金属材料与热处理办法第六章钢热处理办法讲义
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第六章 热处理简答题
第六章钢的热处理1、什么是钢的热处理？钢的热处理的特点和目的是什么？答：钢的热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却,以获得所需的组织结构和性能的工艺。
钢的热处理的特点是在固态下，通过加热、保温和冷却，来改变零件或毛坯的内部组织,而不改变其形状和尺寸的热加工工艺.钢的热处理的目的是改善零件或毛坯的使用性能及工艺性能.2、从相图上看，怎样的合金才能通过热处理强化?答：通过热处理能强化的材料必须是加热和冷却过程中组织结构能够发生变化的材料，通常是指:（1)有固态相变的材料;(2）经受冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态的材料；(3）表面能被活性介质的原子渗入.从而改变表面化学成分的材料.3、什么是退火？其目的是什么？答：退火是将金属或合金加热到适当温度,保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
其目的可概括为“四化”,即软化(降低硬度适应切削加工和冷冲压要求）；均匀化(消除偏析使成分和组织均匀化)；稳定化（消除内应力、稳定组织保证零件的形状和尺寸）；细化（细化晶粒、提高力学性能）。
4、亚共析钢热处理时,快速加热可显著提高屈服强度和冲击韧性，为什么？答:快速加热可获得较大的过热度，使奥氏体形核率增加,得到细小的奥氏体晶粒，冷却后的组织晶粒也细小。
细晶粒组织可显著提高钢的屈服强度和韧性。
5、热轧空冷的45钢在正常加热超过临界点A c3后再冷却下来,组织为什么能细化？答:热轧空冷的45钢室温组织为F+P，碳化物弥散度较大,重新加热超过临界点A c3后,奥氏体形核率大,起始晶粒细小，冷却后的组织可获得细化。
7、确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织。
（1）经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度；(2）ZG35的铸造齿轮；（3)改善T12钢的切削加工性能; (4）锻造过热的60钢坯.答:（1)再结晶退火,消除加工硬化及内应力，退火组织为P+F.（2)去应力退火，消除铸造内应力，组织为P+F。
]金属学与热处理-第六章-热处理原理
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—下临界冷却速度
冷却速度对转变产物类型的影响：
可用VC、VC′判断。
当 V > VC 时， A过冷→M ；
当V<VC′时，
A过冷→P ；
当 VC′< V <VC 时， A过冷→P +M
**
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.
2 奥氏体组织： 愈细，成分及组织愈不均匀， 未溶第二相愈多——左移。 T↑、t↑，晶粒粗大，成分、组 织均匀，A 稳定性↑ ——右移。
其它： 应力和塑性变形 1） 拉应力 压应力 奥氏体体积变化 2） 塑性变形
三 过冷奥氏体连续冷却转变曲线 ( Continous Cooling Transformation ---CCT )
第八章 钢的热处理原理
本章目的： 1 阐明钢的热处理的基本原理； 2 揭示钢在热处理过程中工艺－组织－ 性能的变化规律；
本章重点：
（1）C曲线的实质、分析和应用； （2）过冷奥氏体冷却转变及回火转变的 各种组织的本质、形态和性能特点； (3) 马氏体高强度高硬度的本质
§ 8-1 热处理概述
一 热处理的定义及作用
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
3 低温转变产物 Fe、C均不扩散——非扩散型
得 C 在α-Fe 中的过饱和固溶体
┗ 马氏体
第六章 钢的热处理
第六章 钢的热处理
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
《金属材料与热处理》第六章至第七章
第六章 铸铁（P108）
第一节 铸铁的组织与分类
三、铸铁的分类： 铸铁的分类： 2、按石墨形态不同分： 、按石墨形态不同分： （1）普通灰铸铁：石墨呈曲片状 ）普通灰铸铁： （2）可锻铸铁：石墨呈团絮状 ）可锻铸铁： （3）球墨铸铁：石墨呈球状 ）球墨铸铁： （4）蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状 ）蠕墨铸铁：
＜0.1%
2、性能：强度和塑性超过灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢，而 、性能：强度和塑性超过灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢， 铸造性能和切削性能比铸钢要好。 铸造性能和切削性能比铸钢要好。 3、牌号及用途： 、牌号及用途： 球铁”二字的汉语拼音字母字头“ 由“球铁”二字的汉语拼音字母字头“QT”，后面的一组表 ， 示最小抗拉强度和断后伸长率数值的数字组成。 示最小抗拉强度和断后伸长率数值的数字组成。 用途见P114 表6-3 用途见
第六章 铸铁（P108）
第二节 常用铸铁简介
