钢的热处理(09机制使用).ppt

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第五章第五章钢的热处理钢的热处理nn改善钢的性能，主要有两条途径：

改善钢的性能，主要有两条途径：

1.1.热处理，这是本章要研究的内容。

热处理，这是本章要研究的内容。

2.2.合金化，这是下几章研究的内容；合金化，这是下几章研究的内容；合金化，这是下几章研究的内容；合金化，这是下几章研究的内容；5.1概述nn11、热处理热处理热处理热处理：

是指将钢在固态下加热、保温和冷却，是指将钢在固态下加热、保温和冷却，是指将钢在固态下加热、保温和冷却，是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.l为简明表示热处理为简明表示热处理的基本工艺过程，的基本工艺过程，通常用温度通常用温度时间时间坐标绘出热处理工坐标绘出热处理工艺曲线。

艺曲线。

在机床制造中约在机床制造中约在机床制造中约在机床制造中约60-70%60-70%的零件的零件的零件的零件要经过热处理。

要经过热处理。

在汽车、拖拉机制造业中需热在汽车、拖拉机制造业中需热在汽车、拖拉机制造业中需热在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达处理的零件达处理的零件达处理的零件达70-80%70-80%。

l热处理是一种重要的加工工艺，热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用在制造业被广泛应用.l模具、滚动轴承模具、滚动轴承100%需经过需经过热处理。

热处理。

l总之，重要零件都需适当热处总之，重要零件都需适当热处理后才能使用。

理后才能使用。

nn热处理特点热处理特点热处理特点热处理特点:

热处理区别于热处理区别于热处理区别于热处理区别于其他加工工艺如铸造其他加工工艺如铸造其他加工工艺如铸造其他加工工艺如铸造、压力压力压力压力加工等的特点是只通过改加工等的特点是只通过改加工等的特点是只通过改加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，变工件的组织来改变性能，变工件的组织来改变性能，变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。

而不改变其形状。

铸造铸造轧制轧制l3、热处理适用范围、热处理适用范围:

只适用于固态下发生只适用于固态下发生相变的材料，不发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能固态相变的材料不能用热处理强化。

用热处理强化。

nn热处理分类热处理分类热处理分类热处理分类nn热处理原理：

热处理原理：

描述热处理时钢中组织转变的规律称描述热处理时钢中组织转变的规律称描述热处理时钢中组织转变的规律称描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理热处理原理热处理原理热处理原理。

nn热处理工艺：

热处理工艺：

根据热处理原理制定的温度、时间、根据热处理原理制定的温度、时间、根据热处理原理制定的温度、时间、根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称介质等参数称介质等参数称介质等参数称热处理工艺热处理工艺热处理工艺热处理工艺。

（a）940淬火+220回火（板条M回+A少）（b）（c）（d）940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A少）（e）940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A少）（f）780淬火+220回火（板条M回+块状F）20CrMnTi钢钢不同热处理工艺的显微组织不同热处理工艺的显微组织nn根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下：

热处理工艺分类如下：

其他热处理其他热处理普通热处理普通热处理表面热处理表面热处理热处理热处理退火退火正火正火淬火淬火回火回火气相沉积技气相沉积技术术激光热处理激光热处理热喷涂技术热喷涂技术表面淬火表面淬火感应加热、火焰加热、感应加热、火焰加热、电接触加热等电接触加热等化学热处理化学热处理渗碳、氮化、碳氮渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等共渗、渗其他元素等nn55、预备热处理与最终热处理、预备热处理与最终热处理、预备热处理与最终热处理、预备热处理与最终热处理nn预备热处理预备热处理预备热处理预备热处理为随后的加工（冷拔、冲压、切削）为随后的加工（冷拔、冲压、切削）为随后的加工（冷拔、冲压、切削）为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。

或进一步热处理作准备的热处理。

nn最终热处理最终热处理最终热处理最终热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理.预备热处理预备热处理最终热处理最终热处理W18Cr4V钢热处理工艺曲线钢热处理工艺曲线时间时间温度温度/钢加热时的实际转变温度分别钢加热时的实际转变温度分别钢加热时的实际转变温度分别钢加热时的实际转变温度分别用用用用AcAc11、AcAc33、AcAccmcm表示表示表示表示;冷却时的实际转变温度分别用冷却时的实际转变温度分别用冷却时的实际转变温度分别用冷却时的实际转变温度分别用ArAr11、ArAr33、ArArcmcm表示。

