第六章钢的热处理1.ppt

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第六章第六章钢的热处理钢的热处理改善钢零件性能的重要途径。

改善钢零件性能的重要途径。

课堂练习课堂练习nn画出铁碳相图，并标注各相区的组织组成物。

第一节第一节概述概述1、热处理：

热处理：

是指将钢在固态下加热、保温和冷是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。

一种工艺。

l通常用温度通常用温度时时间坐标绘出间坐标绘出热处热处理工艺曲线理工艺曲线。

nn在机床制造中在机床制造中在机床制造中在机床制造中约约约约60-70%60-70%的零的零的零的零件要经过热处理。

件要经过热处理。

件要经过热处理。

件要经过热处理。

nn在汽车、拖拉机制造业中在汽车、拖拉机制造业中在汽车、拖拉机制造业中在汽车、拖拉机制造业中需需需需热处理的零件达热处理的零件达热处理的零件达热处理的零件达70-80%70-80%。

l热处理是一种重要的加工工艺，热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用在制造业被广泛应用。

l模具、滚动轴承模具、滚动轴承100%需经过需经过热处理。

热处理。

l总之，重要零件总之，重要零件都需适当热处都需适当热处理后才能使用。

理后才能使用。

22、热处理特点、热处理特点、热处理特点、热处理特点:

热处理热处理热处理热处理区别于区别于区别于区别于其他加工工艺如铸造、压力其他加工工艺如铸造、压力其他加工工艺如铸造、压力其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是加工等的特点是加工等的特点是加工等的特点是只通过改变只通过改变只通过改变只通过改变工件的组织来改变性能，而工件的组织来改变性能，而工件的组织来改变性能，而工件的组织来改变性能，而不改变其形状。

不改变其形状。

不改变其形状。

不改变其形状。

铸造铸造轧制轧制3、热处理适用范围、热处理适用范围：

只只适用于固态下发生相适用于固态下发生相变的材料变的材料，不发生固，不发生固态相变的材料不能用态相变的材料不能用热处理强化。

热处理强化。

4、热处理分类、热处理分类nn热处理原理：

热处理原理：

热处理原理：

热处理原理：

描述热处理时钢中组织转变的规律称描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理。

热处理原理。

nn热处理工艺：

热处理工艺：

热处理工艺：

热处理工艺：

根据热处理原理制定的温度、时间、根据热处理原理制定的温度、时间、根据热处理原理制定的温度、时间、根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称介质等参数称介质等参数称介质等参数称热处理工艺。

热处理工艺。

热处理工艺。

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钢钢不同热处理工艺的显微组织不同热处理工艺的显微组织nn根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、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：

热处理工艺分类如下：

热处理工艺分类如下：

热处理工艺分类如下：

其他热处理其他热处理普通热处理普通热处理表面热处理表面热处理热处理热处理退火退火正火正火淬火淬火回火回火真空热处理真空热处理形变热处理形变热处理激光热处理激光热处理控制气氛热处理控制气氛热处理表面淬火表面淬火感应加热、火焰加热、感应加热、火焰加热、电接触加热等电接触加热等化学热处理化学热处理渗碳、氮化、碳氮渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等共渗、渗其他元素等55、预备热处理与最终热处理、预备热处理与最终热处理nn预备热处理预备热处理为随后的加工（冷拔、冲为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。

处理。

nn最终热处理最终热处理赋予工件所要求的使用性赋予工件所要求的使用性能的热处理。

能的热处理。

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。

66、临界温度与实际转变温度、临界温度与实际转变温度钢加热时的实际转变温度分别钢加热时的实际转变温度分别用用AcAc11、AcAc33、AcAccmcm表示；表示；冷却时的实际转变温度分别用冷却时的实际转变温度分别用ArAr11、ArAr33、ArArcmcm表示。

表示。

由于加热、冷却速度直接影响转变温度，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因此一般手册中的数据是以30-50/h30-50/h的的速度加热或冷却时测得的速度加热或冷却时测得的。

第二节第二节钢在加热时的转变钢在加热时的转变nn加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种是在是在是在是在AA11以下加热，不发生相变；另一种是以下加热，不发生相变；另一种是以下加热，不发生相变；另一种是以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加在临界点以上加在临界点以上加在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化奥氏体化奥氏体化奥氏体化。

一、一、奥氏体的形成过程奥氏体的形成过程l奥氏体化也是形核和长大的过程，奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。

现以分为四步。

现以共析钢为例说明：

共析钢为例说明：

nn第一步第一步第一步第一步奥氏体晶核形成：

奥氏体晶核形成：

奥氏体晶核形成：

奥氏体晶核形成：

首先在首先在首先在首先在与与与与FeFe33CC相界形核。

相界形核。

相界形核。

相界形核。

nn第二步第二步第二步第二步奥氏体晶核长大：

奥氏体晶核长大：

奥氏体晶核长大：

奥氏体晶核长大：

晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向和和和和Fe3C方向长大。

方向长大。

方向长大。

方向长大。

nn第三步第三步第三步第三步残余残余残余残余FeFe33CC溶解溶解溶解溶解:

铁素体的成分铁素体的成分铁素体的成分铁素体的成分、结构更接近于结构更接近于结构更接近于结构更接近于奥氏体，因而先消失。

残余的奥氏体，因而先消失。

残余的奥氏体，因而先消失。

残余的奥氏体，因而先消失。

残余的FeFe33CC随保温时间延长继随保温时间延长继随保温时间延长继随保温时间延长继续溶解直至消失。

续溶解直至消失。

续溶解直至消失。

续溶解直至消失。

nn第四步第四步奥氏体成分均匀化：

奥氏体成分均匀化：

Fe3C溶解后，其溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使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。

