第七章钢的热处理原理与工艺PPT格式课件下载.ppt

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机理与特征怎样？

热处理原理主要解决热处理原理主要解决热处理工艺主要解决热处理工艺主要解决4、热处理工艺过程及其参数、热处理工艺过程及其参数T，t，u。

主要通过加热，保温，冷却等：

4.1、工艺过程：

、工艺过程：

4.2、工艺参数、工艺参数OCTtu第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺5、金属固态相变的特点、金属固态相变的特点第一节第一节概述概述5.1.金属在固态下发生的转变：

金属在固态下发生的转变：

.晶体结构的变化；

晶体结构的变化；

.化学成分的变化化学成分的变化.固溶体有序化程度的变化固溶体有序化程度的变化5.2.固态相变基础固态相变基础相同结构和成分，性能均一并以界面相互相同结构和成分，性能均一并以界面相互分开的组成部分（固溶体、化合物两种）。

分开的组成部分（固溶体、化合物两种）。

.相：

相：

相的状态发生变化的过程均称为相变。

例如：

液相例如：

液相固相；

液相气相。

气相。

.相变：

相变：

固态相变：

当温度或压力改变时，当温度或压力改变时，一种相一种相另一种相另一种相：

旧相（母相）旧相（母相）新相新相第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第一节第一节概述概述.固态相变的基本过程（规律）：

固态相变的基本过程（规律）：

形核过程：

晶核长大过程：

.固态相变的驱动力：

固态相变的驱动力：

新相与母相的自由能差。

6、固体相变的特点（与液态相变相比）、固体相变的特点（与液态相变相比）、相变驱动力形式相同：

、相变驱动力形式相同：

6.1、相同点、相同点：

、相变过程相同：

6.2、不同点：

、不同点：

.相变阻力大；

有应变能、扩散速度也慢；

相变阻力大；

.新旧两相界面上的原子排列容易保持一定的匹配；

新旧两相界面上的原子排列容易保持一定的匹配；

.新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位相关系：

新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位相关系：

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第一节第一节概述概述6、固体相变的特点（与液态相变相比）、固体相变的特点（与液态相变相比）6.2、不同点：

.新相习惯于在母相的一定晶面上形成；

新相习惯于在母相的一定晶面上形成；

.母相晶体缺陷对相变具有促进作用；

母相晶体缺陷对相变具有促进作用；

.易于出现过渡相。

易于出现过渡相。

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第一节第一节概述概述7、固体相变的分类：

、固体相变的分类：

7.1.按热力学分类：

按热力学分类：

.一级相变：

一级相变：

.二级相变：

二级相变：

7.2.按平衡状态分类按平衡状态分类.平衡相变：

平衡相变：

.非平衡相变：

非平衡相变：

7.3.按原子迁移分类按原子迁移分类.扩散型相变：

扩散型相变：

.非扩散型相变：

非扩散型相变：

7.4.按相变方式分类按相变方式分类.有核相变：

有核相变：

.无核相变：

无核相变：

相变分类总结：

金属固态相变的三种基本变化相变分类总结：

金属固态相变的三种基本变化

（1）结构；

（）结构；

（2）成分；

（）成分；

（3）有序程度；

）有序程度；

只有结构的变化：

多形性转变，马氏体相变；

只有成分的变化：

调幅分解；

既有结构又有成分上的变化：

共析转变，脱溶沉淀；

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第二节第二节钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变1、钢在加热前的组织状态、钢在加热前的组织状态2、加、加热温度范温度范围为例）.共析共析钢A1温度以上（温度以上（PSK线）.亚共析共析钢A3温度以上（温度以上（GS线）.过共析共析钢Acm温度以上（温度以上（SE线）平衡平衡时，临界温度界温度A1、A3、Acm，加加热时，临界温度界温度Ac1、Ac3、Accm，冷却冷却时，临界温度界温度Ar1、Ar3、Arcm，第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第二节第二节钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变使金属的显微组织使金属的显微组织AA的过程；

的过程；

3、钢的、钢的A化过程化过程3.13.1、AA组织组织C-Fe而成的而成的固溶体，固溶体，最大含碳量最大含碳量2.11%3.23.2、AA（AusteniteAustenite）结构）结构A为为面心立方面心立方结构，结构，C原子（半径原子（半径=7.710-2nm）位于）位于A晶胞八面晶胞八面体（间隙半径体（间隙半径=5.210-2nm）的）的中心，即面心立方晶胞的中心或中心，即面心立方晶胞的中心或棱边的中点。

其晶粒一般呈棱边的中点。

其晶粒一般呈等轴等轴状多边形状多边形，晶内常可出现相变孪，晶内常可出现相变孪晶。

晶。

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第二节第二节钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变3、钢的、钢的A化过程化过程3.33.3、AA（AusteniteAustenite）的性能）的性能.碳钢中碳钢中A是高温稳定相，在室温下不稳定，通过加是高温稳定相，在室温下不稳定，通过加合金元素可以得到室温稳定的合金元素可以得到室温稳定的A组织，如组织，如1Gr18Ni9Ti。

