1、l 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 。 第四章 钢的热处理热处理是一种重要的加工工艺， 在制造业被广泛应用。在机床制造中约 60-70% 的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达 70-80% 。至于模具、滚动轴承则要 100% 经过热处理。总之，重要的零件都要经过适当的热处理才能使用。 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3、热处理适用
2、范围：、热处理适用范围： 只适用于固态下发生相变的材只适用于固态下发生相变的材料料 ，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。 4、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、渗其他元素等重点掌握 1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响因素 ；2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义 。 C曲线中各种
3、温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。4. 非共析钢 C曲线与共析钢 C典线的差别及影响 C曲线的因素；5. 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 ；6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和使用的钢种、零件的范围。 4.1钢在加热时的组织转变4.2 钢在冷却时的组织转变4.3 钢的退火与正火4.4 钢的淬火4.5 钢的回火4.6 可控气氛热处理和化学热处理一般要求 1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理；2. 各种热处理的具体工艺过程；3. 钢在加热和冷却过程中产生的缺陷；教学内容 4.7 表面热处理和表面工程技术一、钢的临界温度铁碳相
4、图中 PSK、 GS、 ES线分别用 A1、 A3、 Acm表示。由于实际加热或冷却时存在过冷或过热现象，因此，将第一节 钢在加热时的组织转变加热是热处理的第一道工序。 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 。 二、二、 奥氏体的形成奥氏体的形成1.奥氏体的形成的基本过程奥氏体的形成的基本过程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：第一步：奥氏体晶核形成：首先在 与 Fe3C相界形核。第二步：奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向 和 Fe3C方向长大。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 A
5、r1、 Ar3、Arcm表示第三步：残余 Fe3C溶解。 铁素体在成分、结构上比 Fe3C更接近于奥氏体，因而先于 Fe3C消失，而残余 Fe3C则随保温时间延长不断溶解直至消失。第四步：奥氏体均匀化。 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。l 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 。2.影响奥氏体形成的因素 1 加热温度 TA 化 (D 浓度梯度大） 2.含碳量C% 界面多 核心多 转变快3.加热速度 V 转变开始温度 ，转变时间 4合金
6、元素a. Cr、 M0、 W、 V、 Nb、 Ti强碳化物形成元素， 奥氏体形成速度b. C0、 Ni非碳化物形成元素， 奥氏形成速度c. Al、 Si、 Mn影响不大5原始组织片状，片间距小 相界面多 碳弥散度大 碳原 子扩散距离短 奥氏体形核长大快 粒状三、奥氏体晶粒大小及控制 1、奥氏体晶粒度概念1）奥氏体化刚结束时的晶粒度称 起始晶粒度 ，此时晶粒细小均匀。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 。体晶粒保留到室温来判断。 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。 2）在给
7、定温度下奥氏体的晶粒度称 实际晶粒度 。3）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 94010奥氏体化后，设法把奥氏2、影响奥氏体晶粒长大的因素 加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长， 晶粒粗大。 加热速度：加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细。 合金元素：阻碍奥氏体晶粒长大的元素： Ti、 V、 Nb、 Ta、Zr、 W 、 Mo、 Cr、 Al等 ，多为碳化物和氮化物形成元素。促进奥氏体晶粒长大的元素： Mn、 P、 C、 N。 原始组织： 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。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
8、得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。第二节 钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体的等温转变 过冷奥氏体的连续冷却转变 过冷奥氏体的等温转变 产物的组织和性能 两种冷却方式示意图1 等温冷却2 连续冷却处于临界点 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。过冷奥氏体的转变方式有 等温转变和连续冷却转变两种 。一、过冷奥氏体的等温转变过冷奥氏体的等温转变图 是 表示奥氏体急速冷却到临界点 A1 以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。 又称 C 曲线或 TTT曲线。(Time-Temperature-Transformation)1、 C曲
9、线的建立以共析钢为例： 取一批小试样并进行奥氏体化。 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。 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。 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 。l A1-Ms 间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。l 转变终了线以右及Mf以下为 转变产物区。l 两线之间及 Ms与 Mf之间为 转变区 。时间温度A1MSMfA过冷APBMA MA BA P转变开始线转变终了线5506502s 10s5s2s5s10s30s40s
10、2、 C 曲线的分析 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 。l 在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力小。l 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。3、影响 C 曲线的因素 成分的影响 含碳量的影响： 共析钢的过冷奥氏体最稳定， C曲线最靠右。 由共析钢成分开始，含碳量增加或减少都 使 C 曲线左移。 Ms 与 Mf 点随含碳量增加而下降。 l 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。 合金元素的影响除 Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使 C 曲线右移。 奥氏体化条件的影响l 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。l 在使用 C 曲线时应注意奥氏体化条件及晶粒度的影响。 除 Co 和 Al 外，所有合金元素都使 Ms 与 Mf 点下降。二、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能随过冷度不同，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。以共析钢为例说明： 珠光体转变1、珠光体的组织形态及性能
