《钢的热处理》PPT课件

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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
较低，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散，才能得到成分均
匀的奥氏体。如图3-3为钢的奥氏体化过程。
由上可知，热处理的保温，不仅是为了将工件热透，而且也
是为了获得均匀的奥氏体组织，以便冷却后能得到良好的组织和
性能。
亚共析钢和过共析钢加热到Ac1点以上时，珠光体转变成奥 氏体，得到的组织为奥氏体和先析的铁素体或渗碳体，称为不完
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第三章 钢的热处理
(2) 表面热处理对工件表层进行加热与冷却，以改变表层的组 织和性能。常用的方法有:感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火 、激光加热表面淬火等。
(3) 化学热处理通过改变工件表层的化学成分，来改变其组 织和性能。常用的方法有:渗碳、碳氮共渗、渗氮等。
尽管钢的热处理种类很多，但都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，通常用热处理工艺曲线表示，如图3-1所示。因此 要了解各种热处理方法对钢的组织和性能的影响，必须研究钢在 加热(含保温)和冷却过程中组织变化的规律。
钢的热处理的目的在于消除毛坯(如铸件、锻件等)中缺陷， 改善其工艺性能，为后续工序作好组织准备;更重要的是热处理能 显著提高钢的力学性能，从而充分发挥钢材的潜力，提高工件的 使用性能和使用寿命。因此，热处理在机械制造工业中占有十分 重要的地位。
根据加热和冷却方法不同，常用的热处理大致分类如下。 (1)整体热处理对工件进行整体穿透加热。常用的方法有:退 火、正火、淬火、回火等。
的晶体结构和碳的质量分数与奥氏体有很大差异，所以当铁素体
全部消失后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分未溶的渗碳体将
随着保温时间的延长，将逐渐溶人奥氏体中，直至完全消失为止
。
(3)奥氏体的均匀化 残余奥氏体完全溶解后，奥氏体的碳浓
度是不均匀的，在原渗碳体处碳浓度较高，而原铁上素一体页处碳下浓一度页
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一、钢的奥氏体化
钢加热到Ac1，点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变，加 热到Ac3和Accm点以上时，便全部转变为奥氏体，热处理加热的 主要目的就是为了得到奥氏体，因此这种加热到相变点以上获得 奥氏体组织的过程称为钢的奥氏体化。
1.奥氏体的形成
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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素
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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
奥氏体形成后继续加热或保温，在伴随着残余渗碳体的溶解
和奥氏体的均匀化同时，奥氏体的晶粒将发生长大。其结果使钢
件冷却后的机械性能降低，特别是冲击韧性变坏;奥氏体晶粒粗大
也是淬火变形和开裂的重要原因。所以，为了获得细晶粒的奥氏
(2) 加热速度 加热速度越快，转变开始温度越高，转变终 了温度也越高，完成转变所需要的时间越短，即奥氏体转变速度 越快。
(3) 钢的原始组织 若钢的成分相同，其原始组织越细、相 界面越多，奥氏体的形成速度就越快。例如:相同成分的钢，由于 细片状珠光体比粗片状珠光体的相界面积大，故细片状珠光体的 奥氏体形成速度快。
全奥氏体化。只有加热到Ac3或Accm以上，先析相会继续向奥氏 体转变或溶解，获得单一的奥氏体组织，才是完全奥氏体化。
2.影响奥氏体转变的因素
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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
(1) 加热温度 加热温度越高，铁、碳原子的打一散速度越 快，且铁的晶体改组也越快，因而加速了奥氏体的形成。
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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
奥氏体晶核形成后，由于它一面与渗碳体相接，另一面与铁
素体相接，因此，奥氏体晶核的长大是相界面往渗碳体与铁素体
方向同时推移的过程。它通过铁、碳原子的打一散，使邻近的渗
碳体不断溶解，铁素体晶格改组成为面心立方晶格来完成的。
(2)残余渗碳体的溶解 在奥氏体形成过程中，由于渗碳体
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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
由Fe-Fe3C相图可知，碳钢在缓慢加热或冷却过程中，在 PSK线、GS线和ES线上都要发生组织转变。因此，任一成分碳 钢的固态组织转变的相变点，都可由PSK线、GS线和ES线来确 定。通常把PSK线称为A1线;GS线称为A3线;ES线称为人Acm线。 而该线上的相变点，则相应的用A1点、A3点、Acm点来表示。
变过程遵循形核和长大的基本规律，并通过以下三个阶段来完成
。
(1)奥氏体晶核的形成和长大 实验证明，奥氏体晶核优先在
铁素体和渗碳体相界面上形成。这是由于相界面处原子排列比较
紊乱，处于能量较高状态;且奥氏体的碳的质量分数介于铁素体和
渗碳体之间，故在两相的相界面上，为奥氏体的形核提供了良好
的条件。
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以共析钢为例，共析钢在A1点以下全部为珠光体组织，组织 中的铁素体具有体心立方晶格，A1点时其wC= 0. 021 8%;渗 碳体具有复杂晶格，其wC= 6. 69 %·而加热到Ac1点以上时， 珠光体变成具有面心立方晶格的奥氏体，其wC=0. 77%。由此 可见，奥氏体化必须进行晶格的改组和铁、碳原子的扩散，其转
应当指出，A1, A3,Acm点是平衡相变点，是碳钢在极其缓慢 的加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却速度 都比较快，因此，钢的相变过程不可能在平衡相变点进行。加热 转变在平衡相变点以上进行;冷却转变在平衡相变点以下进行。
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§ 3.1 钢在加热时的组织转变
升高和降低的幅度，随加热和冷却速度的增加而增大。为了区别 于平衡相变点，通常将加热时的各相变点用式Ac1，Ac2，Accm表 示;冷却时的各相变点用Ar1，Ar3，Arcm表示·如图3-2为这些相 变点在Fe-Fe3C相图上的位置示意图。
第三章 钢的热处理
§3.1 钢在加热时的组织转变 §3.2 钢在冷却时的组织转变 §3.3 钢的普通热处理 §3.4 钢的表面热处理 §3.5 影响热处理件的质量因素 §3.6 热处理技术条件与工序位置
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第三章 钢的热处理
钢的热处理是将钢在固态下采用适当的方式进行加热、保温 和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
体组织，有必要了解奥氏体晶粒在其形成后的长大过程及控制方