一、灰铸铁： 灰铸铁： 1、成分与组织：2.77-3.6%C、1.0-2.2%Si、S＜0.15%、P＜0.3% 、成分与组织： 、 、 ＜ 、 ＜ 2、性能和孕育处理（变质处理）：就是在浇注前往铁水中投 ）：就是在浇注前往铁水中投 、性能和孕育处理（变质处理）： 入少量硅铁、硅钙合金等作为孕育剂， 入少量硅铁、硅钙合金等作为孕育剂，使 铁水内产生大量 均匀分布的晶核，使石墨片及基体组织得到细化。 均匀分布的晶核，使石墨片及基体组织得到细化。 3、牌号及用途： 、牌号及用途： 灰铁”二字的汉语拼音字母字头“ 由“灰铁”二字的汉语拼音字母字头“HT”及后面的一组表 及后面的一组表 示最小抗拉强度数值的数字组成。 示最小抗拉强度数值的数字组成。 用途见P111 表6-1 用途见
第六章 铸铁（P108）
第二节 常用铸铁简介
金属材料与热处理ppt课件
2.自公元前12世纪起铁器在地中海东岸地区使用日 广。到公元前10世纪,铁工具比青铜工具应用更 普遍。公元前8世纪到公元前7世纪,北非和欧洲 相继进入铁器时代。
四、金属材料发展的历史 2
3. 中国古代钢铁及非铁金属的生产技术和热 处理技术,在明末科学家宋应星所著天工开 物中有详细的阐述。
4.现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉 炼钢和平炉炼钢开始。19世纪末的电弧炉 炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及 炉外精炼技术,使钢铁工业实现了现代化。
2、维氏硬度值
用压痕对角线长度表示。如：640HV。 3、优缺点
1 测量准确,应用范围广 硬度从极软到极硬 2 可测成品与薄件 3 试样表面要求高,费工。
4、测量范围
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
➢韧性
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力 称为冲击韧性。 常用一次摆锤冲击弯曲,试验来测定金属材料 的冲击韧性。 冲击试样 冲击试样的原理及方法：冲击韧度越大, 表示材料的冲击韧性越好。 小能量多次冲击试验
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力 N S0 ：试样原始横截面积 mm
2、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。
Rm = Fm/S0
疲劳曲线和疲劳极限
σ
疲劳曲线是指交变
应力与循环次数的 σ1
关系曲线。
σ2
σ3
N1 N2
N3
N
疲劳曲线示意图
物理性能
✓密度 ✓熔点 ✓导热性 ✓导电性 ✓热膨胀性 ✓磁性
四、金属材料发展的历史 2
3. 中国古代钢铁及非铁金属的生产技术和热 处理技术,在明末科学家宋应星所著天工开 物中有详细的阐述。
4.现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉 炼钢和平炉炼钢开始。19世纪末的电弧炉 炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及 炉外精炼技术,使钢铁工业实现了现代化。
2、维氏硬度值
用压痕对角线长度表示。如：640HV。 3、优缺点
1 测量准确,应用范围广 硬度从极软到极硬 2 可测成品与薄件 3 试样表面要求高,费工。
4、测量范围
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
➢韧性
金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力 称为冲击韧性。 常用一次摆锤冲击弯曲,试验来测定金属材料 的冲击韧性。 冲击试样 冲击试样的原理及方法：冲击韧度越大, 表示材料的冲击韧性越好。 小能量多次冲击试验
•强度的指标
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。 1、屈服点
Re= Fs/S0
符号： Re 材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力 N S0 ：试样原始横截面积 mm
2、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。
Rm = Fm/S0
疲劳曲线和疲劳极限
σ
疲劳曲线是指交变
应力与循环次数的 σ1
关系曲线。
σ2
σ3
N1 N2
N3
N
疲劳曲线示意图
物理性能
✓密度 ✓熔点 ✓导热性 ✓导电性 ✓热膨胀性 ✓磁性
工程材料-第六章_钢的热处理ppt课件
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备
热处理工艺
最终热处理：赋予工件所需的力学性能
举例：
零件的典型加工工艺路线：
毛坯
（锻件）
预备热处理
（退火、正火）
机加工
（车削）
最终热处理
（淬火、回火）
精加工
（磨削）
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
②相界处晶格畸变较大，原子排列不规 则，有利于获得奥氏体的fcc结构要求。
③相界处碳浓度相差较大，有利于获得 A形核所需的碳浓度要求。
FA Fe3C
A形核
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
