鋼的熱處理,1 鋼的熱處理概述2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變3 鋼的整體熱處理工藝4 鋼的表面熱處理工藝5 熱處理新技術(shù)簡介,熱處理的定義:,時(shí)間,溫度,臨界溫度,熱加,保溫,冷 卻,3-1 鋼的熱處理概述,熱處理的主要目的:改變鋼的性能。,熱處理的應(yīng)用范圍:整個(gè)制造業(yè)。,熱處理的分類,熱處理,整 體熱處理,表 面熱處理,退火;正火;淬火;回火;,表面淬火,化 學(xué) 熱處理,感應(yīng)淬火,火焰淬火,滲碳; 滲氮;碳氮共滲;,3-1 鋼的熱處理概述,箱式電阻爐,3-1 鋼的熱處理概述,臺(tái)車式電阻爐,3-1 鋼的熱處理概述,連續(xù)式熱處理爐,3-1 鋼的熱處理概述,鋼的臨界點(diǎn)：,平衡臨界點(diǎn)：,加熱臨界點(diǎn)：,冷卻臨界點(diǎn)：,A1、 A3、 Acm,Ac1、Ac3、Accm,Ar1、Ar3、Arcm,3-1 鋼的熱處理概述,鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成過程又稱為奧氏體化。以共析鋼的奧氏體形成過程為例。,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,1、奧氏體的形成(PA),一、 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變,奧氏體形核與晶核長大 奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進(jìn)行的。 殘留滲碳體的溶解 鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時(shí)間的延長，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。 奧氏體均勻化 滲碳體全部溶解完畢時(shí)，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長保溫時(shí)間，通過碳原子的擴(kuò)散才能獲得均勻化的奧氏體。 亞共析鋼的加熱過程： 過共析鋼的加熱過程：,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,奧氏體晶粒度的概念 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。 鋼進(jìn)行加熱時(shí)，當(dāng)珠光體剛剛?cè)哭D(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)，在一般情況下，奧氏體晶粒是比較細(xì)小而均勻的，此時(shí)的晶粒大小稱為奧氏體的起始晶粒度。 在某一具體的加熱條件下所得到的奧氏體晶粒大小稱為實(shí)際晶粒度。 用以表明奧氏體晶粒長大傾向的晶粒度稱為本質(zhì)晶粒度。 通常采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，即將鋼加熱到93010，保溫38h后測定奧氏體晶粒大小，如晶粒大小級(jí)別在14級(jí)，稱為本質(zhì)粗晶粒鋼；如晶粒大小在58級(jí)，則稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。,2、奧氏體晶粒的長大,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,晶粒度的測定方法：93010保溫38小時(shí)(100),本質(zhì)粗,本質(zhì)細(xì),2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,晶粒度的控制Al脫氧(本質(zhì)細(xì))Si/Mn脫氧(本質(zhì)粗),2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,3.影響奧氏體晶粒長大的因素,1.加熱溫度 加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，熱處理時(shí)必須規(guī)定合適的加熱溫度范圍。2.保溫時(shí)間 隨保溫時(shí)間的延長，晶粒不斷長大，但隨保溫時(shí)間的延長，晶粒長大速度越來越慢，且不會(huì)無限制地長大下去。,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,影響奧氏體晶粒長大的因素,3.加熱速度 加熱速度越快，奧氏體化的實(shí)際溫度愈高，奧氏體的形核率大于長大速度，獲得細(xì)小的起始晶粒。生產(chǎn)中常用快速加熱和短時(shí)保溫的方法來細(xì)化晶粒。4.冶煉和脫氧條件 冶煉時(shí)用鋁脫氧，或加入Nb、Zr、V、Ti等強(qiáng)碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒,阻止奧氏體晶粒長大，在一定溫度下晶粒不易長大。,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,影響奧氏體晶粒長大的因素,5.含碳量的影響(有臨界值) 隨著奧氏體含碳量的增加，F(xiàn)e、C原子的擴(kuò)散速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。 當(dāng)超過奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了殘余滲碳體，產(chǎn)生機(jī)械阻礙作用，使晶粒長大傾向減小。,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,過冷奧氏體的兩種冷卻方式,把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時(shí)間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。,把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫。,二、 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,1、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖,穩(wěn)定的奧氏體區(qū),過冷奧氏體區(qū),A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線,A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線,A +產(chǎn) 物 區(qū),產(chǎn)物區(qū),A1550;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; P 轉(zhuǎn)變區(qū).,550Ms(230);中溫轉(zhuǎn)變區(qū); 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 貝氏體( B ) 轉(zhuǎn)變區(qū).,Ms Mf(-50); 低溫轉(zhuǎn)變區(qū); 非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變; 馬氏體 ( M ) 轉(zhuǎn)變區(qū).,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,珠光體轉(zhuǎn)變：擴(kuò)散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),1）在A1650形成的珠光體 ，因?yàn)檫^冷度小，片間距較大(0.4m)，在500以上的光學(xué)顯微鏡下，能分辨其片層狀形態(tài)；即為粗珠光體，習(xí)慣上稱為珠光體（P）。,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,2）在650600形成片間距較小的珠光體(0.20.4m)，在光學(xué)顯微鏡8001500能分辨出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交替重疊的復(fù)相組織稱為細(xì)珠光體或索氏體，用字母S表示（以英國冶金學(xué)家HCSorby的名字命名）。,珠光體轉(zhuǎn)變：擴(kuò)散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,3）在600550形成片層間距極小的珠光體( 0.2m) ，在光學(xué)顯微鏡下高倍放大已無法分辨出其內(nèi)部構(gòu)造，在電子顯微鏡下可觀測到很薄的鐵素體層和碳化物（滲碳體）層交替重疊的復(fù)相組織，稱為極細(xì)珠光體或托氏體，用字母T表示（以法國金相學(xué)家LTroost的名字命名）。,珠光體轉(zhuǎn)變：擴(kuò)散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,珠光體轉(zhuǎn)變：擴(kuò)散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),a)光學(xué)顯微組織（500） b)電子顯微組織（8000）圖6-7 珠光體組織,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,貝氏體轉(zhuǎn)變：半擴(kuò)散相變（C）550Ms, AB),上貝氏體：550350，過飽和片狀F滲碳體 下貝氏體：350Ms，過飽和針狀F彌散-Fe2.4C,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,貝氏體轉(zhuǎn)變：半擴(kuò)散相變（C）550Ms, AB),貝氏體的顯微照片,上貝氏體：過飽和片狀F滲碳體，性脆無實(shí)用價(jià)值 下貝氏體：過飽和針狀F彌散-Fe2.4C，綜合性能好,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,馬氏體轉(zhuǎn)變：非擴(kuò)散相變，Ms以下, AM,馬氏體_過飽和的固溶體,c/a1 稱為馬氏體的正方度含碳量高，正方度大,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變,低碳(1.0%)馬氏體：片狀_硬而脆,2 鋼在加熱和冷卻時(shí)