材料热处理原理及工艺

二、影响奥氏体形成速度的因素 （一）温度的影响 （二）钢的成份的影响 （三） 原始组织的影响
（二）奥氏体晶粒长大及其影响因素
奥氏体化温度越高，晶粒长大越明显。
钢中奥氏体含碳量的增加，奥氏体晶粒的长大倾向 也增大。
钢中加入合金元素，也影响奥氏体晶粒长大。一般 认为，凡是能形成稳定碳化合物的元素（如钛、 钒、钽、铌、锆、钨、钼、铬），形成不溶于奥 氏体的氧化物及氮化物的元素（如铝），促进石 墨化的元素（如硅、镍、钴），以及在结构上自 由存在的元素（如铜），都会阻碍奥氏体晶粒长 大。而锰、磷则有加速奥氏体晶粒长大的倾向。
2、下贝氏体
a) 光学显微镜下的形貌 800×
b) 电子显微镜下的形貌 290000×
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（二）贝氏体类型转变过程 发生贝氏体类型组织转变时，首先在
过冷奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核， 其含碳量低于奥氏体的平均含碳量，但仍 高于铁素体的平均含碳量，是过饱和铁素 体。
第三节 过冷奥氏体转变产物及性能
一、珠光体类型组织转变 （一）珠光体组织形态与性能
片状珠光体组织中，一对铁素体与渗碳体片的总厚度，称为珠光 体片间距。珠光体中层片状的渗碳体，经适当的退火处理后，可呈球 状分布在铁素体基体上，称为球状（或粒状珠光体），见图所示。
根据片间距的大小不同，珠光体类型的组织又可细分为：
一级相变时，有潜热的变化和体积的突变。大多数固态相 变属于一级相变。
二级相变时，无潜热和体积的变化，但热容、压缩系数和 膨胀系数要发生突变。磁性转变、超导态转变及一部分有序— 无序转变为二级相变。
一级相变符合相区接触法则，相邻相区的相数差一。对于 二元相图通常两个单相区之间含有这两个相组成的两相区。对 于二级相变，两个单相区仅以一条线分割。
普通热处理回淬 正火火 火
热处理表面热处理表面淬火感 火渗应 焰碳加 加热 热
化学热处理碳 渗氮 氮共渗
控制气氛热处理
其他热处理真空热处理
变形热处理
三、钢的临界温度
第二节 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成过程 （一） 奥氏体晶核的形成 （二） 奥氏体晶核的长大 （三） 残余奥氏体的溶解 （四） 奥氏体的均匀化
材料科学基础
太原科技大学 材料科学与工程学院 材料科学基础课程教学团队
第九章 钢的热处理原理及工艺
第一节 热处理基本概念 第二节 钢在加热时的转变 第三节 钢的转变曲线、产物及性能 第四节 过冷奥氏体转变曲线的应用 第五节 钢的退火和正火 第六节 钢的淬火与回火 第七节 钢的表面热处理
9.1 固态相变总论
3. 按相变方式分类
相变过程要经历涨落，根据涨落发生的范围与程度的 不同，Gibbs将其分为两类。一类是形核—长大型相变，另 一类是连续型相变。
形核—长大型相变：在很小的范围内，发生原子相当激烈的 重排，生成了新相的核心，新相与母相之间产生了相界，靠 不断的生核和晶核的长大实现相转变叫形核—长大型相变。
高温型石英—高温磷石英，高温磷石英—高温方石英，脱 溶分解，共析转变
位移型相变——不需要破坏化学键或改变其基本结构，相 变时所发生的原子位移很小，新相和母相之间存在一定的 晶体学位向关系。所需要克服的能垒很低，相变潜热也很 小，转变速度非常迅速。
低温型石英—高温型石英 ，SrTiO4发生的立方—四方转 变，马氏体相变
n级相变：相变过程中新旧两相自由焓的第（n-1）偏导数相等， 而其n阶偏导数不相等。
2. 按结构变化分类 按发生相变时新相与母相在晶体结构上的差异，可以将相 变分为重构型相变和位移型相变。
重构型相变——伴随化学键的破坏，新键的形成，原子重 新排列，新相和母相在晶体学上没有明确的位向关系。所 需要克服较高的能垒，相变潜热很大，相变进行缓慢。
二、贝氏体类型组织转变
（一）贝氏体的组织形态和性能
过冷奥氏体在550℃~Ms（马氏体转 变开始温度）温度范围内，将转变为贝氏 体类型组织，贝氏体用符号“B”表示，最 常见的贝氏体组织形态为上贝氏体B上和下 贝氏体B下。
1、上贝氏体
a) 光学显微镜下的形态 800×
b) 电子显微镜下的形态 290000×
按形核方式可将固态相变分为扩散形核和无扩散形核相变。 从相变的动力学机制出发，可以将相变分为均匀转变和非 均匀转变。
第一节 热处理基本概念
一、热处理 所谓钢的热处理是指将钢在固态下进
行加热、保温和冷却三个基本过程，以改变 钢的内部组织结构，从而获得秘需性能的一 种的加工工艺。
二、热处理工艺分类
退火
30~80nm之间，在光学显微镜下根本不能辨其层状特征，
只有在电子显微镜下才可以分辨，用百度文库号“T”表示。
珠光体类型组织的力学性能与其片间距的大小有直接的关 系。图为共析钢珠光体的片间距与力学性能间的关系。
（二）珠光体类型组织的转变过程
珠光体类型组织的转变是一种扩散型转变，即铁原子和碳原子均 进行扩散；另外是晶格的重构，由面心立方的奥氏体转变为体心立方 的铁素体和复杂的晶格的渗碳体。其转变也是一个形核和核长大的过 程。
1、珠光体 形成温度为A1~650℃，片间距大约为 150~400nm之间，一般在500倍以下的光学显微镜下才可 分辨，用符号“P”表示。
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2、索氏体 形成温度为650~600℃，片间距大约为
80~150nm之间，一般在800~1000倍的光学显微镜下才
可分辨，用符号“S”表示。
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3、托氏体 形成温度为600~550℃，片间距大约为
脱溶分解、共析转变等
连续型相变：若在很大范围内原子发生轻微的重排，相变的 起始状态和最终状态之间存在一系列连续状态，不需形核， 靠连线涨落形成新相，这种相变为连续型相变。
调幅分解
按相变时是否获得符合状态图的平衡组织可将固态相变分 为平衡转变和非平衡转变；
根据相变过程中有无原子的扩散可以将固态相变分为扩散 相变、半扩散相变和非扩散型相变。
9.1.1 固态相变分类 1. 按热力学分类
根据相变点的吉布斯自由焓函数的导函数的连续情况可将 固态相变分为一级相变和二级相变。
一级相变：相变过程中新旧两相自由焓相等，但自由焓的一阶 偏导数不等，这种相变称为一级相变。
二级相变：相变过程中新旧两相自由焓相等，自由焓的一阶偏 导数也相等，但自由焓的二阶偏导数不等，这种相变称为二级 相变。