工程材料钢的热处理方案
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
wenku.baidu.com
500
400
A→B
B
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
105
-100 0
1
10 102 103 104 105 时间/s
2、合金元素的影响
a）对“C”曲线位置的影响：
除Co、Al之外, 溶入奥氏体的合金元素提高 奥氏体的稳 定性，使“C”曲线右移；
没溶入奥氏体以碳化物形式存在，反而降低过冷奥氏体稳 定性使“C”曲线左移。
b）对“C”曲线形状的影响
形成碳化物合元素铬、钼、钨、钒等当其含量较多时，还 能使“C”曲线形状发生改变
3、加热温度和保温时间的影响
A 体化温度↑保温时间↑
A 体稳定性↑
使
“C”曲线右移。
二、过冷奥氏体转变产物及其性能
根据“C”曲线将A 体等温转变分为： 过冷 A 体等温转变组织有三种类型： A1 ～ 鼻部：高温转变，形成珠光体（P）类组
第二节 钢在冷却时的转变
有两种 HT 冷却方式：1）等温冷却，2）连续冷却
温 度加
热
保温
临界点
1
2
时间
热处理的两种冷却方式（示意图）
1－等温冷却；2－连续冷却
一、过冷奥氏体的等温转变
【等温转变】
将 A 体化后的钢快冷至 A1 以下的某个T℃ 进行
等温, 在等温期间 A 体所发生相与组织的转变。
（一）共析钢过冷A体的等温转变（TTT）曲线
织——P 体转变； 鼻部～ Ms：中温转变，形成贝氏体（B）类组
织——B 体转变； Ms～Mf间：低温转变，形成马氏体（M）类组
织——M 体转变；
T/℃
800
A1
A
700 过
转变开始
600
冷
A→S
A A→T
A→P
转变结束
S
T
P 5~25HRC
25~35HRC 35~40HRC
500
过 A→上B
400
珠光体 P ，3800×
索氏体
S 8000×
屈氏体
T 8000×
（二）B 体类组织与性能(550℃~Ms)
1、贝氏体组织形态
电镜下观察贝氏体的形态，将其分为：
平衡转变T℃
A1
A3
实际加热转变T℃ Ac1
Ac3
实际冷却转变T℃ Ar1
Ar3
Acm Accm Arcm
二、奥氏体的形成
（一）共析钢的奥氏体化过程
1、奥氏体的形核；
2、奥氏体核心的长大；
3、残余渗碳体的溶解； 4、奥氏体成分的均匀化；
（ 二）非共析钢的奥氏体化过程
亚共析钢：
F＋P
Ac1
Ac3
ΔF
V
（二）影响“C”曲线的因素
1、含碳量C%影响 亚共析钢多一条F体 析出线； 过共析钢多一条Cm 体析出线。 随着含C%亚共析钢“C”
右移；过共析钢“C”左 移； 共析钢“C”曲线最右。
T/℃
800 A3
A
700 A1
A→F
A+F
T/℃
800
A1
A
700
600
A→P
P+F
600
A→P
P
500
冷
上B
40~50HRC
300
A
A→下B
下B 50~60HRC
Ms
200
100
A→M M+A'
60~65HRC
0
Mf
-100 0
M
1 10 102 103 104 105 时间/s
（一）珠光体类组织与性能(A1~550℃)
1、P 体形态与转变特点
转变特点： 扩散型转变 （即通过铁、 碳原子的扩 散发生相 变 ）。
2、本质粗晶粒钢与本质细晶粒钢的区别
本质细晶粒和本质粗晶粒
（二）影响奥氏体晶粒大小的因素
1、加热温度和保温时间
加热T℃越高，保温时间越长
2、加热速度
加热T℃一定，加热速度越快
A越粗大 A越粗大
3、钢成分的影响
溶入A中，促进晶粒长大 C
以碳化物存在于A 中，抑制晶粒长大
Al、Ti、V、Zr、Nb等强烈阻碍 A 晶长大 Cr、W、Mo 一般阻碍 A 晶长大 Mn、P 促进 A 晶长大
4、热处理运用条件
加热冷却过程中存在固态相变或固溶度的变化。
5、热处理工艺的分类
根据加热、冷却方式不同，钢的组织、性能 变化特点不同，将热处理工艺分类如下：
1） 普通 HT：退火、正火、淬火、回火 2）表面 HT：表面淬火、化学 HT 3）其它HT：可控气氛HT、真空HT、形变HT
第一节 钢在加热时的转变
第七章 钢 的 热 处 理
概述
1、小实验(弹簧的热处理)
2、实验表明： 同一成分的钢，经不同（热）处理，性能各不 相同 → 说明其内部组织发生了不同的变化。
3、热处理（Heat Treatment）定义
保温T
温 度
加热
冷却
时间
热处理工艺示意图
