1、江蘇省技工院校 教 案 首 頁授課日期10.27班級機11技1班課題： 了解鋼在加熱和冷卻時的組織轉變 教學目的要求： 1.了解熱處理的定義、目的、分類及作用； 2.掌握鋼加熱和保溫的目的； 3.掌握鋼在冷卻轉變時的產物及轉變曲線。 教學重點、難點：1. 鋼加熱及保溫的目的；2. 奧氏體晶粒度的概念及影響因素；3. 共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻曲線中各種溫度區域內奧氏體的轉變產物及組織形貌，性能特點。4. 過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線的特點，冷卻速度對鋼的組織變化和最終性能的影響 授課方法： 面授（課堂教學） 教學參考及教具（含電教設備）： 金屬材料及熱處理 授課執行情況及分析：板書設計或授課提綱了

2、解鋼在加熱和冷卻時的組織轉變一、鋼在加熱時的組織轉變1奧氏體化前的組織2奧氏體的形成溫度與Fe- Fe3C狀態圖的關系3共析鋼奧氏體的形成過程4奧氏體晶粒大小及其影響因素二、鋼在冷卻時的組織轉變1過冷奧氏體2過冷奧氏體等溫轉變曲線3過冷奧氏體等溫轉變產物的組織和性能4過冷奧氏體連續冷卻轉變曲線【復習提問】1. Q235 T12A分別表示什么意思？ 2碳鋼可以分為哪些？【引入新課】熱處理是指將鋼在固態下加熱、保溫和冷卻，改變其內部組織，從而獲得所需性能的一種工藝。分析鋼在加熱和冷卻時的組織轉變，通過分析，掌握鋼在熱處理時的組織轉變規律?！局v授新課】一、鋼在加熱時的組織轉變鋼在加熱時的轉變實質上是

3、奧氏體的形成。熱處理的第一步就是把這些原始組織加熱，使其轉變為奧氏體。這第一步質量的好壞，直接影響到最終熱處理后鋼件的工藝性能和使用性能。1奧氏體化前的組織我們只考慮比較簡單的情況即奧氏體化前的組織為平衡組織的情況。2奧氏體的形成溫度與Fe- Fe3C狀態圖的關系Fe- Fe3C相圖是表示鐵碳合金在接近平衡狀態下相與成分和溫度間的關系圖，圖中的臨界點A1、A3和Acm也只是在這樣的條件下才適用的。然而，生產中不可能以無限緩慢的速度加熱和冷卻，其相變是在非平衡的條件下進行的，研究發現這種非平衡的組織轉變有滯后現象。對于加熱：非平衡條件下的相變溫度高于平衡條件下的相變溫度；對于冷卻：非平衡條件下的

4、相變溫度低于平衡條件下的相變溫度。這個溫差叫滯后度。 加熱轉變 過熱度 冷卻轉變 過冷度3共析鋼奧氏體的形成過程當鋼由室溫加熱到Ac1以上溫度時，珠光體將轉變為奧氏體。 當加熱到Accm以上溫度時 PA，即整個奧氏體的形成過程分為四個階段，即：晶核形成、晶核長大、殘余滲碳體的溶解和奧氏體成分的均勻化。4奧氏體晶粒大小及其影響因素奧氏體晶粒大小對后續的冷卻轉變以及轉變產物的性能有重要的影響。如奧氏體晶粒細，后續冷卻轉變產物就既強度高又韌性好。一般情況下，奧氏體的晶粒每細化一級，其轉變產物的ak值就提高2-4kg/cm2。為了區別奧氏體的晶粒度，冶金部規定的標準，將奧氏體的晶粒度分為8級，如圖5-

5、4。一般認為1-3級為粗晶粒，4-6級為中等晶粒，7-8級為細晶粒。生產中發現，不同牌號的鋼，其奧氏體晶粒的長大傾向是不同的。有些鋼的奧氏體晶粒隨著加熱溫度升高會迅速長大；而有些鋼的奧氏體晶粒則不容易長大，只有加熱到更高溫度時才開始迅速長大。一般稱前者稱為“本質粗晶粒鋼”，后者為“本質細晶粒鋼”。二、鋼在冷卻時的組織轉變鋼的冷卻轉變實質上是過冷奧氏體的冷卻轉變。1過冷奧氏體由Fe-Fe3C相圖可知，鋼的溫度高于臨界點（A1、A3、Acm）以上時，其奧氏體是穩定的，當溫度處于臨界點以下時，奧氏體將發生轉變和分解。然而在實際冷卻條件下，奧氏體雖然冷到臨界點以下，并不立即發生轉變，這種處于臨界點以下

6、的奧氏體稱為過冷奧氏體。隨著時間的推移，過冷奧氏體將發生分解和轉變，其轉變產物的組織和性能決定于冷卻條件。2過冷奧氏體等溫轉變曲線把奧氏體迅速冷卻到Ar1以下某一溫度保溫，待其分解轉變完成后，再冷至室溫的一種冷卻轉變方式。這是研究過冷奧氏體轉變的基本方法。過冷奧氏體等溫轉變曲線就是在等溫冷卻轉變情況下，轉變溫度、轉變時間和轉變產物之間的關系曲線。3過冷奧氏體等溫轉變產物的組織和性能從前面的分析中知，過冷奧氏體冷卻轉變時，轉變的溫度區間不同，轉變方式不同，轉變產物的組織性能亦不同。過冷奧氏體在不同的等溫度下會發生三種不同轉變：550以上：珠光體轉變；550Ms之間為貝氏體轉變；MsMf之間為馬氏

7、體轉變。Ms和Mf為馬氏體轉變的開始溫度和終了溫度。（1）珠光體轉變 組織與性能特征：珠光體片層的粗細與等溫轉變溫度密切相關。當溫度在A1650范圍內時，形成片層較粗的珠光體，通常所說的珠光體就指這一類，用“P”表示，在650600溫度范圍內形成層片較細的珠光體，稱為索氏體，用“S”表示。在600550溫度范圍內形成片層極細的珠光體，稱為屈氏體，用“T”表示。 顯然，溫度越低，珠光體的層片愈細，片間距也就愈小。（這里的片間距是指珠光體中相鄰兩片滲碳體間的平均距離。）珠光體的片間距對其性能有很大的影響?？梢?，片間距越小，珠光體的強度和硬度就越高，同時塑性和韌性也有所增加。（2）貝氏體轉變：組織特

8、征與性能上貝氏體形成溫度在550350，其硬度較高，可達HRC4045，但由于其鐵素體片較粗，因此塑性和韌性較差，在生產中應用較少。下貝氏體的形成溫度在350Ms， “B下”表示。其硬度更高，可達HRC5060。因其鐵素體針葉較細，故其塑性和韌性較好。在320350溫度等溫形成的下貝氏體具有高強度、高硬度、高塑性、高韌性，即具有良好的綜合機械性能。生產中有時對中碳合金鋼和高碳合金鋼采用“等溫淬火”方法獲得下貝氏體，以提高鋼的強度、硬度、韌性和塑性，其原因就在于此。（3）馬氏體轉變馬氏體轉變是在MsMf溫度范圍內進行的。馬氏體用“M”表示。馬氏體具有高的強度和硬度。奧氏體轉變后，所產生的M的形態取決于奧氏體中的含碳量，低碳馬氏體呈板條狀；高碳馬氏體呈針葉狀。可見，低碳馬氏體強而韌，而高碳馬氏體硬而脆。4過冷