机械制造基础1.3钢的热处理.ppt

机械制造基础
钢的热处理
热处理的概念
钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却,以改变其内部
组织,从而获得所需要性能的一种工艺方法。
热处理的目的是:
显著提高钢的力学性能,发挥钢材的潜力
提高工件的使用性能和寿命
还可以消除毛坯(如铸件、锻件等)中缺陷,改善其工艺性能,为后续工序作组织准备。
热处理的分类
钢的热处理种类很多,根据加热和冷却方法不同,大致分类如下:
热处理
普通热处理:退火、正火、淬火、回火
表面淬火:
化学热处理:渗碳、渗氮、碳氮共渗
感应加热表面淬火
火焰加热表面淬火
激光加热表面淬火

在Fe-Fe3C相图中,共析钢加热超过PSK线(A1)时,其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到GS线(A3)和ES线(Acm)以上才能全部转变为奥氏体。
相图中的平衡临界点A1、A3、Acm
是碳钢在极缓慢地加热或冷却情
况下测定的。如右图所示。
加热(冷却) 时Fe-Fe3C
相图中各临界点的位置
在实际生产中,加热和冷却并不是极其缓慢的。因此,钢的相变过程不可能在平衡临界点进行。加热转变在平衡临界点以上进行,冷却转变在平衡临界点以下进行。加热和冷却速度越大,其偏离平衡临界点也越大。
为了区别于平衡临界点,通常将
实际加热时各临界点标为Ac1、
Ac3 、Accm;实际冷却时各临界
点标为Ar1、Ar3、Arcm。如右图
所示。
加热(冷却) 时Fe-Fe3C
相图中各临界点的位置
1、奥氏体的形成
由Fe-Fe3C相图可知,任何成分的碳钢加热到相变点Ac1以上都会发生珠光体向奥氏体转变,热处理时进行Ac1 以上加热的目的,就是为了得到奥氏体,通常把这种转变过程称为奥氏体化。
共析钢加热到Ac1以上由珠光体全部转变为奥氏体,这一转变可表示为:
P ( F + Fe3C ) → A
%ωc %ωc %ωc
体心立方晶格复杂晶格面心立方晶格
由上式看出,珠光体向奥氏体转变是由碳质量分数、晶格均不同的两相混合物转变成为另一种晶格的单相固溶体过程,因此,转变过程中必须进行碳原子和铁原子的扩散,才能进行碳的重新分布和铁的晶格改组,即发生相变。
奥氏体的形成是通过形核与长大过程来实现的,其转变过程分为三个阶段,如图所示。
第一阶段是奥氏体的形核与长大
第二阶段是剩余渗碳体的溶解
第三阶段是奥氏体成分均匀化。
亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析碳钢基本相同,不同处在于亚共析碳钢、过共析碳钢在Ac1稍上温度时,还分别有铁素体、二次渗碳体未变化。所以,它们的完全奥氏体化温度应分别为Ac3 、Accm以上。
2、奥氏体晶粒的长大及影响因素
钢在加热时,奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。加热时奥氏体晶粒细小,冷却后组织也细小;反之,组织则粗大。钢材晶粒细化,即能有效的提高强度,又能明显提高塑性和韧性。因此,在选用材料和热处理工艺上,如何获得细的奥氏体晶粒,对工件使用性能和质量都具有重要意义。
(1)奥氏体晶粒度
晶粒度是表示晶粒大小的一种量度。有本质粗晶粒度和本质细晶粒度之分。
钢的晶粒度等级
5~8级的钢为本质细晶粒度的钢。
1~4级的钢为本质粗晶粒度钢。