钢的热处理ppt课件
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金属学与热处理课件-09-钢的热处理ppt.ppt
——专指溶入 A 中的Me，或者说成 分均匀化的。
0.5C
T
0.9C+0.5Mn 0.9C+1.2Mn
0.9+2.8Mn
Mn%↑ ，C曲线右移
τ
0.5C+2%Cr
0.5C+4%Cr
0.5C+8%Cr
τ
Cr%↑ ，C曲线右移
非碳化物形成元素：只改变C曲线位置 Co，Al，Ni，Cu，Si
T
Si
Co,Al Co, Al 外所有合金元素
例：球化退火，要求获得粒状珠光体 → 要求A 中 C 不均匀 → 控制第三、四阶段
三 奥氏体晶粒度及影响因素
1. 奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般分为8级。 1 - 4 粗; 5 - 8 细，
8级以上 极细;
计算式： n = 2 N-1
N：晶粒度级别
n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数(100X)。
1 高温转变产物 ——Fe、C均扩散 亚共析钢： F+P; 共析钢： P； 过共析钢： P+Fe3C
┗ 珠光体（Pearlite）类型
化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现 ——扩散类型
2 中温转变产物
——Fe不扩散，C部分扩散 α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物 ┗ 贝氏体类型( B) 化学成分的变化靠扩散实现 晶格类型的转变非扩散性 ——半扩散性
** 实际中由于CCT曲线测量难，可用TTT曲线代替CCT曲线作定性 分析，判断获得M的难易程度。
** 连续冷却的VC值是等温冷却C曲线中与鼻点相切的VC的1.5倍，故 可用等温冷却C曲线中VC代替或估算.
钢的珠光体转变
1 珠光体的组织形态
第四章-钢的热处理ppt课件(全)
3.碳化物的转变（250~450℃） 250℃以上回火时， ε碳化物将逐渐转变为稳定的渗碳体组织，到450℃时全 部转变为高度弥散分布的渗碳体。α固溶体中的含碳量已 降到平衡含量而成为铁素体，但其形态仍为针状。由针 状铁素体和高度弥散分布的渗碳体组成的组织——回火 托氏体。
4.渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶（450~700℃） 450℃以上，在渗碳体球化、长大的同时，铁素体在 500~600℃开始再结晶，铁素体由板条状或针状转变为 多边形晶粒。这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状 渗碳体的组织——回火索氏体 。
（2）加热速度 加热速度越快，转变温度越高， 转变时间越短，转变速度越快。
（3）钢的原始组织 原始组织越细，晶核的形 成速度就越快，形成速度较快。
（二）奥氏体晶粒长大及其影响因素
1.奥氏体晶粒度 两种表示方法：用晶粒的平均尺寸 表示；另一种是用晶粒度N来表示。
2.奥氏体晶粒的长大
奥氏体起始晶粒，奥氏体起始晶粒度，实际晶粒，实际晶 粒 度，本质晶粒度，本质粗晶粒钢，本质细晶粒钢
②下贝氏体 在350℃~Ms温度范围内形成的，由含 碳过饱和的针片状铁素体和铁素体片内弥散分布的碳化 物组成。
下贝氏体组织具有 较高的强度、硬度，同 时具有良好的塑性和韧 性。常用等温淬火的方 法获得。
（3）低温转变（马氏体型转变） 在Ms线以下，过冷 奥氏体将转变成马氏体组织，在过冷奥氏体的连续冷 却转变中介绍。
理想的淬火冷却曲线
生产中常用的淬火冷却介质 （1）水及水溶液
（2）油 机械油、变压器油、柴油、植物油等
（二）淬火方法
1.单介质淬火 将奥氏体 化的工件投入一种淬火冷却介 质中，一直冷却到室温的淬火 方法。
一般碳钢在水或水溶液中 淬火，合金钢在油中淬火等均 属单液淬火。
4.渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶（450~700℃） 450℃以上，在渗碳体球化、长大的同时，铁素体在 500~600℃开始再结晶，铁素体由板条状或针状转变为 多边形晶粒。这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状 渗碳体的组织——回火索氏体 。
（2）加热速度 加热速度越快，转变温度越高， 转变时间越短，转变速度越快。
（3）钢的原始组织 原始组织越细，晶核的形 成速度就越快，形成速度较快。
（二）奥氏体晶粒长大及其影响因素
1.奥氏体晶粒度 两种表示方法：用晶粒的平均尺寸 表示；另一种是用晶粒度N来表示。
2.奥氏体晶粒的长大
奥氏体起始晶粒，奥氏体起始晶粒度，实际晶粒，实际晶 粒 度，本质晶粒度，本质粗晶粒钢，本质细晶粒钢
②下贝氏体 在350℃~Ms温度范围内形成的，由含 碳过饱和的针片状铁素体和铁素体片内弥散分布的碳化 物组成。
下贝氏体组织具有 较高的强度、硬度，同 时具有良好的塑性和韧 性。常用等温淬火的方 法获得。
（3）低温转变（马氏体型转变） 在Ms线以下，过冷 奥氏体将转变成马氏体组织，在过冷奥氏体的连续冷 却转变中介绍。
理想的淬火冷却曲线
生产中常用的淬火冷却介质 （1）水及水溶液
（2）油 机械油、变压器油、柴油、植物油等
（二）淬火方法
1.单介质淬火 将奥氏体 化的工件投入一种淬火冷却介 质中，一直冷却到室温的淬火 方法。
一般碳钢在水或水溶液中 淬火，合金钢在油中淬火等均 属单液淬火。
《钢的热处理》PPT课件
一、钢的奥氏体化
钢加热到Ac1，点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变，加 热到Ac3和Accm点以上时，便全部转变为奥氏体，热处理加热的 主要目的就是为了得到奥氏体，因此这种加热到相变点以上获得 奥氏体组织的过程称为钢的奥氏体化。
1.奥氏体的形成
精选ppt
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5
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