将材料在固态下经加热、保温、冷却，以改变材料 的内部组织，从而获得所需要性能的加工工艺。
1、转变曲线的建立 因其形状象“C”，故亦称作C曲线。
2、转变曲线图的分析
T A1
T1
T2
T3 T4
T5
T6
Ms
Mf
t 共析钢等温转变曲线的测定 （示意图）
热力学：
T℃降低
动力学：
T℃降低
ΔT增加
ΔF=F新-F旧形核驱动力增加
A1
扩散系数D降低 T
D
形核和长大深度降低
V
以上两方面综合作用结果
就造成了转变曲线“C”的形 状。
400
A→B
B
Ms
300
200
500
400
A→B
B
300
Ms
200
100 Mf 0
-100 01
M+A'
10 102 103 时间/s
100
0 Mf
104
-100 0
1
M+A'
10 102 103 104 时间/s
T/℃ 800
700
600
Acm A
A1
A→Fe3CⅡ
A→P
A+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ
F＋A
A
过共析钢： Ac1
Fe3CⅡ＋P
AcCm
Fe3CⅡ＋A
A
三、奥氏体的长大与晶粒度
（一）奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒大小对转变产物晶粒大小的影响
1、三种晶粒度： 〔起始晶粒度〕：P 体刚转成A体时的晶粒度 〔实际晶粒度〕：实际加热条件下的晶粒度
〔本质晶粒度〕：钢加热到930±10℃、保温8 小时、冷却后测得的晶粒度
转变产物： A1 ～ 650℃：粗 P HRC 15-25 650 ～ 600℃：细 P (索氏体 S ) HRC 25-35 600 ～ 550℃：极细 P (屈氏体 T ) HRC 35-40 2、P 类组织性能：与Cm体片层间距有关 转变T℃越低，组织中片层间距越小，Cm体弥散 度越高，塑性变形抗力越大，强度、硬度越高。
一、转变温度
（一）加热目的
获得细小、均匀的奥氏体
（9二40 ）加热温度（ T℃ ）
G 900
860
温 度
820
， 780
Ar3
A3 740
Ac3 S
Accm Acm
Arcm Ac1
℃
700
660 0
Ar1
A1
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 C,%
转变温度T℃ 共析钢 亚共析钢 过共析钢
500
400
A→B
B
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
105
-100 0
1
10 102 103 104 105 时间/s
2、合金元素的影响
a）对“C”曲线位置的影响：
除Co、Al之外, 溶入奥氏体的合金元素提高 奥氏体的稳 定性，使“C”曲线右移；
没溶入奥氏体以碳化物形式存在，反而降低过冷奥氏体稳 定性使“C”曲线左移。
b）对“C”曲线形状的影响
形成碳化物合元素铬、钼、钨、钒等当其含量较多时，还 能使“C”曲线形状发生改变
3、加热温度和保温时间的影响
A 体化温度↑保温时间↑
A 体稳定性↑
使
“C”曲线右移。
二、过冷奥氏体转变产物及其性能
根据“C”曲线将A 体等温转变分为： 过冷 A 体等温转变组织有三种类型： A1 ～ 鼻部：高温转变，形成珠光体（P）类组
第二节 钢在冷却时的转变
有两种 HT 冷却方式：1）等温冷却，2）连续冷却
温 度加
热
保温
临界点
1
2
时间
热处理的两种冷却方式（示意图）
1－等温冷却；2－连续冷却
一、过冷奥氏体的等温转变
【等温转变】
将 A 体化后的钢快冷至 A1 以下的某个T℃ 进行
等温, 在等温期间 A 体所发生相与组织的转变。
（一）共析钢过冷A体的等温转变（TTT）曲线
织——P 体转变； 鼻部～ Ms：中温转变，形成贝氏体（B）类组
织——B 体转变； Ms～Mf间：低温转变，形成马氏体（M）类组
织——M 体转变；
T/℃
800
A1
A
700 过
转变开始
600
冷
A→S
A A→T
A→P
转变结束
S
T
P 5~25HRC
25~35HRC 35~40HRC
500
过 A→上B
400
珠光体 P ，3800×
索氏体
S 8000×
屈氏体
T 8000×
（二）B 体类组织与性能(550℃~Ms)
1、贝氏体组织形态
电镜下观察贝氏体的形态，将其分为：
平衡转变T℃
A1
A3
实际加热转变T℃ Ac1
Ac3
实际冷却转变T℃ Ar1
Ar3
Acm Accm Arcm
二、奥氏体的形成
（一）共析钢的奥氏体化过程
1、奥氏体的形核；
