金属热处理及表面处理技术Word格式文档下载.docx
- 文档编号:13205675
- 上传时间:2022-10-08
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:422.39KB
金属热处理及表面处理技术Word格式文档下载.docx
《金属热处理及表面处理技术Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金属热处理及表面处理技术Word格式文档下载.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Ac1温度:
F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69)A(Fcc,0.77)
共析钢奥氏体化过程(遵循形核、长大规律)
(1)奥氏体形核奥氏体晶核首先在铁素体相界面处形成。
(2)奥氏体长大形成的奥氏体晶核依靠铁、碳原子的扩散,同时向铁素体和渗碳体两个方向长大,直至铁素体消失。
(3)残余渗碳体溶解残余的渗碳体随着加热和保温时间的延长,不断溶入奥氏体,直到全部消失。
(4)奥氏体成分的均匀化,通过碳原子的扩散,形成成分较为均匀的奥氏体.
碳及合金元素对加热转变的影响
1.除Mn、Ni等以外,升高钢的临界点,所以合金钢的加热温度高于碳钢。
2.除了Co等外,减慢碳在奥氏体中的扩散速度,保温的时间长。
3.除了Mn、P等以外,阻碍奥氏体晶粒的长大,细化晶粒(尤其是与碳结合力较强的所谓形成碳化物一类的元素,如Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Nb等)。
.
奥氏体晶粒的长大及影响因素
晶粒度:
表征晶体内晶粒大小的量度,通常用长度,面积,体积或晶粒度级别表示。
起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度
珠光体刚转变为奥氏体时,一般情况下其晶粒是细小的,这时的晶粒大小称之为起始晶粒度。
本质晶粒度:
钢奥氏体晶粒长大的倾向。
奥氏体晶粒随温度的升高而且迅速长大→本质粗晶钢
奥氏体晶粒随温度升高到某一温度时,才迅速长大→本质细晶钢
奥氏体晶粒度的控制
加热工艺
加热温度,保温时间
钢的成分——合金化
A中C%↑→晶粒长大↑
MxC%↑→粒长大↓(碳化物形成元素细化晶粒
Al→本质细晶钢
Mn、P促进长大
加热时常见的缺陷
过热(excessiveheating)
钢在加热时,由于加热温度过高或加热时间过长,引起奥氏体晶粒粗大的现象。
过烧(burnt)
钢在加热时,由于加热温度过高,造成晶界氧化或局部熔化的现象。
氧化
由于铁和空气中的氧等化合形成氧化皮,从而使工件表面粗糙不平,影响零件的精度。
脱碳
钢件表面的碳被烧掉,因而使其含碳量降低,这不仅影响热处理后钢件表面的硬度,并将显著降低零件的疲劳强度,因而切削工具和一些重要的零件是不允许热处理时发生严重脱碳的.
第2节钢在冷却时的转变
过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线)的建立
通过热分析、膨胀分析、磁性分析和金相分析等方法,测出在不同温度下过冷奥氏体发生相变的开始时刻和终了时刻,并标在温度-时间坐标上,将所有转变开始点和转变终了点分别连接起来,便得到了该钢种的过冷奥氏体等温转变曲线。
由于曲线的形状很象英文字母“C”,故称C曲线。
A1以上:
A稳定
A1以下:
A不稳定,过冷
C曲线有一最小孕育期:
1:
T↓,A——P的驱动力F提高
2:
T↓——D↓
D(扩散)
过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
珠光体转变一种扩散型相变
A1——鼻子温度(5500C)
A过冷——P(S,T)索氏体,屈氏体。
P的形成取决于生核,长大速率。
T↓,生核,长大↑。
T↓→6000C,D↓,长大慢→层间距薄,短扩散型相变,综合性能好,HB较低,韧性好。
T↓——HB↑,强度↑
贝氏体转变----半扩散型相变(550℃~230℃(MS))
A过冷→B,碳化物分布在含过饱和碳的F基体上的两相机械混合物。
550℃~350℃
上贝氏体
半扩散型,Fe不扩散
羽毛状
碳化物在F间,韧性差
350℃~MS
下贝氏体
C原子有一定的扩散能力
针状
碳化物在F内,韧性高,综合机械性能好
工业生产中,常采用等温淬火来获得下贝氏体,以防止产生上贝氏体。
马氏体转变----非扩散型转变
MS→Mf之间一个温度范围内连续冷却完成的。
a.A过冷→M+A'
残余
b.转变产物:
马氏体M,碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
C%<
0.23%,板条状M,强度高,塑性,韧性好
C%>
1.0%,针状M,硬而脆,塑、韧性差
c.实质:
T低——C无法扩散→非扩散性晶格切变→过饱和C的铁素体。
d.M转变的特征,①无扩散性②瞬时性③存在Ms,Mf④不完全性⑤体积膨胀
影响过冷奥氏体等温转变的因素
C曲线反映奥氏体的稳定性及分解转变特性(与奥氏体的化学成分和加热时的状态)。
C曲线的形状位置,不仅对过冷奥氏体等温转变速度和转变产物的性能具有重要意义,而且对钢的热处理工艺也有指导性作用。
A成分
含碳量(含碳量的变化对C曲线形状无影响)
A中C%↑→C曲线右移。
对亚共析钢:
钢中C%↑,A中C%↑→C曲线右移
对过共析钢:
一般在AC1以上A化,钢中C%↑,未溶Fe3C↑→有利于形核→C曲线左移