2.奥氏体的长大
A晶核形成后,将通过F→A转变和Fe3C溶 入A的过程不断长大。
分析：
AF Fe3C
冷 却
却
时间
➢ 等温冷却（Isothermal Cooling）
将A快速冷至临界温度以下某一温度，使A在该温度下转变成其他组 织，然后再冷却至室温。
➢ 连续冷却（Continuous Cooling）
A在逐渐降温至室温的过程中转变成其他组织。
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程 过冷奥氏体（Undercooling Austenite）：
s0＝0.60～1.0m，形成温度为Ar1～650C
➢ 索氏体（Sorbite） 符号：S
s0＝0.25～0.3m，形成温度为650C～600C
06 金属材料热处理 第六章 变形金属及合金的回复与再结晶
第六章 变形金属与合金的回复与再结晶本章教学目的：1 揭示形变金属在加热过程中组织和性能变化的规律；2 揭示再结晶的实质3 说明热加工与冷加工的本质区别以及热加工的特点。
教学内容：（1）变形金属在退火过程中（回复，再结晶以及晶粒长大）过程的组织与性能变化；（2）影响再结晶的因素；（3）再结晶晶粒大小及控制；（4）热加工与冷加工重点：（1）回复与再结晶的概念和应用；（2）临界变形度的概念；（3）再结晶晶粒度的控制；（4）热加工与冷加工的区别。
难点：（1）再结晶形核机制与再结晶动力学；（2）再结晶晶粒的二次长大机理§6-1变形金属与合金在退火过程中的变化金属经冷塑性变形后，内部组织和各项性能均发生相应变化，而且由于位错等结构缺陷密度的增加以及畸变能的升高，使其处于热力学不稳定状态。
当变形金属加热时，通过原子扩散能力的增加，有助于促进向低能量状态的转变。
一、显微组织的变化第一阶段：显微组织基本上未发生变化，其晶粒仍保持纤维状或扁平状变形组织，称回复阶段。
第二阶段：以新的无畸变等轴小晶粒逐渐取代变形组织，称为再结晶阶段。
第三阶段：上述小晶粒通过互相吞并方式而长大，直至形成较为稳定的尺寸，称为晶粒长大阶段。
二、储存能及内应力的变化当变形金属加热到足以引起应力松弛的温度时，其中的储存能将释放出来。
回复阶段释放的储存能很小三、机械性能的变化规律回复阶段硬度变化很小，约占总变化的1/5，再结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规律。
因为回复阶段仍保持很高的位错密度。
在再结晶阶段，硬度与强度显著下降，塑性大大提高。
四、其它性能的变化1、电阻的变化电阻的回复阶段已表现出明显的下降趋势。
点缺陷对电阻的贡献远大于位错，而回复阶段点缺陷的密度发生显著的减小。
2、密度的变化再结晶阶段密度急剧增高。
五、亚晶粒尺寸在回复阶段前期，亚晶粒尺寸变化不大，但在后期，尤其在接近再结晶温度时，晶粒尺寸显著增大。
§6-2 回复一、退火温度和时间对回复过程的影响回复是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变之前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
金属热处理知识课件
金属材料与金属热处理
1
热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却, 使 金属或合金的组织结构发生变化, 从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手 段, 来改变(或改善)工件内部组织结构, 从而获得所 需要的性能并提高工件的使用寿命。
●去应力退火 将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却的热处理 工艺称为去应力退火。
目的: 消除铸、锻、焊的内应力。
11
●正火是将钢加热到 Ac3或 Accm以上30～50℃, 保温后 空气中冷却的热处理工艺。
●正火具有以下几方面的应用: ① 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削加工性能。 ② 消除过共析钢中的二次渗碳体。 ③ 作为普通结构零件的最终热处理。
7
3 钢的热处理基本工艺及应用
四把火: 退火、正火、淬火、回火 1） 钢的退火与正火
● 退火与正火的目的 ① 调整硬度以便进行切削加工 ② 消除残余应力 ③ 细化晶粒, 改善组织 ④ 为最终热处理做好组织上的准备
8
●退火: 将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理工艺。 退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力
① 马氏体分解: 主要发生在 100～200℃， 马氏体中的碳 以ε碳化物（FexＣ）的形式析 出，析出的碳化物以极小片状 分布在马氏体基体上，这种组 织称为回火马氏体，用Байду номын сангаасM回” 表示。如图所示。
图12 回火马氏体
25
② 残余奥氏体分解 主要发生在200～300℃, 残余奥 氏体分解 为ε碳化物和过饱和α, 但组织仍是回火马 氏体。
获得均匀细小的奥氏体。 如图所示，一般淬火温度 在临界点以上。
1
热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却, 使 金属或合金的组织结构发生变化, 从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手 段, 来改变(或改善)工件内部组织结构, 从而获得所 需要的性能并提高工件的使用寿命。
