热处理PPT

➢ 固溶强化： 当合金由单相固溶体构成时，
随溶质原子含量的增加，其塑性变形
抗力大大提高，表现为强度和硬度上 升，塑性σ和韧性δ值下降。
b
δ
Cu－Ni固溶体的机 械
性能与成分的关系
Al－Mg固溶体的应力－应变曲线
固溶强化的实质：晶体结构中的 弹性交互作用、 电 交互作用和化学 交互作用。其中最主要的是：溶质 原子与位错的弹性交互作用阻碍了位 错的运动。
不同溶质原子在位错周围的分布状态
Cotrell气团模型：溶质原子与位错弹 性交互作用的结果，使溶质原子趋于 聚集在位错的周围，以减小点阵畸变，
➢ 细晶强化： 合金的晶粒越细小，内部的晶粒
和晶界的数目就越
多。细双晶晶强粒化的利拉用伸晶试界验上说原明子：排晶列界的对形变 不规则性，原子能
量高这一特点，对材料进行强化。
随着淬火技术的发展，人们逐渐
发现淬冷剂对淬火
质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕
西斜谷为诸葛亮打 制30中00国把出刀土，的相西传汉是(派公人元到前成20都6～取公水 元淬2火4)的中。山这靖说王明墓中中 国的在宝古剑代,心就部注含意碳到量不为同0.水15质～的0.冷4%却，能 而表面含碳量却达
1863年，英国金相学家和地质 学家展示了钢铁在显
第四章 金属材料热处理
第一节 热处理的发展史 第二节 热处理的理论基础 第三节 钢的热处理 第四节 固溶与时效处理
第一节 热处理的发展史
早在公元前770～前222年，中国 人在生产实践中就
已发公现，元铜前铁六的世性纪能，会钢因铁温兵度器和逐加渐压被 采变用形，的为影响了而提变高化钢。 的白口硬铸度铁，的淬柔火化工处艺理遂就得是到制迅造速农发具展的。 中重国要河工北艺省。易县燕
变形程度的增加，强
度加、工硬硬度化升曲高线；：塑性、韧性下降的现 象曲。线加分工为Biblioteka Baidu三化阶（段冷变
形1））易是滑热移处阶理段不（能位强化的金属材料的 主要错强少化干方扰法）。 2）线性硬化阶段
（位错塞积）
加工硬化的实质： 是金属塑性变形时 内部产生滑移，使 晶粒变形和细化亚组织，因而产生大量 的位错，晶格严重 畸变，内部应力增加，其宏观效应就是 加工硬化。
材料科学研究中的固态相变主要 织结构会转变成另一种组织结构。 是指温度改变而产生的相变。固态相 变主要包括三种基本变化：1）晶体结 构的变化；2）化学成分的变化；3）
材料科学遇到的相变习惯上分为 扩散型相变和无扩散型相变两大类。
扩散型相变的特点是通过激活原 子运动而产生，要
求温度无高扩，散原型子相活变动的能特力点强是。相纯变金中属原 子的不同发素生异扩构散转、变原、 子固作溶有体规的则多的形近性程转迁变移、，以以及使脱点溶阵转改变 组等；均相属变于中此相类邻。原
的第二相；
2）也可通过共晶化合物进行热压力加
第二相在基体中的形态及分布： 以钢中Fe3C的形态与分布为例： a：过共析钢中， Fe3C呈连续网状分布 塑性、强度下降。 b：珠光体中， Fe3C与铁素体呈平行间 塑性、强度较高。（要求珠光体细小，片层间
c： 共析钢或过共析钢经球化退火后，F
弥散型两相合金强化的 主要影响因素：
结构材料 金属材料 高分子材料陶瓷材料
强度
屈服强度断裂强度 抗拉强度 疲劳强度
材料强度的唯一性判据 导致材料失效 的最大应力
通常研究的结构材料在室温工作条件下，最需要考虑的是屈
服强度和断裂强度。 屈服强度
断裂强度
σb≥σk
σb≤σk
脆性材料
塑性材料
脆性材料的 塑性材料的
强度
强度
大部通分常金以属σk材表料属于通塑常性以材σb料表， 其塑性变示形是靠位错的运示动而发生的，
微镜下的六种不同的金相组织，证明 了钢在法加国热人和奥冷斯却蒙德确立的铁的同素 时异，构内理部论会，发以生及组英织改变，钢中高温 时国的人相奥在斯急汀冷最时早转制定的铁碳相图，为 变现为代一热种处较理硬工的艺相初。
1850～1880年，对于应用各种 气体(诸如氢气、煤气、
一氧化19碳01等～)进19行25保年护，加在热工曾业有生一产系中列应 专用利转。筒1炉8进89行～气18体90 年渗英碳国；人30莱年克代获出得现多露种点金电属位光差亮计热,使处 理炉的内专气20利氛世。的纪碳60势年达代到以来，热处理技术 运可用控等，离以子后场又，研发究出用二氧化碳红外 展仪了、离氧子探渗头氮等、进渗一碳工艺 ；激光、电
双晶粒拉伸示意图
低碳钢的σs 与晶粒大小的关系
在右图中，低碳钢的σs 与晶粒直 径平方根的倒数呈线
性关系，可用下式表示：
细晶强化理论的提出：
σs＝ σ0+Kd－1/2
……
Hall－
Pet（ch1公）式针对不同常规材料，探索抑制
其晶粒长大的办法。
（2）在世界范围掀起了研究纳米材 料的狂潮。
➢ 加工硬化： 加工硬化是指金属材料随着塑性
晶粒度对加工硬化曲线的影响
晶体结构对加工硬化曲线的影响
➢ 时效强化： 时效强化是指获得过饱和固溶体
后，在一定温度下保温析出过渡相、 第二相等而实现对材料强化的方法。
➢ 第二相强化（弥散强化）： 通过各种工艺手段使第二相质点
弥散分布，可以阻碍合金内部的位错 运获动得，第从二而相提的高途合径金：强度的方法。 1）生第产二中相可一通般过指对各马种氏化体合进物行质回点火。的 方法获得弥散分布
第二节 热处理的理论基础
热处理是将金属材料以一定的速 度加热到预定温度并保持预定的时间， 再以预在定铸的造冷、却压速力度加进工行和冷焊却接的成综形合过 工程艺中方，法不。可避免地存在组织缺陷。对 金属材料进行热处理主要源于提高其 综合机械性能，符合材料在设计和制 备过程中所遵循的“成分－组织－性
金属材料的强化机制
1）颗粒直径
第2二）相第的二强相化含机量制（：体积 分数）
3）第二相的分布状态
绕过机制
切割机制
➢ 复合强化： 利用两种或两种以上的强化方法，
来达到塑性金属 材料强化的目钢的的。形变热处理
加工硬化 固溶强化
回火索氏体
固溶强化第二相强化细晶强化
固态相变
塑性金属材料的强化机制表明： 通过热处理中的加热和冷却过程使合 金产固生态固相态变相变是，指从固而态合物金质组在织温发度生、 变压化力，、最电终场导、致磁材场料改性变能时产，生从变一化种。组