钢的热处理的目的在于消除毛坯(如铸件、锻件等)中缺陷， 改善其工艺性能，为后续工序作好组织准备;更重要的是热处理能 显著提高钢的力学性能，从而充分发挥钢材的潜力，提高工件的 使用性能和使用寿命。因此，热处理在机械制造工业中占有十分 重要的地位。
根据加热和冷却方法不同，常用的热处理大致分类如下。 (1)整体热处理对工件进行整体穿透加热。常用的方法有:退 火、正火、淬火、回火等。
二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素
精选ppt
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9
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
奥氏体形成后继续加热或保温，在伴随着残余渗碳体的溶解
和奥氏体的均匀化同时，奥氏体的晶粒将发生长大。其结果使钢
件冷却后的机械性能降低，特别是冲击韧性变坏;奥氏体晶粒粗大
也是淬火变形和开裂的重要原因。所以，为了获得细晶粒的奥氏
7
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
较低，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散，才能得到成分均
匀的奥氏体。如图3-3为钢的奥氏体化过程。
由上可知，热处理的保温，不仅是为了将工件热透，而且也
是为了获得均匀的奥氏体组织，以便冷却后能得到良好的组织和
性能。
亚共析钢和过共析钢加热到Ac1点以上时，珠光体转变成奥 氏体，得到的组织为奥氏体和先析的铁素体或渗碳体，称为不完
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钢加热到Ac1，点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变，加 热到Ac3和Accm点以上时，便全部转变为奥氏体，热处理加热的 主要目的就是为了得到奥氏体，因此这种加热到相变点以上获得 奥氏体组织的过程称为钢的奥氏体化。
1.奥氏体的形成
精选ppt
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5
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
钢的热处理的目的在于消除毛坯(如铸件、锻件等)中缺陷， 改善其工艺性能，为后续工序作好组织准备;更重要的是热处理能 显著提高钢的力学性能，从而充分发挥钢材的潜力，提高工件的 使用性能和使用寿命。因此，热处理在机械制造工业中占有十分 重要的地位。
根据加热和冷却方法不同，常用的热处理大致分类如下。 (1)整体热处理对工件进行整体穿透加热。常用的方法有:退 火、正火、淬火、回火等。
二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素
精选ppt
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9
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
奥氏体形成后继续加热或保温，在伴随着残余渗碳体的溶解
和奥氏体的均匀化同时，奥氏体的晶粒将发生长大。其结果使钢
件冷却后的机械性能降低，特别是冲击韧性变坏;奥氏体晶粒粗大
也是淬火变形和开裂的重要原因。所以，为了获得细晶粒的奥氏
7
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
较低，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散，才能得到成分均
匀的奥氏体。如图3-3为钢的奥氏体化过程。
由上可知，热处理的保温，不仅是为了将工件热透，而且也
是为了获得均匀的奥氏体组织，以便冷却后能得到良好的组织和
性能。
亚共析钢和过共析钢加热到Ac1点以上时，珠光体转变成奥 氏体，得到的组织为奥氏体和先析的铁素体或渗碳体，称为不完
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钢的热处理工艺课件(PPT 70张)
1.8
第6章
钢的热处理工艺
6.1 钢的Байду номын сангаас通热处理
6.1.2 正火
正火是将钢加热到Ac3(亚共析钢)和Ac cm(过共析钢)以上30℃～50℃，经 过保温一段时间后，在空气中或在强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。 正火的目的为以下三点。 1. 作为最终热处理 对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。正火可以细化晶粒， 使组织均匀化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而 提高钢的强度、硬度和韧性。 2. 作为预先热处理 截面较大的结构钢件，在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火 ，可以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于含碳量大于 0.77%的碳钢和合金工具钢中存在的网状渗碳体，正火可减少二次渗碳体量， 并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。 3. 改善切削加工性能 正火可改善低碳钢(含碳量低于0.25%)的切削加工性能。含碳量低于0.25% 的碳钢，退火后硬度过低，切削加工时容易“粘刀”，表面粗糙度很差，通过 正火使硬度提高至140HB～190HB，接近于最佳切削加工硬度，从而改善切削 1.9 加工性能。
1.6
第6章
钢的热处理工艺
6.1 钢的普通热处理
