1、4.2 金属材料热处理原理,4.2.1 钢在加热时的转变 4.2.2 奥氏体在冷却时的转变 4.2.3 淬火钢在回火时的转变 4.2.4 金属材料的脱溶沉淀与时效,请思考 ？（见教材P83问题提示）,1.铁碳合金相图在钢铁材料热处理中的作用是什么呢？钢铁材料冷却转变曲线（TTT、CCT曲线）的物理意义是什么？您会使用它来分析不同热处理条件下所获得的转变产物（组织）吗？您能在TTT或CCT曲线上示意地标出退火、正火、单液淬火、双液淬火、等温淬火、分级淬火与不完全淬火的冷却速度曲线吗？ 2.“五大转变”指的是哪五种类型的转变，试从转变性质、所处温度范围、转变特征、组织、性能的变化与应用等方面说明？
2、,碳钢淬火加热温度范围,请思考：回顾金工实习，各种热处理工艺的 共同点是什么？,热处理工艺曲线示意图,（a）加热温度 （b）工艺规范 图4.35 各种退火与正火工艺规范,1.钢加热转变的理论依据是什麽？,加热和冷却对临界转变温度的影响,4.2.1 钢在加热时的转变,铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。 实际加热或冷却时存在着过冷或过热现象，因此将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示；冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。 因加热或冷却速度直接影响转变温度，因此一般热处理手册中的数据是以3050/h的速度加热或冷却时测得的。,2.共析
3、碳钢奥氏体化过程共分为哪四个阶段？,图4.3 珠光体向奥氏体转变示意图,3. 亚、过共析钢的奥氏体化过程 是如何进行的呢？,请看左面的示意图 ,4. 奥氏体晶粒大小及其控制 （1）奥氏体晶粒度等级,A晶粒大小对冷后室温组织 粗细的影响,详情见下页,接下,晶粒度及晶粒度对照表,返回,4. 奥氏体晶粒大小及其控制,（2）注意区分三种奥氏体晶粒度A起始晶粒度； A实际晶粒度； A本质晶粒度（如图4.5所示）。 （3）奥氏体晶粒度的控制 合理选择加热条件； 加热速度的选择（右下图示）； 化学成分的控制,珠光体向奥氏体的转变过程图,图4.5 本质细晶粒和本质粗晶粒示意图,因此在热处理加热时，应严格控制加
4、热温度、保温时间、加热速度及合理选择钢种。,4.2.2 奥氏体在冷却时的转变,1.奥氏体冷却转变的理论依据是什麽？ 2.过冷奥氏体的等温冷却转变曲线（C ，TTT曲线） （1）C曲线是如何建立的？（2）C曲线分析 （3）影响C曲线的主要因素有哪些？化学成分（碳含量；合金元素的含量）;奥氏体化条件 3.过冷奥氏体转变产物的组织与性能（1）珠光体（P）转变；(2)马氏体（M）转变；（3）贝氏体（B）转变 4.过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线） 5.过冷奥氏体转变曲线的应用,请看：两张表,45钢经840加热，于不同冷却速度冷却后的性能（表4.1）,T8钢经不同速度冷却后的性能（10mm，800
5、加热）,请思考？,1. 为什么钢（45，T8）加热A化后于不同冷却速度下的性能会有如此的差别呢？ 2. 为什么冷却速度越快，钢的硬度、强度越高，而塑性、韧性则越低呢？,如何判定 不同冷却条件下所获得的组织？,？,马氏体组织在哪里呢？ ,奥氏体（A）冷却转变的理论依据 热处理工艺曲线 示意图,过冷A等温冷却转变曲线表示A急速冷却到A1 以下，在各不同温度下保温过程中转变量与转变时间的关系曲线.又称C 曲线、S 曲线或TTT (Time-Temperature-Transformation diagram)曲线。,2. 过冷A等温冷却转变曲线 （1） C曲线的建立,以共析钢为例（如右图4.7所示）
