金属材料和热处理总结.docx

1、金属材料和热处理总结转变 方式度变 温眈 变紙 转川光转 珠体变O 5 5 引2 7氏转贝体变505氏转马体变Ms珠光体.贝氏体以及马氏体之比较转变机理基体成分基体结构相组成珠光体碳、铁原子扩散平衡含量，小于0.00218%体心立方铁素体+渗碳体贝氏体碳扩散，铁原子 切变大于平衡含量体心立方铁素体+少虽碳化物马氏体铁原子切变，无 碳原子扩散过饱和碳量体心正方铁素体（+少虽 残余奥氏体）珠光体是铁素体和渗碳体的两相混合物，根据在铁素体基体上分布的渗碳体形状，分为片状 珠光体、粒状珠光体。随转变温度降低，过冷度增大，片层间距愈小，珠光体愈细。片状珠光体平均片 层间距温度性能特点珠光体3umAi(7

2、23)6502、珠光体、索氏体、屈氏体三种组织只有粗细之分， 并无本质区别。2、 随转变温度降低，片层间距减小，强度、硬度升高，塑性也变好。3、 原因是铁素体和渗碳体片变薄时，相界而增多，在 外力作用下，抗塑性变形能力增髙。而且由于渗碳 体片很薄，容易变形，不易脆裂，使钢的塑性变形能力增大。索氏体0.10.3um650600屈氏体0.6% 的碳钢，在Bs 350之间等 温，形成上贝 氏体：在350 Ms之间等 温形成下贝 氏体。含碳量 3O7279e八元H 一 4屛 纟矢 一热处理 方式目的回火淬火钢件加热到低于A1的某一温 度，保温一段时间，然后冷却到室 温的热处理工艺，称为回火。1、 淬火

3、后工件有复杂的内应力，回火可消除或 降低内应力2、 淬火组织马氏体强度、硬度高，塑性韧性差， 通过回火，向铁素体和碳化物稳定态转变， 使强度和韧性得到较好的配合。退火将钢加热到临界点Ac】以上或以下 的一泄温度，保温一泄时间，然后 缓慢冷却，以获得接近平衡状态组 织的热处理工艺。1） 消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。异分合 金系的非平衡凝固，即存在成分偏析；2） 组织均匀化：消除铸、锻件存在的魏氏组织或 带状组织：3） 降低硬度，改善组织，以便于切削加工：4） 消除内应力和加工硬化；5） 改善髙碳钢中碳化物形态和分布（球化退火），为 淬火作好组织准备。正火正火是将钢加热到Ac3.Accm以上

4、约 30-5CTC,或更高温度，保温足够时 间，然后在静止空气中冷却的热处 理工艺。（根据钢的CCT曲线和工件 的截面大小（冷却速度），正火后可 获得不同组织，如粗细不同的珠光 体、贝氏体、马氏体或它们的混合 组织。）1、 对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火 来细化晶粒，均匀组织如消除魏氏组织或带状组 织。这相当于退火的效果；2、 低碳钢退火后硬度太低（切削粘刀），改用正 火，可提髙硬度，改善切削加工性。3、 作为某些钢（如中碳非调质钢）的最终热处理， 以代替调质处理（淬火+回火）。4、 用于过共析钢，可消除网状碳化物，便于球化 退火。淬火将钢加热到临界点Ac】或Acs以上的 一定温度，

5、保温一立时间，然后在 水或汕等冷却介质中快速冷却。1、把奥氏体化工件淬成马氏体，以便在适当温度 回火后，获得所需要的力学性能。23O-3SO e乏4 09Ao回火时的各种变化名称组织变化随温度变化回火转变的组织马氏体中碳原子的偏 聚（碳原子做短距离 迁移，在微观缺陷处 偏聚）100度以下1、弹性偏聚：含碳疑 小于0.2%,碳原子偏 聚到高密度位错线 上，形成柯氏气团。2、化学偏聚：含碳量 大于0.2%,碳原子偏 聚在垂直于c轴的而 上，使正方度c/a增 力口，强度、硬度提髙。马氏体的分解200度以上iooac以上回火时，马 氏体要发生分解。随 着回火温度升高，过 饱和u固溶体中碳浓 度逐渐降低

