1、第第 七七 章章 鋼鋼 的的 熱熱 處處 理理概概 述述 1、小實驗(彈簧的熱處理) 2、實驗表明： 同一成分的鋼，經不同（熱）處理，性能各不相同 說明其內部組織發生了不同的變化。 3、熱處理（Heat Treatment）定義 時間溫度 熱處理工藝示意圖加熱保溫T冷卻 將材料在固態下經加熱、保溫、冷卻，以改變材料的內部組織，從而獲得所需要性能的加工工藝。4、熱處理運用條件 加熱冷卻過程中存在固態相變或固溶度的變化。5、熱處理工藝的分類 根據加熱、冷卻方式不同，鋼的組織、性能變化特點不同，將熱處理工藝分類如下： 1） 普通普通 HTHT：退火、正火、淬火、回火 2）表面表面 HTHT：表面淬火

2、、化學 HT 3）其它其它HTHT：可控氣氛HT、真空HT、形變HT 第一節鋼在加熱時的轉變第一節鋼在加熱時的轉變 （一）加熱目的一、轉變溫度一、轉變溫度獲得細小、均勻的奧氏體940溫度，00.20.40.60.81.01.21.4700660740780820900860C,%GSA1Ac1Ar1A3Ac3Ar3AcmAccmArcm（二）加熱溫度（ T ）轉變溫度T共析鋼 亞共析鋼 過共析鋼平衡轉變TA1A3Acm實際加熱轉變TAc1Ac3Accm實際冷卻轉變TAr1Ar3Arcm 二、奧氏體的形成二、奧氏體的形成（一）共析鋼的奧氏體化過程1、奧氏體的形核； 2、奧氏體核心的長大； 3、殘

3、余滲碳體的溶解； 4、奧氏體成分的均勻化；（ 二）非共析鋼的奧氏體化過程 FPF A 過共析鋼： Fe3CP Fe3CA 亞共析鋼：AAAc1Ac3Ac1AcCm三、奧氏體的長大與晶粒度三、奧氏體的長大與晶粒度 （一）奧氏體晶粒度 奧氏體晶粒大小對轉變產物晶粒大小的影響1、三種晶粒度： 起始晶粒度：P 體剛轉成A體時的晶粒度 實際晶粒度：實際加熱條件下的晶粒度 本質晶粒度：鋼加熱到9309301010、保溫8 8小時小時、冷卻后測得的晶粒度2、本質粗晶粒鋼與本質細晶粒鋼的區別 本質細晶粒和本質粗晶粒本質細晶粒和本質粗晶粒（二）影響奧氏體晶粒大小的因素 1、加熱溫度和保溫時間2、加熱速度加熱T越

4、高，保溫時間越長A越粗大加熱T一定，加熱速度越快A越粗大 3、鋼成分的影響 溶入A中，促進晶粒長大以碳化物存在于A 中，抑制晶粒長大C Al、Ti、V、Zr、Nb等強烈阻礙 A 晶長大 Cr、W、Mo 一般阻礙 A 晶長大 Mn、P 促進 A 晶長大第二節第二節 鋼在冷卻時的轉變鋼在冷卻時的轉變 有兩種 HT 冷卻方式：1）等溫冷卻，2）連續冷卻 12臨界點溫度時間 保溫加熱 熱處理的兩種冷卻方式（示意圖） 1等溫冷卻；2連續冷卻一、過冷奧氏體的等溫轉變一、過冷奧氏體的等溫轉變 【等溫轉變【等溫轉變】 將 A 體化后的鋼快冷至 A1 以下的某個T 進行等溫, 在等溫期間 A 體所發生相與組織的

5、轉變。（一）共析鋼過冷A體的等溫轉變（TTT）曲線 1、轉變曲線的建立 因其形狀象“C”，故亦稱作C曲線。 2、轉變曲線圖的分析 T t A1 MsMfT1T2T3T4T5T6共析鋼等溫轉變曲線的測定 （示意圖）D FVA1TV 以上兩方面綜合作用結果就造成了轉變曲線“C”的形狀。熱力學熱力學：F=F新-F舊形核驅動力增加T降低降低T增加動力學動力學：擴散系數D降低T降低降低形核和長大深度降低 1、含碳量C%影響 亞共析鋼多一條F體析出線； 過共析鋼多一條Cm體析出線。 隨著含C%亞共析鋼“C”右移右移；過共析鋼“C”左左移移；共析鋼“C”曲線最右最右。（二）01時間/sT/A11002003

6、00400500600700800-100100101010102345AABAPBPM+AMfMs01時間/sT/100200300400500600700800-100100101010234AABAPBP+FM+AA3AFA+FMfMsA101時間/sT/A1100200300400500600700800-100100101010235AMsMfABAPBP+Fe3CM+AAcmAFe3CA+Fe3C104 2、合金元素的影響 a）對“C”曲線位置的影響： 除Co、Al之外, 溶入奧氏體的合金元素提高 奧氏體的穩定性，使“C”曲線右移； 沒溶入奧氏體以碳化物形式存在，反而降低過冷奧氏體