奥氏体成分趋于均匀。

温温度度，共析钢奥氏体化共析钢奥氏体化曲线（曲线（875退火）退火）nn亚共析钢和过共析钢的奥亚共析钢和过共析钢的奥亚共析钢和过共析钢的奥亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本氏体化过程与共析钢基本氏体化过程与共析钢基本氏体化过程与共析钢基本相同相同相同相同。

但由于先共析。

但由于先共析。

但由于先共析。

但由于先共析或二或二或二或二次次次次FeFe33CC的存在，要获得全的存在，要获得全的存在，要获得全的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应部奥氏体组织，必须相应部奥氏体组织，必须相应部奥氏体组织，必须相应加热到加热到加热到加热到AcAc33或或或或AcAccmcm以上以上以上以上。

二、二、奥氏体晶粒长大及其影响因素奥氏体晶粒长大及其影响因素1、奥氏体晶粒长大、奥氏体晶粒长大奥氏体化刚结束时的晶粒度称奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度起始晶粒度，此时晶粒细小均匀。

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粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。

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奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同。

相同。

晶粒度为晶粒度为晶粒度为晶粒度为1-41-4级的是级的是级的是级的是本质粗晶粒钢本质粗晶粒钢本质粗晶粒钢本质粗晶粒钢,5-85-8级的是级的是级的是级的是本质本质本质本质细晶粒钢细晶粒钢细晶粒钢细晶粒钢。

前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾。

前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾。

前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾。

前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。

向小。

向小。

向小。

l在给定温度下奥氏体的晶粒在给定温度下奥氏体的晶粒度称度称实际晶粒度实际晶粒度。

l加热时奥氏体晶粒的长大倾加热时奥氏体晶粒的长大倾向称向称本质晶粒度本质晶粒度。

l通常将钢加热到通常将钢加热到94010奥氏体化后，设法把奥氏体奥氏体化后，设法把奥氏体晶粒保留到室晶粒保留到室温来判断温来判断温来判断温来判断。

2、影响奥氏体晶粒长大的因素、影响奥氏体晶粒长大的因素加加热热温温度度和和保保温温时时间间:

加加热热温温度度高高、保保温温时时间长，间长，晶粒粗大。

晶粒粗大。

加加热热速速度度:

加加热热速速度度越越快快,过过热热度度越越大大，形形核率越高，晶粒越细。

核率越高，晶粒越细。

Nb/%奥氏体晶粒尺寸奥氏体晶粒尺寸/mNb、Ti对对奥氏体晶粒的影响奥氏体晶粒的影响合金元素：

合金元素：

阻碍奥氏体晶粒长阻碍奥氏体晶粒长大的元素：

大的元素：

Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等等碳化碳化物和氮化物形成元物和氮化物形成元素。

素。

nn促进奥氏体晶粒长大的元素：

促进奥氏体晶粒长大的元素：

Mn、P、C、N。

原始组织原始组织:

平衡状态的组织有利于获得细晶粒。

平衡状态的组织有利于获得细晶粒。

nn奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降奥氏体晶粒粗大，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热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。

键问题之一。

第三节第三节钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变nn冷却是热处理更重要的工序冷却是热处理更重要的工序冷却是热处理更重要的工序冷却是热处理更重要的工序。

一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程nn处于临界点处于临界点处于临界点处于临界点AA11以下的奥氏体称以下的奥氏体称以下的奥氏体称以下的奥氏体称过冷奥氏体。

过冷奥氏体。

过冷奥氏体。

过冷奥氏体。

过冷奥过冷奥过冷奥过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。

随过冷度不氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。

随过冷度不氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。

随过冷度不氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。

随过冷度不同，过冷奥氏体将发生同，过冷奥氏体将发生同，过冷奥氏体将发生同，过冷奥氏体将发生珠光体转变、贝氏体转变珠光体转变、贝氏体转变珠光体转变、贝氏体转变珠光体转变、贝氏体转变和和和和马氏体转变马氏体转变马氏体转变马氏体转变三种类型转变。

三种类型转变。

三种类型转变。

三种类型转变。

nn现以共析钢为例说明：

现以共析钢为例说明：

现以共析钢为例说明：

现以共析钢为例说明：

珠光体转变珠光体转变珠光体转变珠光体转变1111、珠光体的组织形态及性能、珠光体的组织形态及性能、珠光体的组织形态及性能、珠光体的组织形态及性能过冷奥氏体在过冷奥氏体在过冷奥氏体在过冷奥氏体在AA11到到到到550550间将转变间将转变间将转变间将转变为珠光体类型组织为珠光体类型组织为珠光体类型组织为珠光体类型组织，它是，它是，它是，它是铁素体与铁素体与铁素体与铁素体与渗碳体片层相间的机械混合渗碳体片层相间的机械混合渗碳体片层相间的机械混合渗碳体片层相间的机械混合物物，珠光体珠光体索氏体索氏体托氏体托氏体根据片层厚薄根据片层厚薄不同，又细分不同，又细分为为珠光体、索珠光体、索氏体氏体和和托氏体。

托氏体。

珠光体：

珠光体：

形成温度为形