机械制造基础钢热处理加热以及冷却过程

二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常 温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的 奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
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三、奥氏体晶粒大小及控制
1、晶粒度概念
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2、影响奥氏体晶粒长大的因素
稳定的奥氏体区
700 过
A
600 冷
+
A向产物 产
500 奥 产
转变终止线 物
400 300 200
氏
物
体 Ms区
A向产 物转变开始线
⑴ 加热温度和保温时间： 加热温度高、保温时间长，晶粒粗大。 ⑵ 加热速度： 加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。
细化A晶粒途径：快速加热，短时保温
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§3 钢在冷却时的组织转变
一、钢在热处理时的冷却方式
温 度
热 加
保温
临界温度
连续冷却
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力学性能。
下贝氏体
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（3）马氏体转变 马氏体的晶体结构 碳在α-Fe中的过饱和固溶体称马氏体,用 符号M 表示。
马
织
氏 体
组
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FCC
铁原子 碳原子
马氏体 的形成
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BCT
马氏体的形态 C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。 C%大于1.0%C时则几乎全部是针状马氏体。 C%在0.2~1.0%之间为板条与针状的混合组织。
时间
2、 钢在冷却时的转变
随过冷度不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变。 珠光体转变 贝氏体转变 和马氏体转变
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（1）珠光体转变
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根据片层厚薄不同，又细分为珠光体、索氏体和 托氏体。三种组织无本质区别，只是形态上的粗细
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一、奥氏体的形成过程（现以共析钢为例）：
第一步 奥氏体晶核形成：首先在F与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大：A晶核通过碳原子的扩散向F和Fe3C
方向长大。 第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体因而先消失。残余的Fe3C随保
温时间延长继续溶解直至消失。 第四步 奥氏体成分均匀化：通过长时间保温使奥氏体成分趋
马氏体形态与含碳量的关系
机械制造基础0钢.2热%处C理加热以及冷 0.45%C 却过程
1..2%C
马氏体的性能 高硬度是马氏体组织
性能的主要特点。
马氏体的硬度主要取
决于其含碳量。
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
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3、 共析碳钢 TTT 曲线的分析
温度
(℃) 800
模具、滚动轴承100%需经热处理。
热处理特点：只改变内部组织结 构，不改变表面形状与尺寸。
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3、热处理分类
预备热处理—为随后的加工或进一步热处理作准备 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.
W18Cr4V钢热处理工艺曲线
温度/℃
预备热处理机械制造基础钢热处理加热以最及终冷热处理
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)
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却过程
过冷奥氏体区 转变产物区 转变区
温
A
度 A1
A→P
冷过
P
A
转变终了线
B
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M
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却过程
时间
4、热处理工艺分类如下（根据加热、冷却方式及钢组织性能变
化特点不同）
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
表面淬火—感应加热、火焰加热、
热处理
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、Leabharlann Baidu其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理 机械制造基础钢热处理加热以及冷 却过程
[重点掌握] 1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响因素； 2. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。 3. 奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的
组织变化和最终性能的影响； 4. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变
化，用途和使用的钢种、零件的范围。
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之分，因此其界限也是相对的。
片间距越小，钢的强度、 硬度越高，而塑性和韧 性略有改善。
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（2） 贝氏体转变 贝氏体用符号B表示。
根据其组织形态不同， 贝 氏体又分为上贝氏体(B上)和 下贝氏体（B下）。
上贝氏体强度与塑性都较 低，无实用价值。
上贝氏体
下贝氏体具有良好的综合
§2 钢在加热时的转变
加热目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
钢坯加热
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临界温度与实际转变温度
铁碳相图中PSK、GS、ES线分别 用A1、A3、Acm表示。
钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示; 冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。
钢的热处理
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§1 钢的热处理定义
1、定义：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改 变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。
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2、热处理的意义
机床制造中约60-70%的零件要经过 热处理。
汽车、拖拉机制造业中需热处理的 零件达70-80%。
于均匀。
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共析钢奥氏体化过程
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亚共析钢和过共析钢的奥氏 体化过程
与共析钢基本相同，但 由于先共析F 或二次Fe3C的 存在，要获得全部奥氏体组 织，必须相应加热到Ac3或 Accm以上.
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等温冷却 时间
二、过冷奥氏体的等温冷却转变
1、 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线，形状像C )
(Time-Temperature-Transformation diagram)
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温度 (℃)
800 700 600 500