第五章钢的热处理说课讲解

孕育期最短
过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能
过冷A的等温转变
过冷A :
温度 < A1时，A不稳定。
A等温转变曲线
(TTT 或 C 曲线) 高温转变，A1 ~ 550℃ 过冷A → P 型组织
中温转变，550℃ ~ MS 过冷A →贝氏体型组
织 ( B=B上+B下 )
低温转变，MS ~ Mf 过冷A →马氏体 ( M )
低温转变过程:奥氏体向马氏体的转变
• 当奥氏体被迅速冷却到MS -----Mf线之间产生马氏
体
板条M, 平行的细板条束组成
片状M（wenku.baidu.com透镜状）
亚（过）共析钢过冷A的等温转变图（等温冷却曲线）
1、亚共析钢等温曲线与共析钢相比，C曲线左移，且 Ms、Mf线向上移动。多出一条过冷AF 线。 2、过共析钢共析钢相比， C曲线左移，多出一条A Fe3CⅡ的转变开始线，且Ms、Mf 线上（下）移。
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏 体的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生 产中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
4.冶炼和脱氧条件
冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入Nb、 Zr、V、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物颗 粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温度 下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相微 粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。
B上， 550 ~ 350℃产物 —— 羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。 B上， 强度和韧性差
45钢，B上+B下，×400 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×
B下， 350℃ ~ MS 产物 B下，韧性高，综合机械性能好。
T8钢，B下，黑色针状
光学显微照片 ×400
F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000×
热处理的分类:
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
火焰加热
表面淬火
表面热处理
化学热处理
感应加热
渗碳 渗氮 碳氮共渗
形变热处理 ：形变强化+热处理
5.1.1 钢在加热时的转变
热处理的概念: 把固态金属材料在一定介质中的加
热、保温和冷却，以改变其组织和机械性能的一种工艺 。
5.1.1 钢在加热时的组织转变
临界转变温度线
T/℃
800 A3 A
700 A1
A→F A+F
600 A→P P+F
500
400 A→B B
Ms
300
200
100 Mf M+A' 0
-100 0
1
10 102 103 104
时间/s
T/℃ 800 Acm A 700 A1 A→Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ
600 A→P
P+Fe3CⅡ
500
400
A→B B
600
过冷奥氏体区
Ar1
＞0.4μm
0.4~0.2μm ＜0.2μm
5.2.3奥氏体等温转变产物
P
珠光体转变
S
P Fe、C扩散
T
(℃)
500
B上
贝氏体转变
400
B 只有C扩散
300 Ms
B下
200
100 0 Mf
马氏体转变 M
非扩散切变
-100 0.5 1 10 102 103 104 105 时间(s)
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
-100 01
10 102 103 104 105 时间/s
影 响
C
曲
线
形
状
和 1、碳的影响形状、位置
位 置
（1）、亚共析钢含碳量增加
的 奥氏体的稳定性增加,“C曲线”
因 向右移动。
素 （2）、过共析钢含碳量增加
奥氏体的稳定性减少,“C曲线”
动
2、合金元素的影响形状、位置
3、将过冷奥氏体终止转变点
连接起来，最终形成象英文字
母C 故又称“C曲线” 又称
TTT曲线 。(T_Temperature
T_Time
T_Transformation)
5.2.3奥氏体等温转变曲线
C曲线 TTT曲线
T_Temperature T_Time
T_Transformation
温 700 度
第五章 钢的热处理
5.1 钢在加热时的转变 5.2 钢在加冷却时的转变 5.3 钢的普通热处理 5.4 钢的表面热处理和化学热处理 5.5 热处理新技术 5.6 热处理工艺的应用
钢的热处理工艺
钢的热处理是把固态下的钢，通过加热、保温和冷却，使其组织、
结构发生变化，获得所需机械性能的工艺方法。
热处理可以是中间工序，也可以是最终工序。
5.1.3.3影响奥氏体晶粒长大的因素
1.加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏
体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加 热温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随 保温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且 不会无限制地长大下去。
5.1.3.3影响奥氏体晶粒长大的因素
除了Co(使得“C曲线”左移)外，其它大部分金属元素 使奥氏体稳定性增加“C曲线”右移，有部分元素如(Cr、 Mo、W、V)双“C曲线”
3、加热温度和时间
• 温度越高，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒也越
大，奥氏体的稳定性提高，C曲线向右移动。
• 保温时间越长，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒 也越大，晶界则减少，奥氏体的稳定性提高，C 曲线向右移动。
5.2.1 钢在冷却时的组织转变
1．过冷A的等温转变 2．过冷A的连续冷却转变
5.2.2.过冷奥氏体的等温转变
（一）、过冷奥氏体含义
是指在相变温度A1线一下，未发生 转变的而处于不稳定状态的奥氏体。
（二）、共析钢的等温转变
曲线图建立
1、建立不同冷却速度冷却曲
线。
2、将过冷奥氏体开始转变点
连接起来
共析钢的C 曲线
高温组织(P 型组织) —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P 索氏体 S 托氏体 T
层片间距：P > S > T
索氏体
S 8000×
珠光体 P ，3800×
托氏体
T 8000×
高温组织:A P转变过程（550 ℃以上） ：
晶格改变和Fe，C原子扩散。
中温组织:（550℃ ~ MS） —— C原子扩散， Fe原子不扩散 过冷A → 贝氏体 B（碳化物 + 含过饱和C的F ）
平衡时：A1、 A3、 Acm 加热时：Ac1、 Ac3 、Accm 冷却时：Ar1、Ar3 、Arcm
5.1.3.1晶粒大小的表示方法 晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
本质粗
本质细
5.1.3.2 奥氏体晶粒的长大及其影响因素
• 奥氏体的晶粒度
– 晶粒度 – 起始晶粒度 – 实际晶粒度 – 本质晶粒度