●去应力退火 将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却的热处理 工艺称为去应力退火。
目的: 消除铸、锻、焊的内应力。
11
●正火是将钢加热到 Ac3或 Accm以上30～50℃, 保温后 空气中冷却的热处理工艺。
●正火具有以下几方面的应用: ① 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削加工性能。 ② 消除过共析钢中的二次渗碳体。 ③ 作为普通结构零件的最终热处理。
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3 钢的热处理基本工艺及应用
四把火: 退火、正火、淬火、回火 1） 钢的退火与正火
● 退火与正火的目的 ① 调整硬度以便进行切削加工 ② 消除残余应力 ③ 细化晶粒, 改善组织 ④ 为最终热处理做好组织上的准备
8
●退火: 将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理工艺。 退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力
① 马氏体分解: 主要发生在 100～200℃， 马氏体中的碳 以ε碳化物（FexＣ）的形式析 出，析出的碳化物以极小片状 分布在马氏体基体上，这种组 织称为回火马氏体，用Байду номын сангаасM回” 表示。如图所示。
图12 回火马氏体
25
② 残余奥氏体分解 主要发生在200～300℃, 残余奥 氏体分解 为ε碳化物和过饱和α, 但组织仍是回火马 氏体。
获得均匀细小的奥氏体。 如图所示，一般淬火温度 在临界点以上。
金属材料与热处理钢的热处理解析.pptx
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
思考题
1、影响C曲线的因素主要是（ ）和（ ）。 2、共析钢的过冷奥氏体等温转变的产物有哪些？
20
第21页/共117页
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体连续 冷却转变 T曲线
➢ 连续冷却过程不会发 生贝氏体转变 ； ➢ 存在转变终止线KK’ ➢ 连续冷却，产物不可 能是单一均匀物质
强硬度高 低碳M 塑韧性较好，高碳M ，塑韧性差，并且存在显微裂纹。 尽可能细化奥氏体粒度，是细化马氏体晶粒提高马氏体韧性的 有效手段
25
第26页/共117页
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2. 马氏体转变的特点
马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散 分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 1）马氏体转变特征 ➢ 在Ms点以下，过冷奥氏体（A）→ 马氏体（M） ➢ 马氏体转变的无扩散性
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2）、中温转变
钢的过冷奥氏体在550°C--Ms的温度范围内， 发生一种半扩散型相变，称之为贝氏体转变。转 变产物贝氏体，通常用字母B表示。
过冷奥氏体（A）→ 贝氏体（B） ➢ 半扩散型转变，介于珠光体和马氏体转变之间 ；
Fe原子不扩散，切变完成晶格改组 ； C原子扩散，析出碳化物
1）高温转变
在A1～550 ℃之间，过冷奥氏体（A）→ 珠光体（P：F+Fe3C） 这种转变称为珠光体转变。 过冷奥氏体向珠光体转变，是通过形核和长大的过程来完成的；
➢ 共析钢成分易在奥氏体晶界处形核 ➢ 亚、过共析钢在先析相上形核
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
思考题
1、影响C曲线的因素主要是（ ）和（ ）。 2、共析钢的过冷奥氏体等温转变的产物有哪些？
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体连续 冷却转变 T曲线
➢ 连续冷却过程不会发 生贝氏体转变 ； ➢ 存在转变终止线KK’ ➢ 连续冷却，产物不可 能是单一均匀物质
强硬度高 低碳M 塑韧性较好，高碳M ，塑韧性差，并且存在显微裂纹。 尽可能细化奥氏体粒度，是细化马氏体晶粒提高马氏体韧性的 有效手段
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2. 马氏体转变的特点
马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散 分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 1）马氏体转变特征 ➢ 在Ms点以下，过冷奥氏体（A）→ 马氏体（M） ➢ 马氏体转变的无扩散性
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2）、中温转变
钢的过冷奥氏体在550°C--Ms的温度范围内， 发生一种半扩散型相变，称之为贝氏体转变。转 变产物贝氏体，通常用字母B表示。
