鋼的熱處理,1 鋼的熱處理概述2 鋼在加熱和冷卻時的轉變3 鋼的整體熱處理工藝4 鋼的表面熱處理工藝5 熱處理新技術簡介,熱處理的定義:,時間,溫度,臨界溫度,熱加,保溫,冷 卻,3-1 鋼的熱處理概述,熱處理的主要目的:改變鋼的性能。,熱處理的應用范圍:整個制造業。,熱處理的分類,熱處理,整 體熱處理,表 面熱處理,退火;正火;淬火;回火;,表面淬火,化 學 熱處理,感應淬火,火焰淬火,滲碳; 滲氮;碳氮共滲;,3-1 鋼的熱處理概述,箱式電阻爐,3-1 鋼的熱處理概述,臺車式電阻爐,3-1 鋼的熱處理概述,連續式熱處理爐,3-1 鋼的熱處理概述,鋼的臨界點：,平衡臨界點：,加熱臨界點：,冷卻臨界點：,A1、 A3、 Acm,Ac1、Ac3、Accm,Ar1、Ar3、Arcm,3-1 鋼的熱處理概述,鋼在加熱時奧氏體的形成過程又稱為奧氏體化。以共析鋼的奧氏體形成過程為例。,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,1、奧氏體的形成(PA),一、 鋼在加熱時的轉變,奧氏體形核與晶核長大 奧氏體的晶核優先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴散，使鐵素體不斷向奧氏體轉變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進行的。 殘留滲碳體的溶解 鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時間的延長，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。 奧氏體均勻化 滲碳體全部溶解完畢時，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴散才能獲得均勻化的奧氏體。 亞共析鋼的加熱過程： 過共析鋼的加熱過程：,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,奧氏體晶粒度的概念 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。 鋼進行加熱時，當珠光體剛剛全部轉變為奧氏體時，在一般情況下，奧氏體晶粒是比較細小而均勻的，此時的晶粒大小稱為奧氏體的起始晶粒度。 在某一具體的加熱條件下所得到的奧氏體晶粒大小稱為實際晶粒度。 用以表明奧氏體晶粒長大傾向的晶粒度稱為本質晶粒度。 通常采用標準試驗方法，即將鋼加熱到93010，保溫38h后測定奧氏體晶粒大小，如晶粒大小級別在14級，稱為本質粗晶粒鋼；如晶粒大小在58級，則稱為本質細晶粒鋼。,2、奧氏體晶粒的長大,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,晶粒度的測定方法：93010保溫38小時(100),本質粗,本質細,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,晶粒度的控制Al脫氧(本質細)Si/Mn脫氧(本質粗),2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,3.影響奧氏體晶粒長大的因素,1.加熱溫度 加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，熱處理時必須規定合適的加熱溫度范圍。2.保溫時間 隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大，但隨保溫時間的延長，晶粒長大速度越來越慢，且不會無限制地長大下去。,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,影響奧氏體晶粒長大的因素,3.加熱速度 加熱速度越快，奧氏體化的實際溫度愈高，奧氏體的形核率大于長大速度，獲得細小的起始晶粒。生產中常用快速加熱和短時保溫的方法來細化晶粒。4.冶煉和脫氧條件 冶煉時用鋁脫氧，或加入Nb、Zr、V、Ti等強碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒,阻止奧氏體晶粒長大，在一定溫度下晶粒不易長大。,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,影響奧氏體晶粒長大的因素,5.含碳量的影響(有臨界值) 隨著奧氏體含碳量的增加，Fe、C原子的擴散速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。 當超過奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現了殘余滲碳體，產生機械阻礙作用，使晶粒長大傾向減小。,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,過冷奧氏體的兩種冷卻方式,把加熱到奧氏體狀態的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時間，使奧氏體發生轉變，然后再冷卻到室溫。,把加熱到奧氏體狀態的鋼，以不同的冷卻速度連續冷卻到室溫。,二、 鋼在冷卻時的轉變,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,1、過冷奧氏體的等溫轉變,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,共析鋼的等溫轉變圖,穩定的奧氏體區,過冷奧氏體區,A向產物轉變開始線,A向產物轉變終止線,A +產 物 區,產物區,A1550;高溫轉變區;擴散型轉變; P 轉變區.,550Ms(230);中溫轉變區; 半擴散型轉變; 貝氏體( B ) 轉變區.,Ms Mf(-50); 低溫轉變區; 非擴散型轉變; 馬氏體 ( M ) 轉變區.,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,珠光體轉變：擴散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),1）在A1650形成的珠光體 ，因為過冷度小，片間距較大(0.4m)，在500以上的光學顯微鏡下，能分辨其片層狀形態；即為粗珠光體，習慣上稱為珠光體（P）。,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,2）在650600形成片間距較小的珠光體(0.20.4m)，在光學顯微鏡8001500能分辨出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交替重疊的復相組織稱為細珠光體或索氏體，用字母S表示（以英國冶金學家HCSorby的名字命名）。,珠光體轉變：擴散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,3）在600550形成片層間距極小的珠光體( 0.2m) ，在光學顯微鏡下高倍放大已無法分辨出其內部構造，在電子顯微鏡下可觀測到很薄的鐵素體層和碳化物（滲碳體）層交替重疊的復相組織，稱為極細珠光體或托氏體，用字母T表示（以法國金相學家LTroost的名字命名）。,珠光體轉變：擴散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,珠光體轉變：擴散相變(A1550, AP（F+Fe3C）),a)光學顯微組織（500） b)電子顯微組織（8000）圖6-7 珠光體組織,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,貝氏體轉變：半擴散相變（C）550Ms, AB),上貝氏體：550350，過飽和片狀F滲碳體 下貝氏體：350Ms，過飽和針狀F彌散-Fe2.4C,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,貝氏體轉變：半擴散相變（C）550Ms, AB),貝氏體的顯微照片,上貝氏體：過飽和片狀F滲碳體，性脆無實用價值 下貝氏體：過飽和針狀F彌散-Fe2.4C，綜合性能好,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,馬氏體轉變：非擴散相變，Ms以下, AM,馬氏體_過飽和的固溶體,c/a1 稱為馬氏體的正方度含碳量高，正方度大,2 鋼在加熱和冷卻時的轉變,低碳(1.0%)馬氏體：片狀_硬而脆,2 鋼在加熱和冷卻時