共析钢:
C曲线最靠右边,稳定性最高。
合金元素(除Co%↑→左移外)
除Co以外,所有合金元素溶入A中,增大过冷A稳定性——C曲线右移
非碳化物形成元素,Si,Ni,Cu,不改变C曲线形状
强碳化物形成元素,Cr,Mo,W,V,Nb,Ti,改变C曲线形状
除Co,Al外,均使Ms,Mf下降,残余A↑
A化条件的影响
加热温度和时间
A化温度↑,时间↑→A稳定性↑,C曲线右移
(成分均匀,晶粒大,未溶碳化物少,形核率降低)
过冷奥氏体的连续冷却转变
过冷奥氏体的连续冷却转变图
PS:
A→P开始线
Pf:
A→P终止线
K:
珠光体型转变终止线
Vk:
上临界冷却速度(马氏体临界冷却速度)→M最小冷速
Vk’:
下临界冷速→完全P最大冷速
连续冷却转变曲线和等温转变曲线的比较
(1)CCT位于TTT曲线右下方A→P转变温度低一些,t长一些
(2)CCT无A→B转变
CCT测定困难,常用TTT曲线定性分析
C曲线的应用
(1)根据工件要求,确定热处理工艺。
(2)确定工件淬火时的临界冷速。
(3)可以指导连续冷却操作
V1:
炉冷(退火)P
V2:
空冷,S,T
V3:
空冷,S,T
V4:
油冷,T+M+A'
V5:
M+A'
(4)选择钢材的依据
(5)C曲线对选择淬火介质与淬火方法有指导。
第3节钢的退火与正火工艺
退火和正火都是获得珠光体型组织(亚共析钢为F+P,共析钢为P,过共析钢为Fe3C+P),但由于正火冷速稍快,获得的组织细密,珠光体层片也较薄,因此硬度也比退火稍高。
(观看视频)
退火(将钢件加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
)
完全退火
加热温度:
Ac3以上20-30度
组织:
P+F
目的:
①细化,均匀化粗大、不均匀组织
②接近平衡组织——调整硬度→切削性↑
③消除内应力
应用范围:
亚共折钢,共析钢,不适用于过共析钢。
球化退火(不完全退火)
Ac1以上20-40度
过共析钢,共析钢
球状P(F+球状Cem)
①使Cem球化→HRC↓,韧性↑→切削性↑
②为淬火作准备
扩散退火(均匀化退火)
1050-1150℃,10-20h,P+F或P+Fe3CII
消除偏析
后果:
粗大晶粒(应用完全退火消除)
再结晶退火(无相变)
Ac1以下50-150度,或T再+30-50度
消除加工硬化
去应力退火
500-650℃(无相变)
正火(空冷)
AC3或Accm+30-50℃
S+(F或Fe3C)
应用:
(1)作最终热处理,普通结构钢零件
a.细化A晶粒,组织均匀化
b.减了亚共析钢中F%→P%↑,细化→强度,韧性,硬度↑
(2)预先热处理
a.消除魏氏组织,带状组织;
细化组织→为淬火、调质作准备
b.使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状,为球化作准备
(3)改善切削加工性能
退火、正火的选择
正火:
冷速快,材料组织细化,机械性能好
切削加工
低、中碳钢→正火
中高碳刚,合金工具钢→完全退火,球化退火
作为最终热处理→正火
为最终热处理提供良好的组织状态
工具钢→正火+球化退火
结构钢→正火
返修件→退火
第4节钢的淬火
加热到AC3、AC1相变温度以上,保温,快速冷却→M+A’(观看视频)
淬火温度的决定
淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓,淬火应力↑→变形,开裂↑
保留一定的Cem→HRC↑,耐磨性↑
过共析钢A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓
A中C%↓→M过饱和度↓→残余A↓
加热时间
升温、保温
淬火介质
6500C以上,慢,减小热应力
650-4000C,快,避免淬不透
4000C以下,慢,减轻相变应力
钢的淬透性
淬透性
淬火条件下得到M组织的能力,取决于VK(上临界冷却速度)
淬硬性
钢在淬火后获得硬度的能力,取决于M中C%,
C%↑→淬硬性↑
影响淬透性的因素——VK,C曲线
C%
亚共析钢C%↑→淬硬性↑,过共析钢C%↑→淬硬性↓
奥氏体化温度
T↑t↑→淬透性↑
合金元素
除Co%以外,C曲线右移,↑淬透性
未溶第二相
↓淬透性
淬透性的应用
根据工作条件,确定对钢淬透性的要求——选材的依据
热处理工艺制定的依据
尺寸效应
第5节钢的回火
回火目的
提高钢的韧性,消除或减小钢的残余内应力。
钢件淬火后,在硬度、强度提高的同时,其韧性却大为降低,并且还存在很大的内应力(残余应力),使用中很容易破损。
稳定组织。
进而稳定零件尺寸。
淬火组织(M,A’)处于亚稳定(即不够稳定)状态,它有向较稳定组织进行转变的自发趋势,这将影响零件的尺寸精度及性能稳定。
获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。
回火工艺是热处理的最后工序,但它决定着钢的使用性能。
它是一个很重要的热处理工序。
钢在回火时的组织转变
a.马氏体分解(80℃~300℃)
析出ε碳化物(亚稳定)
回火组织为:
过饱和α固溶体十亚稳定ε碳化物(极细的)→回火M(M’)晶格畸变降低,淬火应力有所下降。
b.残余A分解(200℃~300℃)
A→M
c.碳化物的聚集长大>
280℃
ε碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3C
d.铁素体的回复与再结晶
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金属 热处理 表面 处理 技术