过冷奥氏体（A）→ 贝氏体（B） ➢ 半扩散型转变，介于珠光体和马氏体转变之间 ；
Fe原子不扩散，切变完成晶格改组 ； C原子扩散，析出碳化物
1）高温转变
在A1～550 ℃之间，过冷奥氏体（A）→ 珠光体（P：F+Fe3C） 这种转变称为珠光体转变。 过冷奥氏体向珠光体转变，是通过形核和长大的过程来完成的；
➢ 共析钢成分易在奥氏体晶界处形核 ➢ 亚、过共析钢在先析相上形核
《金属材料与热处理》教学中钢热处理方法探析
摘 要 ： 《 金 属材料 与 热处理》 是技校 理论教 学课 程 中的一 门 与生产 实验联 系 较 为密切 的课 程 ， 涉及 面广 原理概念 多． 教 学 内容 丰 富， 些教 学 问题往往 与看不 见摸 不 着的微 观组 织有关 。 这种情 况下 ， 教 师如何 对这 门课 程进 行教 学， 提 高课 堂教 学效率显得 尤 为重 要 。 因 此 ，本文根 据《 金 属材 料 与热处理 》 的教 学难 点 ， 提 出了一 些教 学方 法 与策略 ，以期增 强 学生对 它的 学 习兴 趣 。 关键 词 ： 《 金 属材料 与热处理 》 教 学 钢 的热处理 中图分类 号 ： Ｇ ４ ２ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ —９ ７ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ （ ａ ） －０ ０ ３ ８ － ０ ２
发 学 生 对 此 门 课 程 的 学 习兴 趣 ， 教 师 应尽
纷 复 杂 的 知识 点 连 成 一 条 知识 链 和 一 个 系
面淬 火 （ 水冷） 和 低 温 回火 达 到 目的 。 可 是 使
量 增强此段 内容的教学特 色 ， 利 用 自己 丰 统 的知 识 结 构 ， 教 师 应 进 行 有 效 的 归 纳 总 用 过 程 中 却 发 现 摩 擦 部 分 严 重磨 损 ， 不 具
方法 。 由于 课 程 本 身 的 教 学 内容 较 为 晦 涩 须 强 调 教 学 目的 ， 使 学 生 清 楚 明 白学 习 的
重点 。
第二 ， 重 点 分 析 Ｃ曲 线 的 建立 过 程 和 与
身 的 学 习效 果 。 为 了 提 高 此 门 课 程 的 课 堂 ＣＣ Ｔ曲线的 关 系 。 要 想 学 生清 楚理 解 Ｃ曲线 行 自我 总 结 、 自我 评价 以 及 小 组 评 价 。 教 学 效果 ， 有 必 要结 合 教 学 实 际 ， 采 取 一切 的 建 立 过 程 和 与 ＣＣ Ｔ曲线 的 关 系 ， 只 靠 教 有 效 的 教 学 手 段 提 高 课 堂 教 学 的 有 效性 ，
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(1)第一阶段为奥氏体形核 钢在加热到A1时，奥氏体晶核优先在铁 素体与渗碳体的相界面上形成。 (2)第二阶段为奥氏体晶核长大 奥氏体形核后的长大，是新相奥氏 体的相界面向着铁素体和渗碳体这两个方向同时推移的过程。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
(3)第三阶段为剩余渗碳体的溶解 由于渗碳体的晶体结构和含碳量 与奥氏体差别很大，所以，渗碳体向奥氏体的溶解速度必然落后于 铁素体向奥氏体转变的速度。 (4)第四阶段为奥氏体成分均匀化 奥氏体转变刚结束时，其成分是 不均匀的。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-12 马氏体的晶格模型 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-13 马氏体的含碳量与硬度之间的关系 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-14 针状马氏体400×( =1.3%钢)
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
(2)奥氏体等温转变产物与性氏体转变产物的组织和性能，取决于转 变温度。 1)珠光体转变区域。
图6-8 索氏体 a)光学显微 500× b)电子显微1500× 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-9 托氏体 a)光学显微1000× b)电子显微15000×
② 板条马氏体：如图6-15所示，主要出现在低碳钢中，又称为低碳 马氏体。它是由许多呈金板属条材料状与热的处理马办氏法第体六章群钢所热处构成的。
理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
在一个马氏体群里，又有许多长而窄的大致相互平行的马氏体晶体 (板条)。在一个奥氏体晶粒内，通常可以形成几个马氏体群，先形 成的马氏体群的领域大，后形成的则小。
(3)奥氏体晶粒度对钢在室温下的组织和性能的影响 奥氏体晶粒细 小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑、韧性都较高， 冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒冷却转变后仍获得 粗晶粒组织，使钢的力学性能(特别是冲击韧度)降低，甚至在淬火 时产生变形、开裂。 (4)奥氏体晶粒的长大及控制
