1、熱處理的定義熱處理的定義: :時間溫度溫度臨界溫度臨界溫度 熱熱加加保溫保溫冷冷 卻卻3-1 鋼的熱處理概述熱處理的主要目的熱處理的主要目的: :改變鋼的性能。改變鋼的性能。熱處理的應用范圍熱處理的應用范圍: :整個制造業。整個制造業。熱處理的分類熱處理的分類熱處理熱處理整整 體體熱處理熱處理表表 面面熱處理熱處理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化 學學 熱處理熱處理感應淬火感應淬火火焰淬火火焰淬火滲碳滲碳; 滲氮滲氮;碳氮共滲碳氮共滲;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

2、臨界點：平衡臨界點：平衡臨界點：加熱臨界點：加熱臨界點：冷卻臨界點：冷卻臨界點：A1、 A3、 AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm3-1 鋼的熱處理概述 鋼在加熱時奧氏體的形成過程又稱為鋼在加熱時奧氏體的形成過程又稱為奧氏體化奧氏體化。以。以共析鋼的奧氏體形成過程為例。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一、一、 鋼在加熱時的轉變鋼在加熱時的轉變 奧氏體形核與晶核長大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，使鐵素體不奧氏體晶核形成以后，依

3、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。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。 殘留滲碳體的溶解殘留滲碳體的溶解 鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲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。體中去，直至全部消失。 奧氏體均勻化奧氏體均勻化 滲碳體全部溶解完畢時，奧氏體的成分是不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均勻的，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴

4、散才能獲得均勻化的奧氏體。奧氏體。 亞共析鋼的加熱過程：亞共析鋼的加熱過程： 過共析鋼的加熱過程：過共析鋼的加熱過程： AAFPFACAC31ACFeACFePcmACAC 3312 鋼在加熱和冷卻時的轉變 奧氏體晶粒度的概念奧氏體晶粒度的概念 晶粒度：晶粒度：表示晶粒大小的尺度。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

5、大小稱為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實際晶粒度度。 用以表明奧氏體晶粒長大傾向的晶粒度稱為用以表明奧氏體晶粒長大傾向的晶粒度稱為本質晶粒度本質晶粒度。 通常采用標準試驗方法，即將鋼加熱到通常采用標準試驗方法，即將鋼加熱到9309301010，保溫，保溫3 38h8h后后測定奧氏體晶粒大小，如晶粒大小級別在測定奧氏體晶粒大小，如晶粒大小級別在1 14 4級，稱為本質粗晶粒鋼；級，稱為本質粗晶粒鋼；如晶粒大小在如晶粒大小在5 58 8級，則稱為本質細晶粒鋼。級，則稱為本質細晶粒鋼。 2 鋼在加熱和冷卻時的轉變晶粒度的測定方法：晶粒度的測定方法：93010保溫保溫38小時

6、小時(100)本質粗本質粗本質細本質細2 鋼在加熱和冷卻時的轉變v晶粒度的控制晶粒度的控制Al脫氧脫氧(本質細本質細)Si/Mn脫氧脫氧(本質粗本質粗)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影響奧氏體晶粒長大的因素1.1.加熱溫度加熱溫度 加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體加熱溫度愈高，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晶粒也越粗大，熱處理時必須規定合適的加熱溫度范圍。溫度范圍。2.2.保溫時間保溫時間 隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大，但隨保隨保溫時間的延長，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，且不溫時間的延長，晶粒長大速度

7、越來越慢，且不會無限制地長大下去。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影響奧氏體晶粒長大的因素3.3.加熱速度加熱速度 加熱速度越快，奧氏體化的實際溫度愈高，奧氏體加熱速度越快，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。中常用快速加熱和短時保溫的方法來細化晶粒。4.4.冶煉和脫氧條件冶煉和脫氧條件 冶煉時用鋁脫氧，或加入冶煉時用鋁脫氧，或加入Nb、Zr、V、Ti等強碳化等強碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒

8、, ,阻止奧氏體晶粒阻止奧氏體晶粒長大，在一定溫度下晶粒不易長大。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影響奧氏體晶粒長大的因素5.5.含碳量的影響含碳量的影響( (有臨界值有臨界值) ) 隨著奧氏體含碳量的增加，隨著奧氏體含碳量的增加，FeFe、C C原子的擴散原子的擴散速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。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，使晶粒長大殘余滲碳體，產生機械阻礙作用，使晶粒長大傾向減小。傾向減小。2 鋼在加熱和冷卻時的轉變 熱熱

9、加加保溫保溫時間時間溫度溫度臨界溫度臨界溫度A1連續冷卻連續冷卻等溫冷卻等溫冷卻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、二、 鋼在冷卻時的轉變鋼在冷卻時的轉變2 鋼在加熱和冷卻時的轉變2 鋼在加熱和冷卻時的轉變共析鋼的共析鋼的等溫轉變圖等溫轉變圖穩定的奧氏體區穩定的奧氏體區過冷奧氏體區過冷奧氏體區A向產向產物轉變開始線物轉變開始線A向產物向產物轉變終止線轉變終止線 A +產產 物物 區區產物區產物區A1550;高溫轉變區高溫轉變區;擴散型轉變擴散型轉變; P 轉變區

10、轉變區.550Ms(230);中溫轉中溫轉變區變區; 半擴散型轉變半擴散型轉變; 貝氏體貝氏體( B ) 轉變區轉變區.Ms Mf(-50); 低溫轉變區低溫轉變區; 非擴散型轉變非擴散型轉變; 馬氏體馬氏體 ( M ) 轉變區轉變區.時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMf2 鋼在加熱和冷卻時的轉變1）在）在A1650形成的珠光體形成的珠光體 ，因為過，因為過冷度小，片間距較大冷度小，片間距較大(0.4m)，在，在500以上的光學顯微鏡下，能分辨其片以上的光學顯微鏡下，能分辨其片層狀形態；即為粗珠光體，習慣上稱為層狀形

11、態；即為粗珠光體，習慣上稱為珠珠光體（光體（P）。2 鋼在加熱和冷卻時的轉變2）在）在650600形成片間距較小的珠光體形成片間距較小的珠光體(0.20.4m)，在光學顯微鏡，在光學顯微鏡8001500能分辨能分辨出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交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替重疊的復相組織稱為細珠光體或索氏體細珠光體或索氏體，用，用字母字母S表示（以英國冶金學家表示（以英國冶金學家HCSorby的名字的名字命名）。命名）。2 鋼在加熱和冷卻時的轉變3）在）在600550形成片層間距極小的珠光體形成片層間距極小的珠光體( 0.2m) ，在光學顯微鏡下高倍放

12、大已無法，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，稱為復相組織，稱為極細珠光體或托氏體極細珠光體或托氏體，用字母，用字母T表示（以法國金相學家表示（以法國金相學家LTroost的名字命名）。的名字命名）。2 鋼在加熱和冷卻時的轉變a)光學顯微組織（光學顯微組織（500） b)電子顯微組織（電子顯微組織（8000）圖圖6-7 珠光體組織珠光體組織2 鋼在加熱和冷卻時的轉變上貝氏體：上貝氏體：550350，過飽和片狀，過飽和片狀F滲碳體滲碳體 下貝氏體：下貝氏體：350Ms，過飽和針狀，過飽和針狀F彌散彌散-Fe2.4C2 鋼在加熱和冷卻時的轉變上貝氏體：上貝氏體：過飽和片狀過飽和片狀F滲碳體，性脆無實用價值滲碳體，性脆無實用價值 下貝氏體：下貝氏體：過飽和針狀過飽和針狀F彌散彌散-Fe2.4C，綜合性能，綜合性能好好2 鋼在加熱和冷卻時的