1、【 重点内容 】1. 钢加热及保温的目的；2. 奥氏体晶粒度的概念及影响因素；3. 共析钢过冷奥氏体等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体的转变产物及组织形貌，性能特点。4. 过冷奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；5. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种，零件的范围。第 4章 钢的热处理【 本章难点 】等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点、退火与正火的工艺及目的、淬火加热温度的选择、淬透性与淬硬性的概念及区别、回火的种类及应用 。第 4章 钢的热处理【 基本要求 】1.了解热处理的定义、目的、分类及作用；2
2、.掌握钢加热和保温的目的 3.掌握钢在冷却转变时的产物及转变曲线；4.熟悉钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺及应用；5.掌握钢的淬透性概念、影响因素及与淬硬性的区别；6.了解表面热处理的目的及应用。 第 4章 钢的热处理第 4章 钢的热处理v 改善钢的性能，主要有两条途径：v 一是合金化 ，这是下几章研究的内容；v 二是热处理 ，这是本章要研究的内容。 第一节 概述v 1、 热处理 ： 是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺 .l 为简明表示热处理的基本工艺过程，通常用温度 时间坐标绘出 热处理工艺曲线 。 v 在机床制造中 约 60-70%的零件要
3、经过热处理。v 在汽车、拖拉机制造业中 需热处理的零件达 70-80%。l 热处理是一种重要的加工工艺， 在制造业被广泛应用 . l 模具、滚动轴承 100% 需经过热处理。l 总之，重要零件 都需适当热处理后才能使用。 v 2、热处理特点 : 热处理 区别于其他加工工艺如铸造 、压力加工等的特点是 只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 铸造轧制l 3、热处理适用范围 :只适用于固态下发生相变的材料 ，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。 v 4、热处理分类 v 热处理原理 ： 描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理 。v 热处理工艺 ： 根据热处理原理制定的温度、时间、介质
4、等参数称 热处理工艺 。(a)940淬火 +220回火（板条 M回 +A少） (b)(c)(d)940淬火 +820、 780、 750淬火（板条 M+条状 F+A少）(e)940淬火 +780淬火 +220回火（板条 M回 +条状 F+A少） (f)780淬火 +220回火（板条 M回 +块状 F）20CrMnTi钢 不同热处理工艺的显微组织v 根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下：其他热处理普通热处理表面热处理热处理退火正火淬火回火真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理表面淬火 感应加热、火焰加热、电接触加热等化学热处理 渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等
5、v 5、预备热处理与最终热处理v 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。v 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理 .预备热处理 最终热处理W18Cr4V 钢热处理工艺曲线时间温度/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。v 由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册中的数据是以 30-50 /h 的速度加热或冷却时测得的 .l 6、临界温度与实际转变温度l 铁碳相图中 PSK、 GS、 ES线分别用 A1、 A3、 Acm表示 .l 实际加热或冷却时存在着过冷
6、或过热现象，因此将7 钢的热处理工艺过程及工艺参数 ： 1、钢的热处理工艺过程：（两大工艺过程）热处理条件是要有固态相变，要加热到 A相。 加热过程：有 升温和保温 两阶段。要求固相转变，要到相变温度以上才可，也即要加热到化，需到 A1,A3,Acm线以上温度才转变，由于加热时速度影响，因此要有一定的过热度才转变，也即要加热到 A1,A3,Acm线以上温度才转变，才能化。保温（时间）使零件热透及化转变成分均匀； 冷却过程：由于冷却也有一定速度， 也有一定过冷度 ，它要冷却到 Ar1、 Ar3,Arcm以下才能转变。以不同的速度冷却，可得到不同的组织。 8、 热处理的主要参数： 有工艺过程可知