.A的比容最小，线膨胀系数最大，且为顺磁性（无磁性）的比容最小，线膨胀系数最大，且为顺磁性（无磁性）。

利用这一特性可以定量分析。

利用这一特性可以定量分析A含量，测定相变开始点，含量，测定相变开始点，制作要求热膨胀灵敏的仪表元件。

制作要求热膨胀灵敏的仪表元件。

.A中铁原子的自扩散激活能大，扩散系数小，因此中铁原子的自扩散激活能大，扩散系数小，因此A钢钢的热强性好，可作为高温用钢。

的热强性好，可作为高温用钢。

.A的导热系数较小，仅比渗碳体大。

为避免工件的变的导热系数较小，仅比渗碳体大。

为避免工件的变形，不宜采用过大的加热速度。

形，不宜采用过大的加热速度。

A塑性很好，塑性很好，S较低，易于塑性变形。

故工件的加工较低，易于塑性变形。

故工件的加工常常加热到常常加热到A单相区进行。

单相区进行。

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第二节第二节钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变3、钢的、钢的A化过程化过程3.43.4、AA（AusteniteAustenite）形成的热力学条件）形成的热力学条件自由能自由能温度温度OCGGPTTT0T1A1=727OC相变必须在一定的过热度相变必须在一定的过热度TT下，使得单位体自由能下，使得单位体自由能GGVV00，才能得到，才能得到G0G1.01.0时，时，MM呈片状（竹叶状）呈片状（竹叶状）2.1.2.1.板条板条MM：

当当CC0.250.25时，时，MM呈板条状。

呈板条状。

2.2.2.2.片状片状MM：

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第五节第五节马氏体转变马氏体转变目前，该问题尚未完全清楚，经研究认为主要影响因目前，该问题尚未完全清楚，经研究认为主要影响因素是：

素是：

2.M2.M的组织形态及其亚结构的组织形态及其亚结构2.1.2.1.板条板条MM：

2.3.2.3.影响影响MM形态及其亚结构的因素形态及其亚结构的因素：

母相母相A的化学成分和的化学成分和M的形成温度的形成温度!

含碳量含碳量M显微形态显微形态性能性能低碳低碳M0.25%板条状板条状强度高，塑性好强度高，塑性好中碳中碳M0.25%C%1%片状（竹叶状）片状（竹叶状）硬度高，塑性差硬度高，塑性差第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第五节第五节马氏体转变马氏体转变3.M3.M转变的特点：

转变的特点：

3.1.M3.1.M转变的无扩散性及不完整性：

转变的无扩散性及不完整性：

3.2.3.2.具有一定的位向关系和惯习面具有一定的位向关系和惯习面3.3.3.3.表面浮凸现象表面浮凸现象3.4.3.4.转变在一个温度范围内完成转变在一个温度范围内完成3.5.3.5.高速长大。

高速长大。

无原子扩散，有残余无原子扩散，有残余A存在。

存在。

M在母相的一定晶面上形成，并与母相保持一定的位相关系。

在母相的一定晶面上形成，并与母相保持一定的位相关系。

A转变为转变为M后，在其磨光表面上出现倾动，形成表面浮凸。

后，在其磨光表面上出现倾动，形成表面浮凸。

碳钢和低合金钢中碳钢和低合金钢中M转变一般总是在转变一般总是在MsMf温度范围内连续冷温度范围内连续冷却才能完成。

冷却中断，转变立即停止，却才能完成。

冷却中断，转变立即停止，M转变量随转变温度转变量随转变温度降低而增加。

降低而增加。

M以切变方式形成并瞬间长大，无孕育期：

以切变方式形成并瞬间长大，无孕育期：

第第七七章章钢钢的的热热处处理理原原理理与与工工艺艺第五节第五节马氏体转变马氏体转变4.M4.M的性能：

的性能：

4.1.M4.1.M的力学性能：

的力学性能：

MM的性能取决于的性能取决于CC及组织形态和亚结构：

及组织形态和亚结构：

CCMM的强度与硬度的强度与硬度.M.M的强度与硬度：

的强度与硬度：

MM强化的主要原因：

强化的主要原因：

AA、相变强化；

相变强化；

BB、固溶强化；

固溶强化；

CC、时效强化。

时效强化。

MM的硬度主要取决于它的的硬度主要取决于它的CC，C%C%（MM）=C%=C%（AA）；

）；

MM的塑性与韧性主要取决于它的亚结构。

的塑性与韧性主要取决于它的亚结构。

.M的塑性和韧性：

的塑性和韧性：

CCMM的塑性与韧性的塑性与韧性M的塑性和韧性与的塑性和韧性与M的亚结构有密切关系，片状的亚结构有密切关系，片状M的亚结的亚结构主要是孪晶，滑移困难，且易形成显微裂纹，故其硬构主要是孪晶，滑移困难，且易形成显微裂纹，故其硬度虽高但塑性和韧性严重下降；

板条状度虽高但塑性和韧性严重下降；

板条状M的亚结构是高