6、： i取一批小试样并进行奥氏体化. ii将试样分组淬入低于A1点的不同温度的盐浴中,隔一定时间取一试样淬入水中。 iii测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。 iv将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度时间坐标中，并分别连线。转变开始点的连线称转变开始线。转变 终了点的连线称转变终了线。,转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小. 孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550。 在鼻尖以上, 温度较高，相变驱动力小;在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。 C曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产物。,
7、（2）C曲线分析,C 曲 线 的 物 理 意 义,图4.8 共析碳钢的A等温冷却转变曲线（C曲线）分析,C曲线的物理意义即指C曲线中各条特性线的含义，以及各个区域的组织这双层含义。,2. 过冷A等温冷却转变曲线（C曲线）C曲线的物理意义 （各条特性线含义；各区域组织）,各个区域对应何种类型组织？A1Ms 间及转变开始线以左的区域为A（过冷奥氏体）区; 转变终了线以右及A1以下为转变产物区; 两C线之间为A 与转变产物共存区;MSMf之间为M转变区。 特性线A1 ,MS , C左 , C右线的含义是什么？A1线：共析线；MS线：A向M转变的开始线；C左线：A向转变产物转变的开始线；C右线：A向转
8、变产物转变的终了线。,温度,图4.8 共析碳钢的C曲线,（3）影响 C 曲线的主要因素 碳质量分数的影响 在正常加热条件下，共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线的位置最靠右。Ms 与Mf 点随碳质量分数的增加而下降。 与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部各多一条先共析相的析出线。,图4.9 亚共析碳钢、共析碳钢及过共析碳钢的C曲线比较,（a）亚共析钢 （b）共析钢 （c）过共析钢,图4.10 Me对C曲线的影响,合金元素的影响 除 Co 外，凡溶入A的Me，都能增加A的稳定性，使C 曲线右移。 除 Co 和 Al 外，凡溶入A的Me均能使Ms 与Mf 点下降。,（3）影响 C 曲线的主要因
9、素,（a）Co （b）Ni （c）Cr, 奥氏体化条件的影响奥氏体化温度提高和保温时间延长，使奥氏体成分均匀、晶粒粗大、未溶碳化物减少，增加了过冷奥氏体的稳定性，使C 曲线右移。使用C 曲线时应注意奥氏体化条件及晶粒度的影响.,3. 过冷奥氏体转变产物的组织与性能 (1) 珠光体（P）转变 (A1550，高温转变或扩散型相变),定义与分类 按渗碳体的形态进行分类 片状P和球化体（粒状珠光体）珠光体的组织形态与性能 片状珠光体 表4.2 共析碳钢过冷奥氏体冷却转变的类型、产物、性能及特征,3. 过冷奥氏体转变产物的组织与性能 (1) 珠光体（P）转变 (A1550，高温转变或扩散型相变),珠光体
10、的组织形态与性能 片状珠光体的显微组织图,（a）500 （b）8000,P（珠光体）,（c）1000 （d）19000, S（索氏体）,（e）200 （f）19000,T（托氏体）,3. 过冷奥氏体转变产物的组织与性能 (1) 珠光体（P）转变 (A1550，高温转变或扩散型相变),珠光体的组织形态与性能 片状珠光体的性能,#P片层间距与转变温度、性能关系,P片层间距与硬度的关系图,珠光体的组织形态与性能,球化体（粒状珠光体）,珠光体的硬度（a）；（b）形态1000X;（c）原始组织1000X,(a),（b）,（c）,球化体与片状P相比：i 当碳含量相同时，球化体的塑韧性好，可切削加工性好，冷挤压成形性也好，加热淬火时变形、开裂倾向也小； i i 当b相同时，球化体的-1高；iii 当硬度相同时，球化体的综合力学性能好（不易产生应力集中、裂纹）。因此，高碳钢在机械加工和最终热处理之前，常要求材料先经球化退火处理，以获得均匀的球化体组织。,