7、穩定性使“C”曲線左移。 b）對“C”曲線形狀的影響 形成碳化物合元素鉻、鉬、鎢、釩等當其含量較多時，還能使“C”曲線形狀發生改變 3、加熱溫度和保溫時間的影響 A 體化溫度保溫時間 A 體穩定性 使“C”曲線右移。 二、過冷奧氏體轉變產物及其性能二、過冷奧氏體轉變產物及其性能 根據“C”曲線將A 體等溫轉變分為： 過冷 A 體等溫轉變組織有三種類型： A1 鼻部：高溫轉變，形成珠光體（P）類組織P 體轉變； 鼻部 Ms：中溫轉變，形成貝氏體（B）類組織B 體轉變； MsMf間：低溫轉變，形成馬氏體（M）類組織M 體轉變；01時間/sT/M+AA110020030040050060070080

8、0-100100101010102345AMsMf過冷冷A過冷冷AAMA下BAS轉變開始轉變結束A上BATAPM下B上BTSP525HRC2535HRC3540HRC4050HRC5060HRC6065HRC（一）珠光體類組織與性能(A1550) 1、P 體形態與轉變特點轉變特點：擴散型轉變（即通過鐵、碳原子的擴散發生相變 ）。 轉變產物： A1 650：粗 P HRC 15-25 650 600：細 P (索氏體 S ) HRC 25-35 600 550：極細 P (屈氏體 T ) HRC 35-40 2、P 類組織性能：與Cm體片層間距有關 轉變T越低，組織中片層間距越小，Cm體彌散度越

9、高，塑性變形抗力越大，強度、硬度越高。珠光體珠光體 P ，3800索氏體索氏體 S 8000屈氏體屈氏體 T 8000（二）B 體類組織與性能(550Ms) 1、貝氏體組織形態350 MS-針葉狀-下貝氏體B下 過飽和Fe2.4C（細小粒狀）上貝氏體形成示意圖下貝氏體(B下)轉變示意圖 Fe原子不能擴散，只有C原子參與擴散，因此，貝氏體轉變是半擴散型轉變。 B的強度、硬度比P的高 B上的脆性大，生產上無實用價值； B下則具有良好的韌性。 如052艦用945鋼1.馬氏體的組織形態MsMf)電子顯微鏡研究發現，主要有板條狀和針狀。板條板條M平行的細板平行的細板 條束組成條束組成針狀針狀M（凸透鏡狀

10、）（凸透鏡狀）板條板條M, 平行的細板條束組成平行的細板條束組成針狀針狀M（凸透鏡狀）（凸透鏡狀）板條馬氏體顯微組織示意圖 板條馬氏體是由一束束許多尺寸大致相同且幾乎平行排列的細板條組成。 針狀馬氏體是由空間形同鐵餅狀，彼此間互成一定角度、大小不同的針狀物組成。針狀馬氏體顯微組織示意圖針狀馬氏體形成示意圖2. 馬氏體的轉變特點2）高速成長 M轉變速度極快，奧氏體A通過切變能很快地形成馬氏體M。3)產生內應力，可能引起變形或開裂。（2個原子）A (fcc)M(bcc)（4個原子） 4）降溫形成5）轉變不徹底，總有少量未轉變的奧氏體存在，稱之為殘余奧氏體Ar。 3、馬氏體的性能、馬氏體的性能 與

11、M 體含碳量（C%）有關：隨C%增加，M 硬度、強度增加，而塑性、韌性降低。 片狀馬氏體片狀馬氏體：強度、硬度高，塑性、韌性極差因為晶格畸變嚴重，內應力大及存在微裂紋和孿晶結構。 板條馬氏體板條馬氏體：強、韌綜合性能好因晶格畸變、位錯亞結構，所以強度高；又內應力低、微裂紋少，因此有較高的塑性、韌性。過冷奧氏體組織轉變小結:1.過冷奧氏體等溫轉變產物2.共析鋼轉變組織與性能關系三、三、 過冷奧氏體的連續冷卻轉變（過冷奧氏體的連續冷卻轉變（CCTCCT） 連續冷卻轉變：將奧氏體化鋼，以某種速度連續冷卻，使其在臨界點以下的不同溫度發生轉變。 1、CCT曲線的建立 2、CCT曲線分析（共析鋼） 共析、過共析碳鋼，無B轉變區 CCT曲線位于TTT曲線的右下方。 Ps、Pz分別表示“A P”的開始線和終了線。 k 線（V k ）對應臨界冷卻速度，它表示最大限度獲得馬氏體組織的最小冷卻速度。 由CCT曲線分析過冷奧氏體連續冷卻轉變產物 3、最終轉變產物的判斷 爐冷：為P空冷：為S油冷：為T+M+A殘殘水冷：為M+A殘殘亞