1、鋼熱處理知識講座 第六章 鋼的熱處理 ( Heat Treatment of Steel )概述鋼在加熱時的組織轉變鋼在冷卻時的組織轉變鋼的普通熱處理工藝鋼的表面熱處理工藝機械制造過程中的熱處理 第一節 概述1.熱處理的定義:時間溫度臨界溫度 熱加保溫冷 卻2.熱處理的主要目的:改變鋼的性能。3.熱處理的應用范圍:整個制造業。4.熱處理的分類熱處理普 通熱處理表 面熱處理退火;正火;淬火;回火;表面淬火 化 學 熱處理感應加熱淬火火焰加熱淬火滲碳; 滲氮;碳氮共滲; 第二節 鋼在加熱時的組織轉變轉變溫度奧氏體的形成奧氏體晶粒度及對力學性能的影響一.轉變溫度( transformation te

2、mperature )奧氏體的形成FFe3C未溶Fe3CA殘余Fe3CAAAA 形核A 長大殘余Fe3C溶解A 均勻化三. 奧氏體晶粒度及對 力學性能的影響一)奧氏體晶粒度: 1.起始晶粒度:珠光體剛剛轉變成奧氏 體的晶粒大小。 2.實際晶粒度:熱處理后所獲得的奧氏 體晶粒的大小。 3.本質晶粒度:度量鋼本身晶粒在930 以下,隨溫度升高,晶粒長 大的程度。 鋼的本質晶粒度示意圖二)奧氏體晶粒大小對鋼的 力學性能的影響1.奧氏體晶粒均勻細小,熱處理后鋼的力 學性能提高。2.粗大的奧氏體晶粒在淬火時容易引起 工件產生較大的變形甚至開裂。 第三節 鋼在冷卻時的組織轉變鋼在熱處理時的冷卻方式過冷奧氏

3、體的等溫冷卻轉變過冷奧氏體的連續冷卻轉變一.鋼在熱處理時的冷卻方式 熱加保溫時間溫度臨界溫度連續冷卻等溫冷卻二.過冷奧氏體的等溫冷卻轉變一) 建立共析鋼過冷奧氏體等溫冷卻轉 變曲線 - TTT曲線 ( C 曲線 )T - timeT - temperatureT - transformation 共析碳鋼 TTT 曲線建立過程示意圖時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1二) 共析碳鋼 TTT 曲線的分析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

4、 轉變區。550230;中溫轉變區; 半擴散型轉變; 貝氏體( B ) 轉變區;230 - 50; 低溫轉變區; 非擴散型轉變;馬氏體 ( M ) 轉變區。時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMf三) 轉變產物的組織與性能1.珠光體型 ( P ) 轉變 ( A1550 ) :A1650 : P ; 525HRC; 片間距為0.60.7m ( 500 )。650600 : 細片狀P-索氏體(S); 片間距為0.20.4m (1000); 2536HRC。600550:極細片狀P-屈氏體(T); 片間距為0.2m ( 電鏡

5、); 3540HRC。 珠 光 體 形 貌 像光鏡下形貌電鏡下形貌光鏡形貌電鏡形貌 索 氏 體 形 貌 像 屈 氏 體 形 貌 像電鏡形貌光鏡形貌三) 轉變產物的組織與性能2.貝氏體型 ( B ) 轉變 ( 550230 ) :550350: B上; 4045HRC;B上 =過飽和碳 -Fe條狀 + Fe3C細條狀過飽和碳-Fe條狀 Fe3C細條狀羽毛狀 上貝氏體組織金相圖三) 轉變產物的組織與性能2.貝氏體型 ( B ) 轉變 ( 550230 ) :350230: B下; 5060HRC;B下 =過飽和碳 -Fe針葉狀 + Fe3C細片狀過飽和碳 -Fe針葉狀Fe3C細片狀針葉狀 下貝氏體

6、組織金相圖三) 轉變產物的組織與性能3.馬氏體型 ( M ) 轉變 ( 230 -50 ) :1)定義:馬氏體是一種碳在 Fe中的 過飽和固溶體。2)轉變特點:在一個溫度范圍內連續冷卻完成;轉變速度極快,即瞬間形核與長大;無擴散轉變( Fe、C原子均不擴散 ), M與原A的成分相同,造成晶格畸變。轉變不完全性, QM = f ( T )奧氏體含碳量對馬氏體轉變溫度的影響6007005003004002001000-100-2000.20.40.60.81.01.21.41.61.82.00溫度 Wc 100MsMf90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1

7、1.21.31.41.51.61.7Wc 100殘余奧氏體量 ( % )奧氏體含碳量對殘余奧氏體數量的影響3)馬氏體的晶體結構: 由于碳的過飽和作 用,使 Fe晶格由體心立方變成體心正 方晶格。4)馬氏體的組織形態:板條狀 - 低碳馬氏體(0.2%C ); 3050HRC ; = 917%。 低碳板條狀馬氏體組織金相圖4)馬氏體的組織形態:針、片狀 - 高碳馬氏體(1%C); 66HRC左右 ; 1%。 高碳針片狀馬氏體組織金相圖馬氏體的碳濃度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70.80.91.0硬度 ( HRC ) 2000抗拉強度b ( Mpa ) 1800 1400 1000 600 2005)馬