2) 适用范围 完全退火主要适用于含碳量为0.25%～0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢 和工程铸件、锻件和热轧型材。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢加热 至Accm以上缓慢冷却时，二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出，使钢的强度 、塑性和冲击韧性显著下降。 2. 等温退火 将钢件或毛坯加热至Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保温一定时间后，较快 地冷却至过冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使 奥氏体转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为等温退火。 等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转变容易控制，能获得 均匀的预期组织，对于大型制件及合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。 3. 球化退火 球化退火是将钢件或毛坯加热到略高于 Ac1 的温度，经长时间保温，使钢中二 次渗碳体自发转变为颗粒状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的 工艺方法。 1) 球化退火的目的 降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能，为淬火作准备。
钢的热处理课件
（2）中温回火（350—500℃），目的是使钢获得高弹 性，并保持较高硬度（35—50HRC)和一定的韧性。如弹簧 、锻模等。
（3）高温回火—调质处理（500—650℃目的是获得得 强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等 。
第四节 钢的表面热处理
有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心 部高韧性。
本章主要介绍热处理的基本原理、常用热处理工艺方法 及其应用。
热处理方法很多，根据工艺类型、工艺名称和实现热处 理的加方法、将热处理工艺分为两类。
整体热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。 表面热处理：包括表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗。
热处理的工艺要素是温度和时间。任何热处理过程都是
由加热、保温和冷却三个阶段组成的。因此，要掌握钢的热 处理原理，主要就是要掌握钢在加热和冷却时的组织转变规 律。
目的：使零件表面获得高硬度（HRC58～64），心部获 得较高的强度和韧性。
(1) 气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作 渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。 如图所示。
(2) 固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次是少量 碳酸盐。如图所示。
(3) 液体渗碳法：因有有毒气体产生，所以应用于不广。
过冷奥氏体在A1温度以下不同温度等温转变时， 转变量与时间的关系曲线。
二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物 1．高温转变的产物（727 ~ 550℃ ）→珠光体 2．中温转变的产物（550 ~ 230℃ ）→贝氏体
3．低温转变的产物（≤ 230 ℃）→马氏体 （碳在α -Fe中的饱和固溶体）
三、过冷奥氏体连续冷却转变的曲线
气体渗碳
返回
固体渗碳
返回
火焰加热淬火法
返回
（3）高温回火—调质处理（500—650℃目的是获得得 强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等 。
第四节 钢的表面热处理
有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心 部高韧性。
本章主要介绍热处理的基本原理、常用热处理工艺方法 及其应用。
热处理方法很多，根据工艺类型、工艺名称和实现热处 理的加方法、将热处理工艺分为两类。
整体热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。 表面热处理：包括表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗。
热处理的工艺要素是温度和时间。任何热处理过程都是
由加热、保温和冷却三个阶段组成的。因此，要掌握钢的热 处理原理，主要就是要掌握钢在加热和冷却时的组织转变规 律。
目的：使零件表面获得高硬度（HRC58～64），心部获 得较高的强度和韧性。
(1) 气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作 渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。 如图所示。
(2) 固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次是少量 碳酸盐。如图所示。
(3) 液体渗碳法：因有有毒气体产生，所以应用于不广。
过冷奥氏体在A1温度以下不同温度等温转变时， 转变量与时间的关系曲线。
二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物 1．高温转变的产物（727 ~ 550℃ ）→珠光体 2．中温转变的产物（550 ~ 230℃ ）→贝氏体
3．低温转变的产物（≤ 230 ℃）→马氏体 （碳在α -Fe中的饱和固溶体）
三、过冷奥氏体连续冷却转变的曲线
气体渗碳
返回
固体渗碳
返回
火焰加热淬火法
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钢的热处理及工艺课件(PPT44张)
