文档介绍：授课章节
钢的热处理原理
授课时数
2
教学目的与要求
钢的热处理原理
难点
过冷奥氏体的连续、等温冷却转变
重点
过冷奥氏体的连续、等温冷却转变
授课方式
课堂讲授
钢的热处理
钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材,提高机械零件的使用性能,而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是:只改变内部组织结构,不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理
热处理的目的是改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源,而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类:(根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下)
1、整体热处理:包括退火、正火、淬火、回火和调质;
2、表面热处理:包括表面淬火、物理和化学气相沉积等;
3、化学热处理:渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段:加热、保温、冷却
一、钢在加热时的转变
加热的目的:使钢奥氏体化
(一)奥氏体(A)的形成
奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则Wc=%(体心立方晶格F)Wc=%(复杂斜方渗碳体)当T上升到Ac1后Wc=%(面心立方的A)由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散,必须进行铁原子的晶格改组,即发生相变,A的形成过程。在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则,空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解,A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大,同时自身也不断形成长大。
2、残余Fe3C的溶解A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解,还需一段时间才能全溶。(F比Fe3C先消失)
3、奥氏体成分的均匀化残余Fe3C全溶后,经一段时间保温,通过碳原子的扩散,使A成分逐步均匀化。
(二)奥氏体晶粒的长大
奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为00,0,1,2…10等十二个等级,其中常用的1~10级,4级以下为粗晶粒,5-8级为细晶粒,8级以上为超细晶粒。
影响A晶粒粗大因素
1、加热温度越高,保温时间愈长,奥氏体晶粒越粗大。因此,合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。(930~950℃以下加热,晶粒长大的倾向小,便于热处理)。
2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。
二、钢在冷却时的转变
生产中采用的冷却方式有:等温冷却和连续冷却。
(一)过冷奥氏体的等温转变
A在相变点A1以上是稳定相,冷却至A1以下就成了不稳定相,必然要发生转变。
1、奥氏体等温转变图:表示奥氏体过冷在不同温度下的等温过程中,转变温度、转变时间与转变产物量的关系曲线图。曲线形状与“C”字相似,所以又称C曲线。
2、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能
1)高温珠光体型转变:A1~550℃
(1)珠光体(P)A1~650℃<25HRC
(2)索氏体(S)650~600℃~~35HRC
(3)托氏体(T)600~550℃极细层状约