6、，即正方 度c/a减小。高碳马氏体在 100-150r回火为马 氏体分解的第一阶 段，有碳化物析出回火马氏体：高碳钢在 150-250C低温回火，形 态：片状u相内分布着薄 片状碳化物，两者保持 共格关系。150 r以上为马氏体 分解的第二阶段，发 生连续式分解。C1.2%的过共析钢 在铸造、热轧、锻造后的空冷，焊 缝或热影响区空冷，或者当加热温 度过高并以较快速度冷却时，先共 析铁素体或先共析渗碳体从奥氏 体晶界沿奥氏体一左晶面往晶内 生长并呈针片状。图片这种从晶界形核生长的魏氏组织 一般对韧性很有害！ 合金元素的原始带状偏析引起枝 干和枝间的Ars温度不同所致； 在Ao温度较高的地方先形成

7、铁素 体，并促使碳原子向Au温度较低 因而仍保留为奥氏体的相邻区域 扩散，在这些富集碳的地方，最后 形成珠光体。退火工艺(an neali ng)将钢加热到临界点As以上或以下的一定温度，保温一泄时间， 然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。定义内涵应用范围高温退 火（加热 至Ac】或 AC3 以 上） 完全退 火、不完 全退火、 等温退 火的目 的都是 一样的， 区別在 于退火 温度的 控制和 应用范 围上。完全退火（Ac3以上20-30C ）将亚共析钢加 热到Ac3以上 20-30C,保温 足够时间奥氏 体化后，随炉缓 冷，从而获得接 近平衡组织。指的是退火时 钢的内部组织 全

8、部进行了重 结晶。细化晶粒，均 匀组织，消除 内应力，降低 硬度，便于切 削加工。锻轧终止 温度过高 的热锻轧 件，晶粒粗 大，易得到 魏氏组织， 并存在内 应力，可以 应用完全 退火.但它只适用亚 共析钢，不适用 于过共析钢（渗 碳体网的形成）不完全退火AciAc3 或AciAc3亚共析钢在 AciAc3之间或 过共析钢在 Aci-ACcm之间两 相区加热，保温 足够时间，进行 缓慢冷却的热 处理工艺。“不完全：指两相区加热， 只有部分组织发生了重新结 晶。应用较广，如果亚共析 钢的锻轧终轧温度适当，并 未引起晶粒粗化，铁素体和 珠光体分布正常；可采用不 完全退火，来细化晶粒，降 低硬度和消

9、除内应力。优点：加热温度 低，操作条件 好，节省燃料和 时间。等温退火 临界温度（Ac】或 Acs）以上将钢件加热到临界温度（Ac, 或Ac3）以上奥氏体化，然后 将钢件移入另一温度稍低于 Ar】的炉中等温停留；当转变 完成后，岀炉空冷至室温。等温温度确 定：根拯所要 求的组织和性 能，从该钢的C 曲线来确定适用于过冷奥 氏体稳左性高 的合金钢：球化退火Aci以上2030C球化退火是使 钢获得粒状珠 光体的热处理 工艺。优点：1、降低硬度，改善切 削加工性能2、淬火的工艺性 能好，3、能获得最佳的淬火 组织。主要用于过共 析钢，如碳素工 具钢、低合金工 具钢等扩散退火（均 匀化退火） 1100

10、-1200C它是将钢锭、铸 件或锻坯加热 到略低于固相 线的温度下长 时间保温，然后 缓慢冷却以消 除化学成分不 均匀现象的热 处理工艺。异分结晶，必然导致偏析。 通过高温长时间加热，消除 或减小钢锭、铸件在凝固过 程中产生的枝晶偏析及区域 偏析，使成分与组织均匀化。常用的扩散退 火温度是 1100-1200C, 保温时间为 10-15小时。应用于合金钢 钢锭或铸件。低温退 火（加热 至A以下）低温退火把钢件加热到 低于Ac】温度退 火，它包括软化退火和再结晶 退火。软化退火：又 称去应力退 火：加热温度为 650-720C,保 温后岀炉空 冷：虽不能细 化晶粒、均 匀组织，但 能够消除 内应

11、力和 降低硬度合金钢再结晶退火： 将冷加工硬化 的钢材，加热 至 T rt-Aci Z 间进行，通常 为 650-700 C o通过再结 晶使变形 晶粒恢复 成等轴状 晶粒，从而 消除加工 硬化。经过冷加工硬 化的钢材去氢退火 轧后空冷至 低于Ad温 度，约 640-660C奥氏体变成珠 光体，由于氢在 铁素体中扩散 速度大于奥氏 体中，使氢较快 逸岀，防止白点 产生。氢脆的左义：冷却时，氢的 溶解度减小，来不及扩散溢 出，氢原子在钢的显微空隙 和晶界处结合成氢分子，造 成很大的压力，加上钢中其 他内应力，超过该处的断裂 强度，就产生细小裂纹。白点：该裂纹表 现在纵向断口 上呈椭圆形银 白色斑