1、奥氏体的形成过程
一、钢的临界温度 在缓慢加热和冷却 时，其固态转变 的临界温度是由 相图决定。 二、加热时组织转 变 是从室温组织转变 为A组织的过程， 故也称为奥氏体 化（A化）。 P （详述） A化一般包括四个连 续转变过程： F
返回
E
A AC3 A3 Ar3 Acm Arcm
ACcm
S
Ar1
(Hull–Mehl mechanism for pearlite initiation)
Formation of a binodule. Note that the formation of a in γ 2 (b) can catalyze the formation of u in both γ 1 and γ 2 (c). Light micrograph of a series of uninodules (A) and binodules (B) in a partially transformed eutectoid steel. Note that pearlite initiation is almost exclusively at the grain boundaries. In addition, complete coverage of the boundaries has led to site saturation. The approximate positions of the grain boundaries are delineated by the heavy lines. (Computer enhanced image, from an original in Mehl )
钢在冷却时的组织转变返回
钢经加热获得A组织，其最终性能是由随后的冷却所得到的组织来决定，因 此控制A在冷却时的转变过程是获得所需性能的关键。深入研究A在冷却时的 转变规律则需掌握A冷却方式、过冷A等温转变曲线、过冷A连续冷却转变曲 线等内容。(补充等温转变曲线的建立）
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29
奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响
700 600 500
℃
温 400 度 300
Ms 200
100
0 -100
Mf
-200 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Wc 100
30
奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响
珠光体转变：Fe 、C的扩散性相变
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
屈氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
组织形状决定性能，
2.贝氏体型 (对B比)：转下贝变氏体( 好55。0～230℃ ) : ➢550～350℃: B上; 40～45HRC; 碳过饱和α-Fe条状 Fe3C细条状 羽毛状
影响奥氏体晶粒长大的因素
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体 的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产 中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
4.冶炼和脱氧条件
冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入Nb 、 Zr 、V 、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物 颗粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温 度下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相 微粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。
终止线 物 550～230℃;中温转变
400
氏 体 A产
物
300 Ms区 物转变开始线
区 区; 半扩散型转变;
区
贝氏体( B ) 转变区;
200
230～ - 50℃; 低温转
100
变区; 非扩散型转变;
0 Mf
马氏体 ( M ) 转变区。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
三) 转变产物的组织与性能
形2 成、
奥
氏
体
的
F 残余Fe3C
Fe3C A
A
A 形核 A
未溶Fe3C A 长大
A
残余Fe3C溶解
A 均匀化
3、 A晶粒度及对力学性能的影响
一)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。 3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930℃
400 300 200 100
0
-100 0
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
A1
1
10
102
103
104 时间(s)
温度 二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析
(℃) 800
稳定的奥氏体区
A1
700 过 600 冷
+
A A产物转变 产
A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
500 奥 产
《工程材料与热加工基础》 第五讲 钢的热处理
1
• 概述 • 钢在加热时的组织转变 • 钢在冷却时的组织转变 • 钢的普通热处理工艺 • 钢的表面热处理工艺 • 机械制造过程中的热处理
2
概述
1.热处理的定义:
温
保温
度
热 加
临界温度
冷 却
时间
3
温度
Tc
时间
4
2.热处理的主要目的:改变钢的性能。
3.热处理的应用范围:整个制造业。
