第五章 钢的热处理及表面处理技术精品PPT课件

14.10.2020
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第一节 概述
改善钢材性能的主要办法: • 1.合金化 • 2.钢的热处理
热处理分类： 退火
普通热处理 正火 淬火
表面热处理
表面淬火
火焰加热 感应加热
化学热处理
渗C 渗N C、N共渗
回火
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例：T8 ,在780℃保温，一个水冷62HRC,另一个炉 冷200HB≈15HRC。水冷马氏体，炉冷珠光体。
马氏体 (Ｍ)：C在α－Fe中的过饱和固溶体。
转变特点 马氏体的组织类型 马氏体性能
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• M体转变特点：
• ①无扩散型转变 • ②降温形成:连续冷却完成 • ③瞬时性 • ④转变的不完全性
Fe-1.8CF，e-1冷.8至C，-10冷0℃至-60℃
M形成时体积↑，造成很大 内应力。
0 Mf
-100 14.10.02020
M
1
10
10 2 10 3 10 4 10 5 时 15
4.过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 1）珠光体转变
扩散型转变：铁、碳原子扩散、晶格重组 高温转变：A1～550℃
珠光体：A1～650℃
转
变
索氏体： 650～600℃
产
物
14.10.2020 托氏体： 600～550℃
• 冷却方式 • 一、共析钢过冷奥氏体等温冷却转变 • 二、过冷奥氏体的连续冷却转变
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一、共析钢过冷奥氏体等温冷却转变
过冷A体：
在临界温度（727℃）以下，230℃以上存在的A体
1.过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）的建立
2.过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）的分析 3.碳钢C曲线对比 4.过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
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P 型组织 —— F + 层片状 Fe3C
层片间距：P > S > T
珠光体 P ，3800×
索氏体 S 8000×
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托氏体 18
T
8000×
• 表1 过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能
组织名称
表示符 号
形成温度范 围/℃
硬度
片间距 能分辨片层 /nm 的放大倍数
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工程材料CAI
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T/ ℃ 800
A A1 700
600
过 A→ T
500 冷
400 A
P 5~25HRC
S T
25~35HRC 35~40HRC
B上
40~50HRC
300 Ms
200
A→ B下
B 下 50~60HRC
100
A→ M
M+AR
60~65HRC
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贝氏体转变
T8钢，B下，黑色针状 光学显微照片 ×400
F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000×
•
下贝氏体形成温度较低，铁素体针细小、
无方向性，且碳化物分布均匀，弥散度大，故
下贝氏体有良好的强度和韧性配合，是一种有
应用价值的组织
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3）马氏体转变
1.奥氏体的晶粒度
1）起始晶粒度
2）实际晶粒度
3）本质晶粒度
2.影响奥氏体晶粒度的因素 (1)加热温度和保温时间↑ → 晶粒尺寸↑ (2) C% ↑ → 晶粒尺寸↑ 合 金碳化物↑→ 晶粒尺寸↓
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1.奥氏体晶粒度: 1)起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏体的晶
粒大小。
2)实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏体晶粒 的大小。
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钢的相图
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Ac3 Ar3
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Accm Arcm
Ac1
Ar1
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二、奥氏体的形成过程（以共析钢为例）
1.奥氏体形核
2.奥氏体长大 3.残余渗碳体的溶解 4.1奥4.10.氏2020 体成分的均匀化
亚共析钢奥氏体化过程 过共析钢奥氏体化过程
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三、奥氏体晶粒的长大及影响因素
光体的高，但塑性、韧性低，为改善工具钢的切削性能，
常用球化退火来得到粒状珠光体组织，降低钢的硬度。
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2）贝氏体转变
• 中温转变：550 ℃～Ｍｓ点 • 转变特点：半扩散型，铁原子不扩散，碳原子
有一定的扩散能力 • 转变产物：贝氏体，即Fe3C分布在含过饱和碳
的铁素体上的两相混合物
3)本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930℃以下, 随温度升高,晶粒长大的程度。
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四、加热时常见的缺陷
• 过热：晶粒粗大，可以消除(完全退火或等温退 火或正火)
• 过烧：晶界局部熔化，无法消除
• 氧化 • 脱碳
百度文库
盐浴炉 可控气氛保护
真空热处理
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第三节 钢在冷却时的组织转变
上贝氏体： 550 ～ 350℃，呈羽毛状
下贝氏体： 350 ℃～Ｍｓ点，呈针状
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上贝氏体的形成过程
上贝氏体中的Fe3C分布于铁素体条之间，分割了基体 的连续性，易脆断，故上贝氏体的强度和韧性较低
45钢，B上+B下，×400 光学显微照片 1300×电子显微照片 5000×
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• 冷处理：P42
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1)无扩散 Fe 和 C 原子都不进行扩散，M是C过饱 和的体心立方的F体，固溶强化显著。
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2)降温形成 M 的形成速度很快，只有温度↓ 才发生转变
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珠光体
P
A1～650
＜25HRC
150～ 450
＜ 5 00×
索氏体
S
650～600
25～ 35HRC
80～150 ＞1000×
托氏体
T
600～550
35～ 40HRC
30～80 ＞2000×
•珠光体的片层间距越小，强度、硬度越高，塑性、 韧性越好。
同一成分的钢，组织为片状珠光体时强度、硬度比粒状珠
第五章 钢的热处理及表面处理技术
第一节 概述 第二节 钢在加热时的组织转变 第三节 钢在冷却时的组织转变 第四、五、六节 钢的热处理 第七、八节 钢的表面热处理 概念辨析 课堂讨论: 作业：P162 2、3、4、5、6、7
本章重点
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本章重点：
1.钢在加热和冷却时的组织转变 2.C曲线及CCT曲线 3.各种热处理工艺和应用
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第二节 钢在加热时的组织转变
• 一、转变温度 • 二、奥氏体的形成过程（以共析钢为例） • 三、奥氏体晶粒的长大及影响因素 • 四、加热时常见的缺陷
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一、转变温度 滞后现象
原：A1、A3、Acm 加热：Ac1、Ac3、Accm 冷却：Ar1、Ar3、Arcm