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热处理


《机械制造基础》 ——工程材料

主讲:魏 敏

第六章
? ? ?

钢的热处理
NWPU

钢的热处理概述 钢在加热时组织转变 钢在冷却时组织转变

一、概述

热处理的定义与特点
NWPU

温 度 热



保温

临界温度

冷 却

时间

一、概述

热处理的分类
NWPU

整 体 热处理

退火 正火 淬火 回火

感应淬火

热处理
表 面 热处理

表面淬火
火焰淬火 化 学 热处理

渗碳 渗氮 碳氮共渗

二、钢在加热时的转变
钢的临界点
平衡临界点 A1、 A3、 Acm 加热临界点 Ac1、Ac3、Accm 冷却临界点 Ar1、Ar3、Arcm

奥氏体A晶粒的长大
?本质粗晶粒钢 ?本质细晶粒钢
?镇静钢(本质细) ?Al脱氧

?沸腾钢(本质粗)
?Si/Mn脱氧

奥氏体A晶粒度概念
?

晶粒度:表示晶粒大小的一种尺度。

NWPU

奥氏体A晶粒度概念
NWPU

?

A晶粒度有三种不同的概念:

起始晶粒度 实际晶粒度 本质晶粒度

影响奥氏体晶粒长大的因素
NWPU

? ? ? ?

加热温度和保温时间↑→ A↑
加热速度↑→A↓ 含碳量↑→ A↑ 合金元素 除Mn、P外,其它元素均不同程度阻碍A晶粒 长大。




NWPU

钢在进行热处理时,A化温度 需超过临界转变点,但不宜过高, 且保温时间不宜过长,以获得细小 而均匀的奥氏体晶粒。

三、钢在冷却时的转变
温 度 热 加 保温
NWPU

临界温度A1

连续冷却

等温冷却 时间

1、过冷奥氏体的等温转变
NWPU

以共析钢为例 等温转变图—C曲线

温度 (℃ ) 800

稳定的奥氏体区

700 600 500

过 A 冷 产 A向产物 + 奥 物 转变终止线 产 氏 区 体 物 400 区 区 300 Ms A转变开始线 200 100 0 -100 0 Mf

A1 P 转变

B 转变

M 转变

1

10

102

103

104

时间(s)

亚共析钢的C曲线

过共析钢的C曲线

影响C曲线的因素
NWPU

?含碳量

?合金元素
?加热温度和保温时间

1)含碳量的影响
在正常加热条件下,亚共析钢的C曲线随含碳 量增加向右移,过共析钢的C曲线则随含碳量 增加向左移。故在碳钢中以共析钢的过冷奥 氏体最为稳定。
NWPU

2)合金元素的影响
除钴以外,所有溶于奥氏体的合金元素都使C 曲线右移。碳化物形成元素含量较多时,C曲 线的形状将发生变化。
NWPU

3)奥氏体化条件的影响
NWPU

加热温度越高,保温时间越长,A 成分 越均匀,晶粒也越粗大,结果降低了 A′ 转变的形核率和可能性,使其稳定 性增加,C曲线右移。

2、过冷奥氏体的转变产物
过冷奥氏体 将发生三种类型转变
?

?
?

珠光体(P)转变 贝氏体(B)转变 马氏体(M)转变

3、过冷奥氏体的连续冷却转变
NWPU

CCT曲线 ?只有P、M转变 ?vk为临界冷却速度

CCT曲线与C曲线比较
NWPU

? CCT曲线: Vk

? C曲线: Vk′

Vk > Vk′

C曲线在连续冷却中的应用
NWPU

v1---炉冷
P S T

P
S

v2---空冷

M

v3---油冷
v4---水冷

T+M
M+ A残

vk---临界冷却速度vk

C曲线和CCT曲线的应用
NWPU

? 制定热处理工艺,确定热处理工艺
参数,选择冷却介质。

? 分析钢热处理后组织和性能。 ? 判断钢的淬透性及合理选择钢种。


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