热处理的原理及分类

热处理的原理及分类

§4—2钢在加热及冷却时的组织转变

教学目的：

1、了解钢在加热时的转变及A晶粒的长大。

2、掌握热处理概念、分类、热处理工艺曲线；钢加热及保温得目的。

3、掌握过冷奥氏体的等温转变图建立；

4、掌握过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能。

教学重点和难点：

1、A晶粒的长大是教学的重点。

2、过冷奥氏体的等温转变图建立；过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能是教学的难点。

§4—1热处理的原理及分类

教学过程：

新课：

1、热处理：

热处理是将固态金属或合金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。

2、热处理的目的：

①、提高零件的使用性能；②、充分发挥钢材的潜力；③、延长零件的使用寿命；④、改善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具的磨损。

3、热处理方法有：退火、正火、淬火、回火及表面热处理。

但任何一种均由加热、保温、冷却三阶段所组成。

4、热处理使钢性能发生变化的原因：

由于铁有同素异构转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了组织与结构变化。

§4—2钢在加热及冷却时的组织转变

一、钢在加热时的转变

•热处理中，钢加热为获得A；且A晶粒大小、成分、均匀程度，对钢冷却后的组织、性能有重要的影响。

1、钢的奥氏体化

1）、奥氏体晶核的形成及长大；

2）、残余渗碳体的溶解；

3）、奥氏体的均匀化；

2、在热处理工艺中，钢保温的目的是：

①、为了使工件热透；②、使组织转变完全；③、使奥氏体成分均匀。

3、奥氏体晶粒的长大：

•加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越大

•由Fe-Fe3C相图可知，A1 、A3 、Acm是钢在极缓慢加热（或冷却）时的临界点。但实际冷速、热速较快，钢转变总有滞后

现象。

•实际加热，钢转变总高于相图临界点，分别用：Ac1、Ac3 、Accm；

•实际冷却，钢转变总低于相图临界点，分别用：Ar1、Ar3、Arcm。

二、钢在冷却时的转变

1)、钢经过加热获得A组织后，如在不同的冷却条件下冷却，可使钢获得不同的力学性能，组织也有明显的不同。

•为何存在差异? A在冷却过程中的组织变化规律?

2）、热处理工艺中,常用的冷却方式:

（1）、等温冷却转变；（2）、连续冷却转变。

1、过冷A的等温转变：

• A 在临界点A1以下是不稳定的，必会发生转变，但不是冷到A1以下立即发生，而是经一个孕育时期后才开始。

•这种在共析温度（A1）以下存在的A，----称为“过冷A”。

•过冷A在不同℃进行转变，将获得不同组织。

•能表示过冷A的转变℃、转变时间、转变产物之间关系的曲线，称为“等温转变图”。---简称为：C曲线

三、相图分析：

1、过冷A在A1以下等温转变的℃不同，则转变产物不同，在Ms 以上，可发生两种类型的转变：

1、P转变：A1 ～550℃范围等温。--分解转变为F、Fe3C 片混合物。此P 转变区内，当等温℃↓，则P 片层越薄→产物塑变抗力↑、бb和硬度↑。

∵等温温度和片层间距由大到小，∴分别有产物：

P（A1～650℃）、S（650℃～600℃）、T（600℃～550℃）。

2、B 转变：550℃～Ms范围等温。---形成含过饱和碳的F+ Fe3C 组成的非片层混合物，称为“贝氏体”

B 随A成分、转变温度不同有多种形态，常有：

•B上----550℃～350℃间等温，呈羽状。

•硬度为40 ～45 HRC，塑性很差。

•B下---350℃～Ms间等温，呈黑针状。

•硬度为45 ～55 HRC，бb、塑性、韧性良好。

3、M（马氏体）转变：---是非扩散过程的转变

1）、当钢从A 区急冷到Ms 以下时，A转变为M（碳在α- Fe中的过饱和固溶体）。

∵转变℃低，原子扩散能力小，在M转变过程中，只有晶格改变γ-Fe→α-Fe，而无碳原子的扩散。

•1）、M晶格特点：体心正方晶格。

2）、马氏体转变的特点：1转变是在一定的℃范围内（Ms ～Mf）连续冷却中进行；2转变速度极快；3转变时体积发生膨胀，产生很大的内应力，工件易裂、变形；4转变不完全性，在Mf以下仍有A残（使硬度、耐磨性3）、M组织形态：

针状M一般为C >1.0 %的钢淬火后所获得→高碳M.，硬度高、脆性大。

板条M --- 一般为C <0.2 %的钢淬火后所获得→低碳M.

良好бb,较好韧性.

当C =0.2 % ～1.0 %的钢淬火后可获得---针状M+板条M.

小结：

作业：P81 2

§4—3热处理的基础方法

教学目的：

1、掌握退火、正火的概念、目的；