适用于亚共析钢和过共析钢
（包括高碳合金钢） 去应力退火：组织不变，去掉工件的残余应力
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马 氏 体 的 体 心 正 方 晶 格
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•转变是在一段温度区间形成，不是恒温
转变。A→M相变是不完全的。即使冷却 至Mf点温度，也不能获得100%M，总有A 不能转变——残余奥氏体Aˊ。 Aˊ<10%不 会影响HB，Aˊ>10% 会影响HB。
• Ms、Mf温度线由A的成分决定，不受冷
却速度及其它因素影响。C%↑，Ms、Mf↓。 0.5%C以上，Mf点下降室温以下。（图615，P69）
亚共析钢 C%↑ →“C”曲线右移
过亚共析钢 C%↑→“C”曲线左移说明 共析钢的过冷A最稳定。
注意：图５-1２，P113(a) 出线。
A→F先析
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2. 合金元素的影响： （1）除钴（Co）外，所有溶入A的合 金元素都使“C”曲线右移。缓慢冷却， 也得M，可淬硬。 （2）碳化物形成元素能改变“C”曲线 形状。 3. 加热温度、保温时间的影响：
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过冷奥氏体连续冷却转变图
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2.用 TTT 曲线代替CCT曲线 应注意以下几点： 共析钢及过共析钢在连续冷却条件下，没有 贝氏体转变； 连续冷却条件下所获得的P类组织，其片层 间距不相等； TTT 曲线的孕育期要比CCT曲线短。 3. 由“C”曲线来估计连续冷却时的转变情况 （共析钢）