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第六章 钢的热处理
第一节 钢的热处理原理 第二节 钢常用的热处理工艺
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-1 热处理的基本工艺曲线
一、钢在加热时的组织转变
1.奥氏体的形成
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-2 共析钢的奥氏体形成过程示意图 a)A形核 b)A长大 c)剩余F C溶解 d)A均匀化
图6-4 奥氏体转变量与 温度、时间的关系
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
(2)奥氏体晶粒度(晶粒大小的尺度) 奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶 粒大小的尺度。
图6-5 10级奥氏体晶粒度标准图(数字为晶粒度等级) 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-19 共析钢的连续冷却转变图 (虚线是C曲线)
1) 连续冷却时曲线靠右一些，这是因为鼻尖以上温度越低，
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
而当wC>0.77％时，随着含碳量增加，C曲线左移。
图6-17 碳钢的C曲线比较 a) 亚共析碳钢 b)共析碳钢 c)过共析碳钢
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
2.过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变
图6-18 共析钢的连续冷却速度对 其组织性能的影响
2)贝氏体转变区域(550~240℃)。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-10 上贝氏体 a) 光学显微500× b) 电子显微10000×
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
3)马氏体转变区域。
图6-11 下贝氏体 a) 光学显微500× b) 电子显微10000×
图6-3 加热和冷却时Fe-F C 相图上临界点的位置
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
2.奥氏体晶粒的长大及控制 (1)奥氏体晶粒的长大 当珠光体向奥氏体转变完成时，由于奥氏体 是在片状珠光体的两相(铁素体和渗碳体)界面上形核，晶核数量多， 可获得细小的奥氏体晶粒，称为奥氏体的起始晶粒度。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
① 针状马氏体：如图6-14所示，主要出现在高碳钢中，所以又叫高 碳马氏体。最先在奥氏体晶粒内形成的马氏体晶粒比较大，其长度 可以贯穿奥氏体晶粒。针状马氏体晶体是一批一批形成的，彼此之 间成一定角度。针状马氏体组织硬度高、脆性大。由于马氏体形成 的速度极快，马氏体晶体彼此相遇，造成很大的撞击，因而在马氏 体晶体内部或晶界地方容易出现显微裂纹，这就又增加了针状马氏 体的脆性，同时也增加了淬火开裂的倾向。通过高倍透射电镜分析 证明，马氏体针内充满大量细小的孪晶带亚结构。因此，针状马氏 体又称为孪晶马氏体。
第一节 钢的热处理原理
图6-6 奥氏体晶粒度随加热温度 变化趋势示意图
1)加热温度和保温时间。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
2)加热速度。 二、钢在冷却时的组织转变 1.过冷奥氏体等温转变图 (1)奥氏体等温转变图的建立
选用共析钢制成很多薄片试样。
图6-7 共析钢的奥氏体等温转变图
图6-15 板条马氏体 a)光学显微400× b)电子显微800× 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
表6-1 板条马氏体和针状马氏体的性能比较
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-16
(3)碳对C曲线的影响 在正常加热条件下，wC<0.77第六章钢热处
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
(3)第三阶段为剩余渗碳体的溶解 由于渗碳体的晶体结构和含碳量 与奥氏体差别很大，所以，渗碳体向奥氏体的溶解速度必然落后于 铁素体向奥氏体转变的速度。 (4)第四阶段为奥氏体成分均匀化 奥氏体转变刚结束时，其成分是 不均匀的。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-12 马氏体的晶格模型 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-13 马氏体的含碳量与硬度之间的关系 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-14 针状马氏体400×( =1.3%钢)
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第一节 钢的热处理原理
(2)奥氏体等温转变产物与性氏体转变产物的组织和性能，取决于转 变温度。 1)珠光体转变区域。