3.马氏体型 ( M ) 转变 ( 230～ -50℃ ) : 1)定义:马氏体是一种碳在α – Fe中的
过饱和固溶体。只有晶格改组 2)转变特点: ➢在一个温度范围内连续冷却完成; ➢转变速度极快,即瞬间形核与长大; ➢无扩散转变( Fe、C原子均不扩散 ),
M与原A的成分相同,造成晶格畸变。 ➢转变不完全性, QM = f ( T )
1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力 学性能提高。
2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。 ❖晶粒度的控制
➢Al脱氧(本质细) ➢Si/Mn脱氧(本质粗)
钢在冷却时的组织转变
• 钢在热处理时的冷却方式 • 过冷奥氏体的等温冷却转变 • 过冷奥氏体的连续冷却转变
15
一.钢在热处理时的两种冷却方式
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : ➢A1～650℃ : P ; 5～25HRC;
片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
➢650～600℃ : 细片状P=索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
➢600～550℃:极细片状P=屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
影响奥氏体晶粒长大的因素
5.含碳量的影响(有临界值)
随着奥氏体含碳量的增加，Fe、C原子的扩散速 度增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。
当超过奥氏体饱和碳浓度以后，由于出现了残 余渗碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大倾向减 小。
6.原始组织的影响
原始组织越细小，碳化物弥散度越大，起始A晶
粒越细小。
A晶粒大小对钢的力学性能的影响
温 度
热 加
保温
临界温度
连续冷却
等温冷却 时间
16
二.过冷奥氏体的等温冷却转变
一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 ) T --- time T --- temperature T --- transformation
17
温度 (℃)
800 700 600 500
4.热处理的分类
热处理
普 通 退火;正火; 热处理： 淬火;回火;
特殊 热处理： 表面淬火
感应加 热淬火
表面 热处理：
火焰加 热淬火
化 学 渗碳; 渗氮; 热处理 碳氮共渗;5
钢在加热时的组织转变
• 1、转变温度 • 2、奥氏体的形成 • 3、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响
6
1.转变温度
平衡转变 非平衡转变 过长 大的程度。
9
钢的本质晶粒度示意图
晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(10010×)
影响奥氏体晶粒长大的因素
1.加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥
氏体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合 适的加热温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但 随保温时间的延长，晶粒长大速度越来越 慢，且不会无限制地长大下去。
B上 =碳过饱和 α-Fe条状 + Fe3C细条状
25
上贝氏体组织金相图
26
➢350～230℃: B下; 50～60HRC; 过饱和碳 α-Fe针叶状 Fe3C细片状 针叶状
B下 =碳过饱和 α-Fe针叶状 + Fe3C细片状
贝氏体转变为只有C半扩散相变
27
下贝氏体组织金相图
28
三) 转变产物的组织与性能
奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响
700 600 500
℃
温 400 度 300
Ms 200
100
0 -100
Mf
-200 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 Wc 100
30
奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响
珠光体转变：Fe 、C的扩散性相变
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
屈氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
组织形状决定性能，
2.贝氏体型 (对B比)：转下贝变氏体( 好55。0～230℃ ) : ➢550～350℃: B上; 40～45HRC; 碳过饱和α-Fe条状 Fe3C细条状 羽毛状
影响奥氏体晶粒长大的因素
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体 的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产 中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
4.冶炼和脱氧条件
冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入Nb 、 Zr 、V 、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物 颗粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温 度下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相 微粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。
