金属工艺学－课件.ppt

钢的热处理
一、热处理意义
二、热处理原理
三、热处理工艺
将材料加热到相变温度以上发生相变,再施以冷却发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变,材料的内部组织发生了变化,因而性能产生变化。
材料加热到高温不发生相变则热
处理达不到改善材料性能的作用
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一、热处理意义
热处理三大要素
热处理基本原理
二、热处理原理
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热处理三大要素
加热:热处理第一个阶段。不同材料,加热工艺和加热温度不同。加热分为两种,一种是在临界点A1以下的加热,此时不发生组织变化。另一种是在A1以上的加热,目的是为获得均匀奥氏体组织,这一过程称为奥氏体化。
保温:目的是要保证工件热透,防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般工件越大,导热性越差,保温时间就越长。
冷却: 热处理的最终阶段,也是热处理最重要的一个阶段。钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。
钢在加热时的转变(第一节)
钢在冷却时的转变(第二节)
热处理基本原理
第一节钢在加热时的转变
钢的临界转变温度
根据铁碳相图,共析钢加热到超过
A1时,全部转变为奥氏体;而亚共析钢
和过共析钢加热到A3和Acm以上才能获
得单相奥氏体。在实际热处理加热条件
下,相变是在不平衡条件下进行的,其
相变点与相图中的相变温度有一些差异。
由于过热和过冷现象的影响,加热时相
变温度偏向高温,冷却时偏向低温,这
种现象称为滞后。加热或冷却速度越快,
则滞后现象越严重。图6-1表示加热和冷
却速度对碳钢临界温度的影响。通常把
加热时的实际临界温度标以字母“c”,如
Ac1、Ac3、Accm;而把冷却时的实际
临界温度标字母“r”,如Ar1、Ar3、Arcm。
这些临界点,是正确选
择钢在热处理时加热和
冷却温度的主要依据
共析碳钢(%C)加热前为珠光体组织,一般为铁素体相与渗碳体相相间排列的层片状组织,加热过程中奥氏体转变过程可分为四步进行,如图6-2示。
奥氏体的形成过程
第一节钢在加热时的转变
具体解释
由Fe-Fe3C状态图知:%C,%C,%C。在珠光体转变为奥氏体过程中,原铁素体由体心立方晶格改组为奥氏体的面心立方晶格,原渗碳体由复杂斜方晶格转变为面心立方晶格。所以,钢的加热转变既有碳原子的扩散,也有晶体结构的变化。基于能量与成分条件,奥氏体晶核在珠光体的铁素体与渗碳体两相交界处产生(见图6-2(a)),这两相交界面越多,奥氏体晶核越多。
第一节钢在加热时的转变
奥氏体的形成过程
第一阶段:奥氏体晶核的形成
形成晶核
其晶核形成后,它的一侧与渗碳体相接,另一侧与铁素体相接。随着铁素体的转变(铁素体区域的缩小),以及渗碳体的溶解(渗碳体区域缩小),奥氏体不断向其两侧的原铁素体区域及渗碳体区域扩展长大,直至铁素体完全消失,奥氏体彼此相遇,形成一个个的奥氏体晶粒。
第一节钢在加热时的转变
奥氏体的形成过程
第二阶段:奥氏体的长大
晶核长大了
由于铁素体转变为奥氏体速度远高于渗碳体的溶解速度,
在铁素体完全转变之后尚有不少未溶解的“残余渗碳体”存在
(见图6-2(C)),还需一定时间保温,让渗碳体全部溶解。
第一节钢在加热时的转变
奥氏体的形成过程
第三阶段:残余渗碳体的溶解
残余渗碳体溶解