金属材料热处理复习

-
渗碳后 淬火 + 低温 回火 调质
与成型工艺 有关 淬火 +中温回 火 去应力退火 淬火+ 低温 回火
正火
表面： M回 +合金渗碳 体+少量 A 回火索氏体
回火屈氏体
回火M + 细 小均匀碳化 物 + 少量 A
20 ， 16Mn/16MnTi Q235-A (A3)08F 20 、20Cr 20CrMnTi 18Cr2Ni4WA 45 、40Cr 40CrNiMo
金属材料及热处理
复习
钢在加热时的转变
?加热的目的 ?奥氏体化
?定义 ?过程 ?晶粒度的定义 ?影响奥氏体化过程及其晶粒度的因素
?加热组织——相图判断
（球状渗碳体）
钢在冷却时的转变
? 冷却方式 ? 冷却转变
?等温冷却转变 C曲线——TTT图 ?连续冷却转变 C曲线——CCT图
? 过冷奥氏体
等温转变动力学曲线 ——C曲线图
状（球状）的渗碳体
? 性能取决于与渗碳体颗粒的大小、
形态及分布
? 与片状珠光体比较，粒状珠光体
强度硬度较低、塑性韧性较好
马氏体转变
马氏体的定义
马氏体是碳在α —Fe中的过饱和固溶体
马氏体的晶体结构
体心正方结构
c/a—马氏体的正方度
马氏体组织形态
两种基本形态：板条马氏体和片状马氏体
影响马氏体形态的因素
回火脆性
定义
淬火钢回火时，在 特定温度下，韧性 降低的现象。
分类： ? 低温回火脆性
? 高温回火脆性
回火温度对钢冲击韧性的影响
?低温回火脆性（第一类回火脆性） ：
?特点与回火冷却速度无关（不可逆回火脆性） ?克服办法：避免在此温度范围回火 。
? 高温回火脆性（第二类回火脆性）
?特点：与回火冷却速度相关（ 可逆回火脆性 ） ? 克服办法：
?下贝氏体不仅强度高，而且韧性也好，表现为具有较 好的综合力学性能，是一种很有应用价值的组织。
钢的热处理工艺
普通热处理：
退火、正火、淬火、回火 特点：整体热处理
在整个工件上得到一致的显微组织 。
表面热处理：
表面淬火、化学热处理 特点：整体热处理
表面硬而耐磨，心部有良好的韧性和塑性
亚共析钢的热处理
? 回火冷却时采用快速冷却 ? 合金元素 W、Mo可减轻回火脆性
表面热处理
? 表面淬火 方式 适应材料 :中碳钢
?化学热处理 ——渗氮 工艺：500~570℃ 适应材料： 38CrMoAl
?化学热处理 ——渗碳 工艺：930±10℃
适应材料： ≦0.25%C 组织：渗碳缓冷组织
渗碳淬火组织： 表面：高碳M+碳化物
珠光体形成条件
粒状珠光体
片状珠光体
? 有未溶解的碳化物 ? 奥氏体成分不均匀
?成分均匀奥氏体
机械性能
片状珠光体
与珠光体片层间距和珠光体晶团大小有关
珠光体(P) 索氏体(S) 屈氏体(T)
强度、硬度增加 塑性、韧性增加
< HRC25 HRC2～5 35 HRC3～5 40
粒状的珠光体 ? 铁素体的基体上分布着颗粒
Mn Si Cr Ni 淬透性，强 化基体
V Mo W Ti 细化晶粒 回火稳定性 回火脆性
弹簧钢
0.6% ～ 0.9% 0.45% ～ 0.7%
MnSiCr 淬透性 弹性极限 回火稳定性
Mo W 、V、Nb 回火稳定性
细化晶粒
滚动轴 承钢
0.95% ～1.10%
Cr 淬透性、耐 蚀性、耐磨 性
Si、Mn 强度 V、Mo细化晶粒
过冷奥氏体在A1下不同的温度等温保持时，转变（转变 组织及转变量）与等温温度、等温时间的关系
T/℃
A
A1
过 鼻温 冷
A
MS Mf
P
B
M+'A M
珠光体转变 贝氏体转变
马氏体转变
时间/s
共析钢CCT图与TTT图的区别
? 比较 T/℃ ? 区别
?CCT图位于 TTT图右下方
?连续冷却贝氏 体转变被抑制
心部：低碳M//T+M→F+S→
结构钢
类别 含碳量 % 主加元素 辅加元素
热处理
组织
典型牌号
低合金 wc＜ 高强钢 0.20
Mn 固溶强化
Nb 、Ti、 V 细晶强化 沉淀强化
渗碳钢 0.10% 0.25%
MnCrNi 固溶强化 淬透性
V、Ti 、W、Mo 细化晶粒 提高耐磨性
调质钢 0.25% ～0.5%
? 低温回火：（碳钢）回火温度：150～250℃之间 ? 中温回火：（碳钢）回火温度：350～500℃之间 ? 高温回火：（碳钢）回火温度：500～650℃之间
?二次硬化
淬火钢在回火处理时， 硬度、强度进一步提 高的现象
?二次淬火
残余奥氏体转变成马氏 体(或下贝氏体）
2.4、回火
回火温度与硬度的关系
MS
?等温冷却为单 一的组织，连续
Mf
冷却可能为几种
组织的混合
A 过 冷 奥 氏 体
A1
珠光体
贝氏体
M+'A M
马氏体
时间/s
共析钢CCT图与TTT图比较
珠光体转变
共析成分的奥氏体在 A1～550℃温度范围内停留时， 将发生珠光体转变。 铁素体和渗碳体两相组成的机械混合物—珠光体
组织形态
两种形态：片状珠光体和球状（粒状）珠光体
2
3
MS
M+'A VC M
Mf
时间/s
淬火基本问题
?加热温度 （亚温淬火，过热淬火）
?冷却控制 ?内应力（热应力，组织应力） ?冷却方式（介质）； 水，油，
?淬透性/淬硬性 ?淬火方式
钢的回火处理 回火的定义 回火的目的/作用
? 消除或减少淬火钢件的内应力； ? 调整性能；
? 稳定组织和尺寸.
回火的类别
60 、70 60Si2Mn 50CrV
GCr15
工 具钢
类别 刃具钢
含碳量 主加元素 %
辅加元素 热处理
组 典型牌号 织
0.65% ～ 1.35%
Cr、Mn、Si、W、V
球化退火
硬度和耐磨性、回火稳定 →淬火+低
?1退火 组织： F+P
?2正火 组织： F+S
?3淬火 组织：M+ Ar
T/℃
A
A3
A1
1
2 3
MS
M+'A VC M
Mfቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
时间/s
过共析钢的热处理
2.3、钢的淬火
?1球化退火 组织： P粒状
?2正火 组织： S + 少量Fe3C网
?3淬火 组织： M+ Ar +Fe 3C粒状
T/℃
A
Acm
A1
1
马氏体 形态
形成 温度
奥氏体的 化学成分
含碳量和 合金元素
马氏体的转变特点
贝氏体转变
贝氏体转变是过冷奥氏体在 “鼻温” 至M点s 范围内进行的 转变，又称为中温转变。
贝氏体组织形态
? 上贝氏体
? 下贝氏体
贝氏体的转变特点
贝氏体是碳化物（渗碳体）分 布在含碳过饱和的铁素体基体 上的两相混合物。
贝氏体的力学性能 ?上贝氏体的强度较低、韧性较差