文档介绍：工程材料与材料成型基础(一)教案
教师姓名
王艳辉
授课形式
讲授
授课班级
授课学时
10
授课章节名称
钢的热处理
§5-1钢在加热时的转变
§5-2钢在冷却时的转变
§5-3钢的退火、正火
§5-4淬火和回火
§5-5钢的表面淬火
§5-6化学热处理
任务目的
掌握钢在加热和冷却时的组织转变规律
掌握退火、正火的目的、方法应用
掌握淬火、回火的目的、方法应用
掌握钢表面淬火的目的和方法
掌握钢化学热处理的目的和方法
知识点
热处理目的和常用方法
钢在加热和冷却时的临界点
钢加热、保温目的
过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
过冷奥氏体冷却速度对组织和性能的影响
马氏体的组织与性能
退火的目的、方法、应用
正火的目的、应用
淬火目的、方法、应用
回火目的、方法、应用
表面淬火的目的和方法
钢的渗碳
能力点
根据等温转变曲线分析冷却速度对钢组织和性能的影响
正确选择的预先热处理方法
正确选择淬火、回火方法
正确选用表面热处理方法
其它
尽量结合具体实例,让学生分析、思考,以加深学生对所学内容的理解。
钢的热处理
热处理——固态下,通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。
•特点:在固态下,只改变工件的组织,不改变形状和尺寸
•目的:改善材料的使用、工艺性能
•基本过程:加热→保温→冷却
•分类:1、普通热处理——退火、正火、淬火、回火
2、表面热处理——表面淬火、化学热处理
钢在加热时的组织转变
实际加热和冷却时的相变点:
平衡时—— A1 A3 Acm
加热时—— Ac1 Ac3 Accm
冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm
一、奥氏体的形成
加热工序的目的:得到奥氏体
F + Fe3C → A
结构体心复杂面心
含碳量
共析钢奥氏体形成过程:
1、形核(在 F / Fe3C相界面上形核)
2、晶核长大(F→ A晶格重构,Fe3C 溶解,C→ A中扩散)
3、残余Fe3C溶解
4、奥氏体均匀化
保温工序的目的: 得到成分均匀的奥氏体,消除内应力,促进扩散
对亚共析钢: P + F → A + F → A
对过共析钢: P + Fe3CⅡ→ A + Fe3CⅡ→ A
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
奥氏体晶粒度
•晶粒度——晶粒大小的尺度。
•本质粗晶粒钢——长大倾向较大(Al脱氧)
•本质粗晶粒钢——长大倾向较小(Mn,Si脱氧)
影响奥氏体晶粒长大的因素
加热温度↑,保温时间↑→ A晶粒长大快
加热速度↑→ A晶粒细
加入合金元素→ A晶粒细
原始组织细→ A晶粒细
钢在冷却时的组织转变
冷却方式:等温冷却和连续冷却。
45钢加热后,随冷却速度的增加,强度、硬度增加,但塑性、韧性降低。
冷却是热处理的关键,故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。
一、过冷奥氏体等温转变
1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线或TTT线)的建立
•过冷奥氏体:在A1以下,未发生转变的不稳定奥氏体。
•孕育期——表示过冷A 的稳定程度
•四个区域——奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区
•三种转变类型:
高温转变(A1~550℃):A → P
中温转变(550~230℃):A → B
低温转变(230℃以下):A → M
2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
(1)珠光体转变
•珠光体组成:F 和 Fe3C 的机械混合物
•形成特点: 在固态下形核、长大
是扩散型相变
•形态: A1~650℃:珠光体 P 20HRc
片状 650~600℃:索氏体 S(细P) …
600~550℃:托氏体 T(极细P又称屈氏体) 40HRc
球状—— Fe3C 呈球状
•珠光体性能
珠光体片越细→ HB↑,σb↑且δ↑,αk↑
C%相同时,球状 P 比片状 P 相界面少→HB↓,σb↓,δ↑,αk↑
(2)贝氏体转变
•贝氏体组成:过饱和F 和碳化物的机械混合物
•形成特点: 在固态下形核、长大
是半扩散型相变
•形态:550~350℃:上贝氏体(B上) 羽毛状组织塑性差40-45HRc
350℃~ Ms :下贝氏体(B下) 针片状组织综合性能好45-50HRc
过冷奥氏体在Ms点以下,A→M属连续冷却转变。
3、影响C曲线的因素
(1)含碳量
(2)合金元素
(3)加热温度和保温时间
二、过冷奥氏体连续冷却转变
1、T线)
特点:K——珠光体型转变中途停止线;
只有A→P,A→M,无贝氏体转变;
临界冷却速度Vk——获得全部马氏体的