12、点，所以 称为白点。关于淬火温度等的说明淬火的定义将钢加热到临界点Ac】或As以上的一左温度，保温一泄时 间，然后在水或油等冷却介质中快速冷却。淬火的目的把奥氏体化工件淬成马氏体，以便在适当温度回火后，获得 所需要的力学性能。淬火温度的 确定亚共析钢1淬火加热温度为Ac3+30-50C,可得到细而均匀的奥氏体 晶粒，淬火后获得细小的马氏体：2、 如果温度在Aci-Ac3之间两相区加热，马氏体中有铁素 体，造成硬度不足，降低力学性能：3、 如果在Acs以上过髙温度加热，奥氏体晶粒粗化，马氏体 粗大，脆性增大，工件在淬火过程中容易变形。过共析钢1、 淬火加热温度Aci+30_50C。如原始组织为粒

13、状珠光体， 加热淬火后获得马氏体、颗粒状渗碳体及少量残余奥氏体， 因而硬度高，耐磨性好，还有点韧性。2、 如果加热到ACcm以上，先共析渗碳体全部溶入奥氏体， 使奥氏体含碳量增加，马氏体转变点Ms和W降低，淬火后 保留大量奥氏体，而且获得粗片状马氏体，使钢的硬度和耐 磨性降低，脆性增加，并增加淬火开裂倾向。3、 因此，过共析钢不能在Acn以上加热淬火。备注：钢中含有强碳化物形 成元素锐、钛、規等，加热 温度可适当提髙原因：荘奥氏体晶粒粗化温度髙，淬火温度可以偏高些，力口 速合金碳化物的溶解，增加过冷奥氏体的稳泄性，提髙钢的 淬透性。淬火速度的矛盾快冷将产生巨大的组织应力和 淬火冷却时为了得到马

14、氏体，必须 热应力，使工件变形： 使冷却速度大于Vc钢的理想淬火过程根据CCT曲线，理想冷却曲线是：650C以上缓冷以减小热应力； 650-4009区间快冷，以避免过冷奥氏体分解：400C缓冷，通过马 氏体转变区域，以降低马氏体转变所产生的组织应力。种类常用淬火介质的冷却特性水1、 水的冷却特性很不理想，在需要快冷的650400C区间，不超过 200C/s：而在需要慢冷的马氏体转变温度区，苴冷却速度太快：2、 适合于尺寸不大、形状简单的碳钢工件。浓度10%NaCl水溶液浓度为10%NaCI水溶液高温区、低温区的冷却速度都很强：油油比较适合过冷奥氏体稳定的合金钢淬火：实际生产中根据钢种的特点，碳

15、钢的临界冷却速度大，用水淬火； 而合金钢的冷却速度小，可用油来淬火。名称最大冷却速度时平均冷却速度/匕就所在温度/*冷却速度/*CS650550C300 200C1、静止自来水，20*C3407751354502、静止自来水，4092855451104103、10 % Na Cl 水溶液,2095802000190010004、10号机油，20-C4302306065淬火方法各种淬火方法冷 去P曲线示意图1单淬火法双液;卒火:去3时间分级淬火法淬火方法定义应用单一淬火法它是将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质 中一直冷却到室温的淬火方法。形状简单的碳钢、合金钢工 件双液淬火法它是先将奥氏体状态的

16、工件在冷却能力强的 淬火介质中冷却至接近Ms点温度时，再立 即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直 至完成马氏体转变。（快冷介质）水+（慢冷介质） 油（快冷介质）水+（慢冷介质） 空气分级淬火法它是将奥氏体状态的工件首先淬入略高于钢 的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温，当工件内 外温度均匀后，再从浴炉中取出空冷至室温， 完成马氏体转变。小尺寸工件;（由于等温温度 较高，时间有限制）优点：减小热应力、组织应 力：等温淬火法它是将奥氏体化后的工件淬入Ms点以上某 温度盐浴中等温保持足够长时间，使之转变 为下贝氏体组织，然后在空气中冷却的淬火 方法；等温淬火所获得的组织为下 贝氏体组织。下贝氏体组织 的强度、硬度较高，韧性较 好；等温温度与时间由c曲 线来确定。4等温淬火:去淬透性的定义指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力。英大小用钢在一左 条件下淬火时获得淬透层深度来表示。淬透性（淬透层深度） 的影响因素主要决泄于临界冷却速度的大小 （内因）与钢种的化学成分有关工件的截而尺寸和