2、奥氏体核心的长大；
3、残余渗碳体的溶解； 4、奥氏体成分的均匀化；
（ 二）非共析钢的奥氏体化过程
亚共析钢：
F＋P
Ac1
Ac3
ΔF
V
（二）影响“C”曲线的因素
1、含碳量C%影响 亚共析钢多一条F体 析出线； 过共析钢多一条Cm 体析出线。 随着含C%亚共析钢“C”
右移；过共析钢“C”左 移； 共析钢“C”曲线最右。
T/℃
800 A3
A
700 A1
A→F
A+F
T/℃
800
A1
A
700
600
A→P
P+F
600
A→P
P
500
冷
上B
40~50HRC
300
A
A→下B
下B 50~60HRC
Ms
200
100
A→M M+A'
60~65HRC
0
Mf
-100 0
M
1 10 102 103 104 105 时间/s
（一）珠光体类组织与性能(A1~550℃)
1、P 体形态与转变特点
转变特点： 扩散型转变 （即通过铁、 碳原子的扩 散发生相 变 ）。
2、本质粗晶粒钢与本质细晶粒钢的区别
本质细晶粒和本质粗晶粒
（二）影响奥氏体晶粒大小的因素
1、加热温度和保温时间
加热T℃越高，保温时间越长
2、加热速度
加热T℃一定，加热速度越快
A越粗大 A越粗大
3、钢成分的影响
溶入A中，促进晶粒长大 C
以碳化物存在于A 中，抑制晶粒长大
Al、Ti、V、Zr、Nb等强烈阻碍 A 晶长大 Cr、W、Mo 一般阻碍 A 晶长大 Mn、P 促进 A 晶长大
4、热处理运用条件
加热冷却过程中存在固态相变或固溶度的变化。
5、热处理工艺的分类
根据加热、冷却方式不同，钢的组织、性能 变化特点不同，将热处理工艺分类如下：
1） 普通 HT：退火、正火、淬火、回火 2）表面 HT：表面淬火、化学 HT 3）其它HT：可控气氛HT、真空HT、形变HT
第一节 钢在加热时的转变
第七章 钢 的 热 处 理
概述
1、小实验(弹簧的热处理)
2、实验表明： 同一成分的钢，经不同（热）处理，性能各不 相同 → 说明其内部组织发生了不同的变化。
3、热处理（Heat Treatment）定义
保温T
温 度
加热
冷却
时间
热处理工艺示意图
将材料在固态下经加热、保温、冷却，以改变材料 的内部组织，从而获得所需要性能的加工工艺。
1、转变曲线的建立 因其形状象“C”，故亦称作C曲线。
2、转变曲线图的分析
T A1
T1
T2
T3 T4
T5
T6
Ms
Mf
t 共析钢等温转变曲线的测定 （示意图）
热力学：
T℃降低
动力学：
T℃降低
ΔT增加
ΔF=F新-F旧形核驱动力增加
A1
扩散系数D降低 T
D
形核和长大深度降低
V
以上两方面综合作用结果
就造成了转变曲线“C”的形 状。
400
A→B
B
Ms
300
200
500
400
A→B
B
300
Ms
200
100 Mf 0
-100 01
M+A'
10 102 103 时间/s
100
0 Mf
104
-100 0
1
M+A'
10 102 103 104 时间/s
T/℃ 800
700
600
Acm A
A1
A→Fe3CⅡ
A→P
A+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ
F＋A
A
过共析钢： Ac1
Fe3CⅡ＋P
AcCm
Fe3CⅡ＋A
A
三、奥氏体的长大与晶粒度
（一）奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒大小对转变产物晶粒大小的影响
1、三种晶粒度： 〔起始晶粒度〕：P 体刚转成A体时的晶粒度 〔实际晶粒度〕：实际加热条件下的晶粒度
〔本质晶粒度〕：钢加热到930±10℃、保温8 小时、冷却后测得的晶粒度
转变产物： A1 ～ 650℃：粗 P HRC 15-25 650 ～ 600℃：细 P (索氏体 S ) HRC 25-35 600 ～ 550℃：极细 P (屈氏体 T ) HRC 35-40 2、P 类组织性能：与Cm体片层间距有关 转变T℃越低，组织中片层间距越小，Cm体弥散 度越高，塑性变形抗力越大，强度、硬度越高。
一、转变温度
（一）加热目的
获得细小、均匀的奥氏体
（9二40 ）加热温度（ T℃ ）
G 900
860
温 度
820
， 780
Ar3
A3 740
Ac3 S
Accm Acm
Arcm Ac1
℃
700
660 0
Ar1
A1
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 C,%
转变温度T℃ 共析钢 亚共析钢 过共析钢