工程材料 第六章 钢的热处理.ppt

汽车、拖拉机行业中需要进行热处理的零件占70%~80%； 机床行业中占60%~70%； 轴承及各种模具则占100%。
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二、热处理的分类
概述
1. 整体热处理 是指对热处理工件进行穿透性加热，以改善整体的
组织和性能的工艺。
2. 表面热处理 是指仅对工件表层进行热处理，以改变其组织和性能
第六章 钢的热处理
§6.1 钢的加热及组织转变 §6.2 钢的冷却及组织转变 §6.3 退火和正火 §6.4 淬火（zhan通蘸）与回火 §6.5 钢的表面热处理和化学热处理工艺
§6.6 热处理新技术和新工艺
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一、热处理的概念及其在机械制造中的地位
概述
1. 热处理定义 材料（主要是金属材料）在固态下采用适当的方式进行
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变 M性能取决于M的碳含量与形态。具体而言：
因珠光体的层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
a. 珠光体 3800 ×
b. 索氏体 8000 ×
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c. 托氏体 8000 ×
二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
按渗碳体形态的不同，珠光体可分为层片状珠光体和球状珠光体 若在 A1 附近长时间保温，片状渗碳体会球化，得到 球状珠光体。
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§6.1 钢的加热及组织转变
奥氏体化：将钢加热到Ac3或Ac1点以上，以获得完全或部分A组织。
加热即为获得A，同时，依靠控制加热规范控制A晶粒大小。 A通过不同的冷却方式可以转变为不同的组织，从而获得所需的性
能。任何钢只有先A化，才能在冷却后得到P、M、B等产物，从而改善 性能。
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
550℃ ~ Ms
A
B（ F + K）
B分为: B上和B下
K
上
贝பைடு நூலகம்
氏
体
K
下
贝
氏
体
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
上贝下氏贝体氏显体微显组微织组视织频
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
贝氏体的性能 主要取决于铁素体条（片）的粗细及其中碳的过
饱和度和渗碳体（碳化物）的形状、大小和分布。 B下不仅有高的强度、硬度与耐磨性，同时还具有良好的塑性和韧性； B上强韧性较差。
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
A <Ms M（过饱和的α-Fe）体心正方
§6.2 钢的冷却及组织转变
处于高温状态的A冷却到 A1点以下就处于热力学不稳 定状态，必然要发生相变，但未必立即发生，而是经过一 个孕育期后才开始。这种在孕育期内暂时存在的处于不稳 定状态的A称为过冷A。
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§6.2钢的冷却及组织转变
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§6.2钢的冷却及组织转变 一、过冷奥氏体的等温转变（TTT曲线） 二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能 三、影响奥氏体等温转变图的因素 四、过冷奥氏体的连续转变
一、 钢的相变点 二、奥氏体化过程及影响因素 三、奥氏体晶粒大小及其控制 四、 加热易产生的缺陷
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一、钢的相变点（临界温度） §6.1钢的加热及组织转变
相变点：金属或合金在加热或冷却过程中发生相变的温度。
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二、奥氏体化过程及影响因素 §6.1钢的加热及组织转变
T8钢 P（F+Cm)
主要以T8钢为例
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一、过冷奥氏体的等温转变
（TTT曲线，简称C曲线）
§6.2钢的冷却及组织转变
1. 珠光体转变
A1~550℃ 扩散型
2. 贝氏体转变
550℃ ~Ms 半扩散型
3. 马氏体转变
<Ms 不扩散型
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共析钢过冷奥氏体等温转变图
二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
加热、 保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺。
2. 热处理意义 不改变材料的形状，而是通过改变金属材料的组织和
性能来满足工程中对材料的服役性能和加工要求。
（1）预备热处理 改善零件毛坯的工艺性能以利于冷、热加工的进行。 （2） 最终热处理 对材料进行正确和先进的热处理，可挖掘金属材料的性 能潜力、改善零件使用性能、提高产品质量、延长零件的使用寿命、节约 材料。
wC % ＜0.2 ＞1.0 0.2～1.0
M 形态 板条 片状 混合
M 亚结构 位错 孪晶 混合
马氏体结构
随wC升高，淬火钢中板条马氏体的量下降，片状马氏体的量上升。
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
板条状马氏体
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片状马氏体视频
二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
A A1~ 550℃ P (F+Fe3C)
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片状珠光体的形成过程示意图
二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
①在A1~650℃形成的珠光体—粗珠光体，习惯上称为珠光体（P）<500× 可分辨
②在650~600℃形成的珠光体—细珠光体，称为索氏体（S） >1000× 可分辨 ③在600~550℃形成的珠光体—极细珠光体，称为托氏体（T） >2000× 可分辨
A1
A
①晶格重组 ②成分重新分布 属扩散型转变
影响因素: ①加热温度 ②加热速度 ③钢的成分 ①原始组织
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三、奥氏体晶粒大小及其控制
§6.1钢的加热及组织转变
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四、加热易产生的缺陷
1. 氧化 2. 脱碳 3. 过热 4. 过烧
§6.1钢的加热及组织转变
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的工艺。
3. 化学热处理 是指将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种
或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的工艺。
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举例：弹簧热处理过程
（１）钢筋绕成弹簧状； （２）加热钢筋至红热，急剧冷却； （３）将（２）钢筋再次加热（温度相对低）冷却。
➢ 为什么弹簧状钢筋加热到红热急冷后变得又硬又脆？ ➢ 为什么再次加热和冷却后变得刚柔相济，成为真正的弹簧？ 答：淬火＋中温回火。得到T回。