金属热处理原理与工艺课件

碳钢分类
按钢中含碳量多少分： 低碳钢 Wc < 0.25% 中碳钢 Wc = 0.25%—0.6% 高碳钢 Wc > 0.6%
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固态相变的定义：
固体材料的组织、结构在温度、压力、成 分改变时所发生的转变统称为固态相变。
固态相变的根本动力： 新相与旧相的自由焓差。 固态相变的阻力: 界面能和应变能。
析出的类型：局部析出、连续析出、不连续 析出。
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连续析出与不连续析出的区别 （1）基体浓度变化，连续与不连续； （2）析出过程有无再结晶； （3）析出物分散于晶粒内，较均匀。析出物 集中在晶界逐步向晶内发展； （4）扩散性质，长程扩散，短程扩散； （5）析出物组织形态不同。
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退火
正火
普通（整体）热处理
淬火 回火
热
固溶时效
处
感应加热表面淬火
理
表面淬火 火焰加热表面淬火
激光加热表面淬火等
表面热处理
渗碳
表面化学热处理
渗氮 碳氮共渗
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渗金属等
钢的分类方法 按化学成分分类 碳素钢按含碳量多少可分为 合金钢按合金元素的含量又可分为 合金钢按合金元素的种类可分为 ……
除了碳原子外，溶于γ-Fe中的还有合金元素原子。 奥氏体的组织
在一般的情况下奥氏体的组织是由多边形的等轴晶粒 所组成，在晶粒内部有时可以看到相变孪晶。 奥氏体的性能
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钢的临界转变温度 平衡 转变温度： A1、 A3、Acm 实际加热时转变温度： Ac1、 Ac3、Accm
实际冷却时转变温度： Ar1、Ar3、Arcm
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影响钢脱碳的因素。 要在热处理时不发生氧化脱碳，可采取的措施
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第三章 合金的时效
定义：
1. 固溶处理 2. 析出 3. 时效 4. 时效硬化 5. 时效合金
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Al-Cu合金的析出过程为： α相（Al基过饱 和固溶体）、G.P.区、θ″相、θ′相、θ相（平 衡相CuAl2) 。
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连续加热时奥氏体的形成 实验表明连续加热时奥氏体形成的基本过程和等
温转变相似，也是由奥氏体的形核、长大、残留碳化 物溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段组成。
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奥氏体晶粒度 晶粒度：是表示晶粒大小的一种尺度。 1、起始晶粒度： 2、实际晶粒度： 3、本质晶粒度：
奥氏体形成动力学可分为等温形成动力学和连续加热 形成动力学。 奥氏体等温形成动力学 等温形成动力学即在一定温度下的转变量和转变时间 的关系（即在一定温度下的转变速度）。
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奥氏体等温形成动力学的分析 （1）奥氏体的形核率 （2）奥氏体晶体的长大速度G 影响奥氏体形成速度的因素 （1）温度 （2）碳含量 （3）原始组织的影响 （4）合金元素的影响
400 300 200 100
0
共析碳钢 TTT 曲线
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A A向产物
产
转变终止线
物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变;
贝氏体( B ) 转变区;
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
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影响奥氏体晶粒度的因素 1、加热温度和保温时间 2、加热速度 3、钢的含碳量的影响 4、脱氧剂及合金元素
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第五章 过冷奥氏体转变动力学
平衡冷却
冷
却
条 件
等温冷却
非平衡冷却 恒速冷却
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变速冷却
温度 (℃)
800 700 600 500
影响析出过程的因素： 溶质浓度的影响 微量元素的影响 固溶处理工艺的影响 固溶处理后时效处理前的冷加工变形 时效处理的温度与持续时间
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第四章 钢中奥氏体的形成
钢在加热过程中，由加热前的组织转变为奥 氏体被称为钢的加热转变或奥氏体化过程。
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奥氏体的结构 奥氏体是碳溶于γ-Fe所形成的固溶体。在合金钢中，
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合金元素在钢中的作用
非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、 N、B； 弱碳化物形成元素：Mn； 强碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、 Nb、Zr。
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合金元素对加热转变的影响 合金元素对冷却转变的影响 合金元素对淬火钢回火转变的影响
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-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
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奥氏体等温转变图的特点： 1、过冷奥氏体在不同温度等温分解都有一个 孕育期。 2、在不同温度下等温具有不同的转变产物。
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影响奥氏体等温转变图的因素 1、化学成分 （1）碳含量的影响 （2）合金元素的影响 2、奥氏体晶粒尺寸的影响 3、原始组织、加热温度和保温时间的影响 4、塑性变形的影响
金属热处理原理和工艺 1-5
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第一章 金属热处理概述
物理性能
使用性能
化学性能 力学性能
材
焊接性
ຫໍສະໝຸດ Baidu
料 工艺性能 铸造性
的
锻造性
性
热处理工艺性
能
原材料费
经济性
加工费
热处理 金属热处理原理与工艺课件
金属材料的强化机制 1. 固溶强化 2. 细晶强化 3. 位错强化 4. 沉淀相颗粒强化
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第二章 金属的加热
传热的基本方式 1.热传导 2.热对流 3、热辐射
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加热温度和时间
零件金属加热热处理曲原线理示与工意艺图课件
金属在含有氧气、二氧化碳、水蒸气等氧化气氛 中加热时都会不同程度的发生氧化反应，使金属 被氧化。 脱碳是指钢件表层部分碳被加热气氛氧化，而使 表层碳质量分数降低的现象。脱碳也是材料的氧 化过程。
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共析钢从珠光体向奥氏体转变的转变方程：
P（α＋ Fe3C） >Ac1 As（ ）
碳含量C% 0.0218 6.69
0.77
晶格类型 体心立方 复杂斜方 面心立方
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A形核
A形成包括四个阶段：
A晶核
剩余
长大
Fe3C溶解
A 均匀化
未溶Fe3C
未溶Fe3C
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