图6-8 索氏体 a)光学显微 500× b)电子显微1500× 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-9 托氏体 a)光学显微1000× b)电子显微15000×
② 板条马氏体：如图6-15所示，主要出现在低碳钢中，又称为低碳 马氏体。它是由许多呈金板属条材料状与热的处理马办氏法第体六章群钢所热处构成的。
理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
在一个马氏体群里，又有许多长而窄的大致相互平行的马氏体晶体 (板条)。在一个奥氏体晶粒内，通常可以形成几个马氏体群，先形 成的马氏体群的领域大，后形成的则小。
(3)奥氏体晶粒度对钢在室温下的组织和性能的影响 奥氏体晶粒细 小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度与塑、韧性都较高， 冷脆转变温度也较低；反之，粗大的奥氏体晶粒冷却转变后仍获得 粗晶粒组织，使钢的力学性能(特别是冲击韧度)降低，甚至在淬火 时产生变形、开裂。 (4)奥氏体晶粒的长大及控制
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第六章 钢的热处理
第一节 钢的热处理原理 第二节 钢常用的热处理工艺
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第一节 钢的热处理原理
图6-1 热处理的基本工艺曲线
一、钢在加热时的组织转变
1.奥氏体的形成
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-2 共析钢的奥氏体形成过程示意图 a)A形核 b)A长大 c)剩余F C溶解 d)A均匀化
图6-4 奥氏体转变量与 温度、时间的关系
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
(2)奥氏体晶粒度(晶粒大小的尺度) 奥氏体晶粒度是表示奥氏体晶 粒大小的尺度。
图6-5 10级奥氏体晶粒度标准图(数字为晶粒度等级) 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-19 共析钢的连续冷却转变图 (虚线是C曲线)
1) 连续冷却时曲线靠右一些，这是因为鼻尖以上温度越低，
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
而当wC>0.77％时，随着含碳量增加，C曲线左移。
图6-17 碳钢的C曲线比较 a) 亚共析碳钢 b)共析碳钢 c)过共析碳钢
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
2.过冷奥氏体在连续冷却条件下的转变
图6-18 共析钢的连续冷却速度对 其组织性能的影响
2)贝氏体转变区域(550~240℃)。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-10 上贝氏体 a) 光学显微500× b) 电子显微10000×
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
3)马氏体转变区域。
图6-11 下贝氏体 a) 光学显微500× b) 电子显微10000×
图6-3 加热和冷却时Fe-F C 相图上临界点的位置
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
2.奥氏体晶粒的长大及控制 (1)奥氏体晶粒的长大 当珠光体向奥氏体转变完成时，由于奥氏体 是在片状珠光体的两相(铁素体和渗碳体)界面上形核，晶核数量多， 可获得细小的奥氏体晶粒，称为奥氏体的起始晶粒度。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
① 针状马氏体：如图6-14所示，主要出现在高碳钢中，所以又叫高 碳马氏体。最先在奥氏体晶粒内形成的马氏体晶粒比较大，其长度 可以贯穿奥氏体晶粒。针状马氏体晶体是一批一批形成的，彼此之 间成一定角度。针状马氏体组织硬度高、脆性大。由于马氏体形成 的速度极快，马氏体晶体彼此相遇，造成很大的撞击，因而在马氏 体晶体内部或晶界地方容易出现显微裂纹，这就又增加了针状马氏 体的脆性，同时也增加了淬火开裂的倾向。通过高倍透射电镜分析 证明，马氏体针内充满大量细小的孪晶带亚结构。因此，针状马氏 体又称为孪晶马氏体。
第一节 钢的热处理原理
图6-6 奥氏体晶粒度随加热温度 变化趋势示意图
1)加热温度和保温时间。
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
2)加热速度。 二、钢在冷却时的组织转变 1.过冷奥氏体等温转变图 (1)奥氏体等温转变图的建立
选用共析钢制成很多薄片试样。
图6-7 共析钢的奥氏体等温转变图
图6-15 板条马氏体 a)光学显微400× b)电子显微800× 金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
表6-1 板条马氏体和针状马氏体的性能比较
金属材料与热处理办法第六章钢热处 理办法讲义
第一节 钢的热处理原理
图6-16
(3)碳对C曲线的影响 在正常加热条件下，wC<0.77第六章钢热处