热处理的基本知识

热处理的分类 整体 热处理
热处理
表面 热处理
退火;正火; 淬火;回火;
表面淬火
感应淬火 火焰淬火
化学 热处理
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
§3-1 钢的热处理概述
箱 式 电 阻 炉
§3-1 钢的热处理概述
台 车 式 电 阻 炉
§3-1 钢的热处理概述
连 续 式 热 处 理 炉
钢的临界点：
平衡临界点：
Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区.
550～Ms(230℃);中温转 变区; 半扩散型转变;
贝氏体( B ) 转变区.
Ms～ Mf(-50℃); 低温转变 非扩散型转变;
马氏体 ( M ) 转变区.
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
§2 钢在加热和冷却时的转变
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
3）在600～550℃形成片层间距极小的珠光体 ( 0.2m) ，在光学显微镜下高倍放大已无法 分辨出其内部构造，在电子显微镜下可观测到很 薄的铁素体层和碳化物（渗碳体）层交替重叠的 复相组织，称为极细珠光体或托氏体，用字母T 表示（以法国金相学家L•Troost的名字命名）。
残余渗碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大 倾向减小。
§2 钢在加热和冷却时的转变
二、 钢在冷却时的转变
过冷
奥氏
温 度
体的
两种
冷却
方式
Fra Baidu bibliotek
把加热到奥氏体状态的钢， 保快温速冷却到低于A1的某一温
度，并等温停临留界一温段度时A间1， 使奥氏体发生转变，然后再 把热加热到奥冷氏却体到状室温。 加态的钢，以不同的 冷却速度连续冷却 到室温。
A1、 A3、 Acm
加热临界点：
Ac1、Ac3、Accm
冷却临界点：
Ar1、Ar3、Arcm
§3-1 钢的热处理概述
§2 钢在加热和冷却时的转变
一、 钢在加热时的转变
1、奥氏体的形成(PA)
钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以 共析钢的奥氏体形成过程为例。
§2 钢在加热和冷却时的转变
钢 §1 钢的热处理概述
的 §2 钢在加热和冷却时的转变
热 §3 钢的整体热处理工艺
处 理
§4 钢的表面热处理工艺 §5 热处理新技术简介
热处理的定义:
温 度
热 加
保温
§3-1 钢的热处理概述
临界温度 冷 却
时间
§3-1 钢的热处理概述
热处理的主要目的:改变钢的性能。
热处理的应用范围:整个制造业。
2 ） 在 650 ～ 600℃ 形 成 片 间 距 较 小 的 珠 光 体 (0.2~0.4m)，在光学显微镜800~1500×能分辨 出其为铁素体薄层和碳化物（渗碳体）薄层交 替重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体，用 字母S表示（以英国冶金学家H•C•Sorby的名字 命名）。
§2 钢在加热和冷却时的转变
§2 钢在加热和冷却时的转变
2、奥氏体晶粒的长大
奥氏体晶粒度的概念 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。 钢进行加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时，在一般情
况下，奥氏体晶粒是比较细小而均匀的，此时的晶粒大小称为奥氏 体的起始晶粒度。
在某一具体的加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小称为实际晶粒 度。
用以表明奥氏体晶粒长大倾向的晶粒度称为本质晶粒度。 通常采用标准试验方法，即将钢加热到930±10℃，保温3～8h后 测定奥氏体晶粒大小，如晶粒大小级别在1～4级，称为本质粗晶粒 钢；如晶粒大小在5～8级，则称为本质细晶粒钢。
4.冶炼和脱氧条件
冶炼时用铝脱氧，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,阻止奥氏体晶粒 长大，在一定温度下晶粒不易长大。
§2 钢在加热和冷却时的转变
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
连续冷却
等温冷却
时间
1、过冷奥氏体 的等温转变
共析钢的 等温转变图
§2 钢在加热和冷却时的转变
§2 钢在加热和冷却时的转变
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
⑴奥氏体形核与晶核长大
奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体的界面上形成。
奥氏体晶核形成以后，依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不 断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。
⑵ 残留渗碳体的溶解 铁素体全部消失以后，仍有部分剩余渗 碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏 体中去，直至全部消失。
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
1）在A1～650℃形成的珠光体 ，因为过 冷 度 小 ， 片 间 距 较 大 (0.4m) ， 在 500×以上的光学显微镜下，能分辨其片 层状形态；即为粗珠光体，习惯上称为珠 光体（P）。
§2 钢在加热和冷却时的转变
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
⑶ 奥氏体均匀化 渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不 均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散才能获得均匀化的 奥氏体。
亚共析钢的加热过程：F P AC1 F A AC3 A
过共析钢的加热过程： P Fe3CⅡ AC1 A Fe3CⅡ ACcm A
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。
§2 钢在加热和冷却时的转变
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。
§2 钢在加热和冷却时的转变
晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
本质粗
本质细
晶粒度的控制
Al脱氧(本质细) Si/Mn脱氧(本质粗)
§2 钢在加热和冷却时的转变
§2 钢在加热和冷却时的转变
3.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