终止线 物 550～230℃;中温转变
400
氏 体 A产
物
300 Ms区 物转变开始线
区 区; 半扩散型转变;
区
贝氏体( B ) 转变区;
200
230～ - 50℃; 低温转
100
变区; 非扩散型转变;
0 Mf
马氏体 ( M ) 转变区。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
三) 转变产物的组织与性能
形2 成、
奥
氏
体
的
F 残余Fe3C
Fe3C A
A
A 形核 A
未溶Fe3C A 长大
A
残余Fe3C溶解
A 均匀化
3、 A晶粒度及对力学性能的影响
一)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。 3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930℃
400 300 200 100
0
-100 0
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
A1
1
10
102
103
104 时间(s)
温度 二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析
(℃) 800
稳定的奥氏体区
A1
700 过 600 冷
+
A A产物转变 产
A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
500 奥 产
《工程材料与热加工基础》 第五讲 钢的热处理
1
• 概述 • 钢在加热时的组织转变 • 钢在冷却时的组织转变 • 钢的普通热处理工艺 • 钢的表面热处理工艺 • 机械制造过程中的热处理
2
概述
1.热处理的定义:
温
保温
度
热 加
临界温度
冷 却
时间
3
温度
Tc
时间
4
2.热处理的主要目的:改变钢的性能。
3.热处理的应用范围:整个制造业。
3.马氏体型 ( M ) 转变 ( 230～ -50℃ ) : 1)定义:马氏体是一种碳在α – Fe中的
过饱和固溶体。只有晶格改组 2)转变特点: ➢在一个温度范围内连续冷却完成; ➢转变速度极快,即瞬间形核与长大; ➢无扩散转变( Fe、C原子均不扩散 ),
M与原A的成分相同,造成晶格畸变。 ➢转变不完全性, QM = f ( T )
1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力 学性能提高。
2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。 ❖晶粒度的控制
➢Al脱氧(本质细) ➢Si/Mn脱氧(本质粗)
钢在冷却时的组织转变
• 钢在热处理时的冷却方式 • 过冷奥氏体的等温冷却转变 • 过冷奥氏体的连续冷却转变
15
一.钢在热处理时的两种冷却方式
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : ➢A1～650℃ : P ; 5～25HRC;
片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
➢650～600℃ : 细片状P=索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
➢600～550℃:极细片状P=屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
影响奥氏体晶粒长大的因素
5.含碳量的影响(有临界值)
随着奥氏体含碳量的增加，Fe、C原子的扩散速 度增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。
当超过奥氏体饱和碳浓度以后，由于出现了残 余渗碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大倾向减 小。
6.原始组织的影响
原始组织越细小，碳化物弥散度越大，起始A晶
粒越细小。
A晶粒大小对钢的力学性能的影响
温 度
热 加
保温
临界温度
连续冷却
等温冷却 时间
16
二.过冷奥氏体的等温冷却转变
一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 ) T --- time T --- temperature T --- transformation
17
温度 (℃)
800 700 600 500
4.热处理的分类
热处理
普 通 退火;正火; 热处理： 淬火;回火;
特殊 热处理： 表面淬火
感应加 热淬火
表面 热处理：
火焰加 热淬火
化 学 渗碳; 渗氮; 热处理 碳氮共渗;5
钢在加热时的组织转变
• 1、转变温度 • 2、奥氏体的形成 • 3、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响
6
1.转变温度
平衡转变 非平衡转变 过长 大的程度。
9
钢的本质晶粒度示意图
晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(10010×)
影响奥氏体晶粒长大的因素
1.加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥
氏体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合 适的加热温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但 随保温时间的延长，晶粒长大速度越来越 慢，且不会无限制地长大下去。
B上 =碳过饱和 α-Fe条状 + Fe3C细条状
25
上贝氏体组织金相图
26
➢350～230℃: B下; 50～60HRC; 过饱和碳 α-Fe针叶状 Fe3C细片状 针叶状
B下 =碳过饱和 α-Fe针叶状 + Fe3C细片状
贝氏体转变为只有C半扩散相变
27
下贝氏体组织金相图
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三) 转变产物的组织与性能