表示。

nn由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册中的数据是以中的数据是以中的数据是以中的数据是以30-5030-50/h/h的速度加热或冷却时测得的的速度加热或冷却时测得的的速度加热或冷却时测得的的速度加热或冷却时测得的.l临界温度与实际转变温度临界温度与实际转变温度l铁碳相图中铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用线分别用A1、A3、Acm表示表示.l实际加热或冷却时存在着实际加热或冷却时存在着过冷或过热现象，因此将过冷或过热现象，因此将5.2钢在加热时的转变nn加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种加热是热处理的第一道工序。

加热分两种：

一种是在是在是在是在AA11以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化奥氏体化奥氏体化奥氏体化。

钢坯加热钢坯加热l一、一、奥氏体的形成过程奥氏体的形成过程l奥氏体化也是形核和长大奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。

现以的过程，分为四步。

现以共析钢为例说明：

共析钢为例说明：

nn第一步第一步第一步第一步奥氏体晶核形成：

首先在奥氏体晶核形成：

首先在与与与与FeFe33CC相界形核。

相界形核。

nn第二步第二步第二步第二步奥氏体晶核长大：

奥氏体晶核长大：

晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向晶核通过碳原子的扩散向和和和和FeFe33CC方向长大。

方向长大。

nn第三步第三步第三步第三步残余残余残余残余FeFe33CC溶解溶解溶解溶解:

铁素体的成分铁素体的成分铁素体的成分铁素体的成分、结构更接近于结构更接近于结构更接近于结构更接近于奥氏体，因而先消失。

残余的奥氏体，因而先消失。

残余的FeFe33CC随保温时间延长继随保温时间延长继随保温时间延长继随保温时间延长继续溶解直至消失。

续溶解直至消失。

第四步第四步奥氏体成分均匀化：

奥氏体成分均匀化：

Fe3C溶解后，其所溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。

体成分趋于均匀。

5.2.2、奥氏体晶粒长大及其影响因素nn1、奥氏体晶粒长大奥氏体晶粒长大奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度,此此时晶粒细小均匀。

时晶粒细小均匀。

随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。

晶粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。

奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程相同。

相同。

温来判断。

晶粒度为晶粒度为晶粒度为晶粒度为1-41-4级的是本质粗晶粒钢级的是本质粗晶粒钢级的是本质粗晶粒钢级的是本质粗晶粒钢,5-8,5-8级的是本质细晶粒钢。

前者晶粒长大倾向大，后者级的是本质细晶粒钢。

前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。

晶粒长大倾向小。

l在给定温度下奥氏体的在给定温度下奥氏体的晶粒度称实际晶粒度。

晶粒度称实际晶粒度。

加热时奥氏体晶粒的长加热时奥氏体晶粒的长大倾向称本质晶粒度。

大倾向称本质晶粒度。

通常将钢加热到通常将钢加热到94010奥氏体化后，设法奥氏体化后，设法把奥氏体晶粒保留到室把奥氏体晶粒保留到室nn2、影响奥氏体晶粒长大的因素、影响奥氏体晶粒长大的因素加加热热温温度度和和保保温温时时间间:

加加热热温温度度高高、保保温温时时间长间长,晶粒粗大晶粒粗大.加加热热速速度度:

加加热热速速度度越越快快,过过热热度度越越大大,形形核率越高核率越高,晶粒越细晶粒越细.合金元素：

合金元素：

阻碍奥氏体晶粒长大的元素阻碍奥氏体晶粒长大的元素:

Ti、Mo、Cr、Al等等碳化物和氮化物形成元素。

碳化物和氮化物形成元素。

nn促进奥氏体晶粒长大的元素：

促进奥氏体晶粒长大的元素：

MnMn、PP、CC、NN。

原始组织原始组织原始组织原始组织:

平衡状态的组织有利于获得细晶粒。

奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。

因此加热得到细而均常温力学性能，尤其是塑性。

因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。

匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。

5.35.3钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变nn冷却是热处理更重要的工序。

冷却是热处理更重要的工序。

一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程处于临界点处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。

以下的奥氏体称过冷奥氏体。

过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。

随过冷度不同，过冷奥氏体将发生珠光体转随过冷度不同，过冷奥氏体将发生珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。

变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。

nn珠光体转变珠光体转变珠光体转变珠光体转变nn11、珠光体的组织形态及性能、珠光体的组织形态及性能、珠光体的组织形态及性能、

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