7、加热温度 ：到 Ac1,Ac3,Accm才能全化 。 保温时间 ：保温的目的是使 零件热透 和 相变完全 以及 成分均匀化 ，从而使冷却后得到良好的组织性能。 冷却速度冷：冷却介质有盐水、碱水、油、空气、水。第 4章 钢 的 热处理钢的热处理视频第二节 钢在加热时的转变v 加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种 是在A1以下加热，不发生相变；另一种是 在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称 奥氏体化 。 钢坯加热l 一、 奥氏体的形成过程l 奥氏体化也是形核和长大的过程， 分为四步。现以共析钢为例说明：v 第一步 奥氏体晶核形成： 首先在 与 Fe3C相界形核。v 第二步 奥氏体
8、晶核长大 ： 晶核通过碳原子的扩散向 和 Fe3C方向长大。v 第三步 残余 Fe3C溶解 : 铁素体的成分 、 结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的 Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失。v 第四步 奥氏体成分均匀化： Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。温度，共析钢奥氏体化 曲线 （ 875 退火）共析钢奥氏体化过程v 亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同 。但由于先共析 或二 次 Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到 Ac3或 Accm以上 .二、 奥氏体晶粒长大及其影响因素v 1、 奥氏体晶粒长大v 奥氏体化刚结束
9、时的晶粒度称 起始晶粒度 ,此时晶粒细小均匀。v 随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体 晶粒将进一步长大 ，这也是一个自发的过程。奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同。温来判断。 晶粒度为 1-4 级的是 本质粗晶粒钢 , 5-8 级的是 本质细晶粒钢 。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。 l 在给定温度下奥氏体的晶粒度称 实际晶粒度 。l 加热时奥氏体晶粒的长大倾向称 本质晶粒度 。l 通常将钢加热到 940 10 奥氏体化后，设法把奥氏体晶粒保留到室v 2、影响奥氏体晶粒长大的因素v 加热温度和保温时间 : 加热温度高 、 保温时间长 , 晶粒粗大 .v 加热速度 : 加热速度
10、越快 ,过热度越大 , 形核率越高 , 晶粒越细 .l 合金元素：l 阻碍奥氏体晶粒长大的元素 : Ti、 V、 Nb、 Ta、 Zr、 W 、Mo、 Cr、 Al等 碳化物和氮化物形成元素。析出颗粒对黄铜晶界的钉扎Nb/%奥氏体晶粒尺寸/mNb、 Ti对 奥氏体晶粒的影响v 促进奥氏体晶粒长大的元素 ： Mn、 P、 C、 N。v 原始组织 : 平衡状态的组织有利于获得细晶粒 。v 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。箱式可控气氛多用炉真空热处理炉第三节 钢在冷却时的转变v 冷却是热处理更重要的工序 。
11、v 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程v 处于临界点 A1以下的奥氏体称 过冷奥氏体 。 过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。 随过冷度不同，过冷奥氏体将发生 珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变 三种类型转变。v 现以共析钢为例说明： v 珠光体转变v 1、珠光体的组织形态及性能v 过冷奥氏体在 A1到 550 间将转变为珠光体类型组织 ，它是 铁素体与渗碳体片层相间的机械混合珠光体索氏体托氏体物 ，根据片层厚薄不同 ,又细分为 珠光体、索氏体和托氏体 .v 珠光体 ：v 形成温度为 A1-650， 片层较厚， 500倍光镜下可辨，用符号 P表示 .光镜下形貌 电镜下形貌三维珠光体如同放在
12、水中的包心菜v 索氏体形成温度为 650-600 ,片层较薄， 800-1000倍光镜下可辨，用符号 S 表示。电镜形貌光镜形貌v 托氏体v 形成温度为 600-550 ，片层极薄，电镜下可辨，用符号 T 表示。电镜形貌 光镜形貌v 珠光体、索氏体、屈氏体 三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的 。片 间距bHRCl 片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。 v 2、 珠光体转变 过程v 珠光体转变也是形核和长大的过程 。 渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥长大，形成一个珠光体团。l 珠光体转变 是扩散型转变。氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并
